細菌對注聚驅采油污水中部分水解聚丙烯酰胺降解作用研究：
細菌對注聚驅采油污水中部分水解聚丙烯酰胺降解作用研究，針對大港油田長期聚合物驅后，采油污水中含有大量部分水解聚丙烯酰胺，增加了混合液的黏度和 乳化性，使油水分離難度加大，采出水含油量嚴重超標，外排水對環境的污染也越來越明顯，厘待解決部分水解聚 丙烯酰胺的降解問題。文章對硫酸鹽還原菌、腐生菌、芽孢桿菌和烴類降解菌在含部分水解聚丙烯酰胺污水中的 繁殖情況，以及對部分水解聚丙烯酰胺的降解規律和最佳降解條件進行了研究，研究表明:將這些細菌接入部分水 解聚丙烯酰胺溶液中，能較快地適應環境而快速生長，并對部分水解聚丙烯酰胺的降解具有較大的貢獻，且腐生菌 的貢獻略大于硫酸鹽還原菌，其次是芽孢桿菌和烴類降解菌;菌群對含部分水解聚丙烯酰胺污水進行處理，7d后部 分水解聚丙烯酰胺質量濃度從52 31 mg/L降為2 78mg/L，5 d后含油量從13. 5mg/L降為0mg/L，使污水達到了 外排標準。
三次采油是陸上石油可持續發展的重要技術。 目前，用于三次采油的聚合物幾乎是部分水解聚丙 烯酰胺。注聚驅的采出液中含有大量的部分水解聚 丙烯酰胺，嚴重影響油水分離，導致脫水后原油含 水、污水含油、污水含懸浮物嚴重超標⑴?;同時， 含部分水解聚丙烯酰胺的污水對環境會造成嚴重的 污染⑴?[6]，因此，必須對難降解的部分水解聚丙烯 酰胺實施降解。目前含部分水解聚丙烯酰胺污水的 處理方法很多，比較各種方法的發展潛力，采用調節 污水營養成分，利用微生物共代謝是經濟和技術上 較有競爭力的方法[7卜[10]。
本文利用大港油田聚合物驅采油污水中的細 菌，進行部分水解聚丙烯酰胺降解規律研究，并得到 一組混合菌群，利用該菌群的共代謝作用，達到了較 好的降解效果。
一、室內實驗
1.實驗水質
實驗用污水來自大港油田采油四廠聯合站聚合 物驅采油產出的污水，礦化度12 128 mg/L，pH值 7. 8,含油量15?12 mg/L，HPAM質量濃度
52. 31 mg/L。
2分析方法
HPAM含量測定按照大港石油管理局企業標準 Q/DG1170 - 88<聚合物驅油劑室內評價方法》進 行，礦化度測定按照中華人民共和國石油天然氣行 業標準SY/T 5523 - 2000 <由氣田水分析方法》進 行，含油量測定按照中華人民共和國石油天然氣行 業標準SY/T 0530 - 93 «由田污水中含油量測定方 法|分光光度法 >進行。
3.實驗儀器
pHS - 25數顯pH計雷磁，上海精密科學儀器 有限公司）；CARRY50紫外分光光度計（Made in- Varian Austmlia Ply Ltd)。
二、實驗結果及分析
1.硫酸鹽還原菌SRB對部分水解聚丙烯酰胺 HPAM的降解作用
1. 1硫酸鹽還原菌SRB生長與部分水解聚丙烯酰胺 HPAM降解之間的相互關系
收稿日期：2008 - 11 - 21;修回日期：2009 - 06 - 12
作者簡介：蔣官澄（1966 -)，教授，博士，博士生導師，1987年畢業于西南石油學院。研究方向:油氣層損害與保護技術、油田化學。地 址：（102249)北京市昌平區中國石油大學（北京）石油天然氣工程學院，E-mail： jgc5786@126. con
將1 000 mg/L的部分水解聚丙烯酰胺溶液分 裝在8個血清瓶中，細菌對注聚驅采油污水中部分水解聚丙烯酰胺降解作用研究，向其中的7個加入1 ml的活化
SRB菌液（104 cell/ml),另一個血清瓶留作空白實 驗，將裝滿部分水解聚丙烯酰胺的血清瓶放置在 37 C的培養箱中靜置培養，每隔2 h測定溶液的黏 度損失率和SRB的數量。從圖1可以看出，SRB接 入HPAM溶液，4 h后進入對數生長期，8 h后進入 生長平穩期；在SRB生長較旺盛時期，HPAM的降 解率上升較快。
1. 2 SRB對不同濃度HPAM溶液的降解影響
在 100 mg/L、500 mg/L、1 000 mg/L、1 500 mg/ L、2 000 mg/L—系列不同濃度的HPAM溶液中，接 種104 cell/ml的試驗用SRB菌液，并在37 ~C恒溫活 化培養7 d后,測定部分水解聚丙烯酰胺溶液的降 解率。從表1可以看出，低濃度的HPAM溶液較適 宜SRB的生長,降解率較大。 1. 3 SRB初始接種量對同濃度的HPAM降解的影響 取不同菌濃的SRB菌液，分別接種到1 000 mg/L的HPAM溶液中，37 C恒溫培養7 d后,測定 HPAM的降解率。從表1可以看出，HPAM的降解 率隨接種量的增加而增大，但當接種量增加到一定 程度,降解率不再有明顯的增加。
