[發(fā)明專利]油田污水管道內(nèi)壁生物膜測(cè)取及生物膜分析方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110387595.7
• 申請(qǐng)日: 2011-11-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102517377A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓霞;劉宏芳;李清方;秦雙;王田麗;葉琴;管善峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 勝利油田勝利勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司;華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): C12Q1/24
• 分類號(hào): C12Q1/24;C12Q1/18;C12Q1/06;C12Q1/04
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種生物污損原位監(jiān)測(cè)技術(shù)，具體地說(shuō)是一種油田污水管道內(nèi)壁生物膜測(cè)取及生物膜分析方法，通過(guò)對(duì)生物膜的測(cè)取分析獲得生物膜中腐蝕性微生物的含量、菌群分布，總生物量、生物膜特性及組成，在此基礎(chǔ)上篩選適應(yīng)的高效的生物殺菌劑及其用量，達(dá)到殺菌劑用量少、防腐效果好、經(jīng)濟(jì)效益好的防腐的目的。

背景技術(shù)

在油田污水處理系統(tǒng)中，微生物腐蝕對(duì)金屬管道、設(shè)備造成了嚴(yán)重的影響，受到越來(lái)越多的重視。研究表明，微生物腐蝕與設(shè)備管線表面的生物膜具有密切的關(guān)系。在生物膜中，微生物生活在一個(gè)與自由懸浮狀態(tài)完全不同的微生態(tài)環(huán)境中，微生物大體上是不動(dòng)的，被包藏于水化的有機(jī)質(zhì)中。生物膜中的細(xì)胞密度比懸浮狀態(tài)要高，有時(shí)甚至高出5～6個(gè)數(shù)量級(jí)，相鄰位置細(xì)胞之間通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間接觸可能產(chǎn)生生理相互作用，導(dǎo)致協(xié)同微生物作用。微生物不僅能將水中組分轉(zhuǎn)化成不溶性的生物質(zhì)，使之沉積在表面，而且還將水中其他雜質(zhì)帶到表面形成污垢，內(nèi)部成為適合厭氧菌生存的環(huán)境。

在生物膜中，常見(jiàn)的參與腐蝕的細(xì)菌種類不是很多，一般可分為好氧細(xì)菌和厭氧細(xì)菌兩大類。其中好氧細(xì)菌指環(huán)境中在游離氧的條件下才能生存的一類細(xì)菌，主要有鐵細(xì)菌和硫細(xì)菌等，和腐蝕過(guò)程有關(guān)的鐵細(xì)菌主要是氧化鐵桿菌，在中性含有機(jī)物和可溶性鐵鹽的水、土壤、銹層中都可以存在，最適宜生長(zhǎng)溫度為25℃～30℃，pH值在7.1～7.4之間。和腐蝕有關(guān)的硫細(xì)菌主要是硫桿菌屬的細(xì)菌，如氧化硫桿菌、排硫桿菌和水泥崩解硫桿菌等，其中氧化硫桿菌最常見(jiàn)。它的最適宜生長(zhǎng)溫度是28℃～30℃，pH值在2.5～3.3之間。厭氧細(xì)菌指在缺乏游離氧或者幾乎無(wú)游離氧的條件下才能生存，有氧反而不能生存的一類細(xì)菌。典型的與腐蝕過(guò)程相關(guān)的厭氧細(xì)菌主要是硫酸鹽還原菌。生物膜的首要危害就是參與和加速了管道及相關(guān)設(shè)備的腐蝕。由于生物膜在自然狀態(tài)下是各種各樣的微生物混雜在一起形成的混合群體，并且存在復(fù)雜的生態(tài)關(guān)系，因此生物膜下的微生物腐蝕實(shí)際上并非一種微生物單獨(dú)作用的結(jié)果，往往存在多種微生物聯(lián)合的作用，僅僅對(duì)單種微生物在純培養(yǎng)的基礎(chǔ)上分別在有菌和無(wú)菌條件下作暴露試驗(yàn)很難表達(dá)實(shí)際過(guò)程中微生物腐蝕的歷程。

此外，生物膜會(huì)因?yàn)槔匣⑺魉俣雀淖兊仍蛟斐擅撀涠鴲夯|(zhì)，使水的色度和濁度上升，細(xì)菌數(shù)量增加。管壁生物膜的影響因素很多，包括水中的營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)濃度、水流速度等水力因素、消毒劑的濃度、水中游離菌的數(shù)量、水溫、管段材質(zhì)和使用年限等。但到目前為止，有關(guān)研究尚處于初級(jí)階段，因?yàn)閷?shí)際給水管網(wǎng)中生物膜的采樣研究比較困難，而且在一個(gè)運(yùn)行正常的給水管網(wǎng)中生物膜往往是一個(gè)小型的穩(wěn)定生態(tài)系統(tǒng)，很難對(duì)實(shí)際生物膜的發(fā)生、發(fā)展和變化情況進(jìn)行完整有效的監(jiān)測(cè)。生物膜的研究近年來(lái)引起了國(guó)內(nèi)外的高度重視