表1硫酸鹽還原菌對HPAM降解的影響因素
HPAM濃度對降解率的影響初始接種量對降解率的影響pH值對降解率的影響活化次數對降解率的影響
HPAM濃度（mg/L)降解率（％)lgSRB降解率（％)pH降解率（％)活化次數降解率（％)
100806. 4844 726. 1517. 35115. 35
500403. 4834 486. 6519. 04217. 04
100027. 62. 4828. 487. 2623. 46319. 46
150016. 51. 4818. 247. 8522. 22421. 22
200014. 30. 48167. 9520. 69522. 69
----9 0912. 36623. 36
----10. 849. 63723. 12
1. 4不同pH對同濃度的HPAM降解的影響
取相同菌濃的SRB菌液，接種到不同pH值的
1000 mg/L HPAM溶液中，37 C恒溫培養7 h后,測 定HPAM的降解率。從表1可以看出，當溶液的pH 值在7左右時，HPAM的降解率較大,酸性條件下比 堿性條件下的降解率大，這是因為pH值在7左右 時最有利于SRB的繁殖生長，使HPAM降解。
1. 5不同活化次數對相同濃度的HPAM降解的影響 取經過不同連續活化次數的相同濃度SRB菌 液,按照同樣比例接種到1 000 mg/L的HPAM中， 37 C恒溫培養48 h后，測定HPAM的降解率。從表 1可以看出，HPAM的降解率隨SRB的不同活化次 數的增加而整體呈現增大的趨勢，可見細菌的連續 活化次數對HPAM降解具有較大影響。
2腐生菌TGB對部分水解聚丙烯酰胺HPAM的降 解作用
21 TGB在300mg/L的HPAM溶液中的生長曲線
圖2是TGB在300 mg/L的HPAM溶液中的生
長曲線（37 C),結果表明TGB細菌可在含HPAM 的溶液中生長,最高菌濃達到108數量級以上。
2 2腐生菌TGB對不同濃度的HPAM溶液降解率 的影響
在200 mg/L、300 mg/L的HPAM溶液中，接種
104 cell/ml的TGB菌液，并在37 C恒溫活化培養11
h后，測定HPAM的降解率。從表2可知，TGB的生 長對HPAM的降解率有較大影響，細菌對注聚驅采油污水中部分水解聚丙烯酰胺降解作用研究，到5 d后，HPAM 的降解率趨向于平緩。
2 3 TGB對不同濃度的HPAM溶液pH的影響 在200 mg/L、300 mg/L的HPAM溶液中，接種 104cell/mL的TGB菌液，37C恒溫活化培養11 h 后，測定溶液pH的變化。從表2中可以看出，TGB 的生長對HPAM溶液的pH有較大的影響，溶液pH 逐漸下降，這與細菌對HPAM的降解有關。
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表2影響腐生菌TCB降解HPAM的因素
時間對HPAM降解率的影響S同降解時間下HPAM溶液pH活化次數對降解率的影響
時間200mg/L HPAM 的300m g /L HPAM 的時間200m g/L HPAM 溶300m g/L HPAM 溶活化降解率
(d)降解率（％)降解率 (%)(d)液pH液 pH次數(%)
018. 428. 207. 517. 43118. 2
115 624. 517. 477. 34219. 06
312 820. 837. 197. 16321. 5
54. 55 556 636. 94424. 6
72 53. 276 596. 79525 5
91. 7296. 426. 7626. 14
111. 681. 8116 46. 69725 87
2 4不同活化次數對同濃度的HPAM黏度損失的影響 取經過不同連續活化次數的相同菌濃的試驗用 TGB菌液，按照同樣比例接種到1 000 mg/L的 HPAM中，37 C恒溫培養48 h后，測定溶液黏度損 失的變化。
從表2可以看出，HPAM溶液的黏度損失隨 TGB的不同活化次數的增加而整體呈現增大的趨 勢,可見細菌的連續活化次數對HPAM降解的影響 較大。對HPAM溶液的黏度損失率要偏高于SRB。 3.芽孢桿菌對HPAM的降解作用 3. 1芽孢桿菌的生長及pH值的變化
由圖3可知，芽孢桿菌在開始的24 h內幾乎沒 有變化，但24 h之后基本適應了周圍的環境并開始 迅速生長，即芽孢桿菌能夠在含部分水解聚丙烯酰 胺的溶液中生長。在芽孢桿菌生長過程中，pH值有 所降低,這主要是由于一方面部分水解聚丙烯酰胺 含有羧基，另一方面芽孢桿菌新陳代謝過程中產生 酸性物質所致。
3. 2生長溫度對部分水解聚丙烯酰胺降解率的影響 對不同溫度下，細菌對注聚驅采油污水中部分水解聚丙烯酰胺降解作用研究，500 mg/L的部分水解聚丙烯酰 胺溶液的降解率進行了測定（同時作空白實驗）,并 確定了降解實驗的最佳溫度。由表3可以看出，芽
孢桿菌對部分水解聚丙烯酰胺溶液降解程度較高的 溫度范圍是35 "C?40 "C。溫度高于40 "C降解率下 降，當溫度達到55 C時，部分水解聚丙烯酰胺的降 解率僅為7%。
3. 3初始pH值對部分水解聚丙烯酰胺降解率的影響 配置500 mg/L的部分水解聚丙烯酰胺溶液，分 別調 pH 值為 4 0、4 5、5. 0、5. 5、6. 0、6. 5、7. 0、7. 5、
8. 5、9. 0 (同時作空白實驗）,在其它條件不變的情 況下，考查不同pH值對部分水解聚丙烯酰胺的降 解情況。從表3可知，初始pH值對部分水解聚丙 烯酰胺溶液中的細菌產生了一定的影響。一般的 講,芽孢桿菌生長的最適pH值范圍是6 5?7. 5,在 pH值7. 5處降解部分水解聚丙烯酰胺的效果最好, 過高或過低的pH值都不利于部分水解聚丙烯酰胺 的降解。
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3. 4降解時間對部分水解聚丙烯酰胺降解率的影響 配置500 mg/L的部分水解聚丙烯酰胺溶液，每 天測定部分水解聚丙烯酰胺的含量,對照空白計算 部分水解聚丙烯酰胺的降解率。從表3可知，芽孢 桿菌對部分水解聚丙烯酰胺的降解主要是在前5 d 內，在之后的時間里，降解率基本穩定。因此，把第5 d 作為降解實驗的終止時間，降解率最高可達到38 4%。
表4烴類降解菌對降解過程中HPAM濃度和pH的變化
在不同時間的降解效果時間對溶液pH的影響
時間聚合物濃度時間pH
(d)(mg/ml)(d)
05806. 7
150. 516. 49
24826. 46
344. 5646. 44
43456. 4
524. 466. 37
62176. 32
715. 9686. 28
表3影響芽孢桿菌降解HPAM的因素
溫度對HPAM溶液降 解率的影響初始pH對HPAM溶液降
解率的影響降解時間對HPAM溶液降 解率的影響
溫度rc)降解率（％)pH降解率（％)時間（d)降解率（％)
15134700
20184. 5912. 5
2525516216
3030. 5628. 5326. 5
3538. 56 532. 5432. 5
4036735537. 5
4527. 57. 536638
5017. 58. 520738. 5
557911839
4.烴類降解菌對HPAM的生物降解作用
4. 1在不同時間的降解效果
從表4可知,烴類降解菌對部分水解聚丙烯酰胺 具有降解作用，隨著時間的增加,降解效果逐漸增大。
4 2部分水解聚丙烯酰胺過程中pH值的變化 從表4可知，烴類降解菌在對部分水解聚丙烯 酰胺進行降解的過程中，溶液的pH逐漸降低，pH 由開始時的6 7經過8 d后逐漸降低到6. 28。
5含HPAM污水的生物處理效果評價
將聚合物驅采油污水分別加入兩組生化池中， 并對其中一組池中的采油污水進行殺菌處理后，再
進行空白曝氣處理，往另一組池中的采油污水加入 經過馴化篩選的一組混合菌群。測定兩組池在不同 時間下的HPAM和原油含量，如圖4、圖5所示。從 圖4可知，從第3 d開始經過生物處理的池中 HPAM的含量大幅度下降，從處理前的52 31 mg/ L,降至第7 d后的2 78mg/L;從圖5可知，從第2 d 開始經過生物處理的池中含油量大幅度下降，從處 理前的13. 5mg/L,降至第5 d后的0mg/L。
(1)硫酸鹽還原菌和腐生菌均能對部分水解聚 丙烯酰胺的降解起到很好的貢獻，細菌對注聚驅采油污水中部分水解聚丙烯酰胺降解作用研究，其中腐生菌的貢 獻略大于硫酸鹽還原菌。
(2)以部分水解聚丙烯酰胺為碳源的芽孢桿菌 屬在溫度為35 ~C, pH值為7. 5的條件下對部分水 解聚丙烯酰胺降解5 d后，500 mg/L部分水解聚丙 烯酰胺溶液的降解率最高可達到38. 4%。
(3)以部分水解聚丙烯酰胺為氮源的烴類降解 菌類，經過7 d培養，HPAM溶液的pH由6. 7降低 到6. 28,部分水解聚丙烯酰胺的濃度總體呈現下降 趨勢，由開始時的58 mg/L降低到15 96 mg/L。
氣田的有效開發。
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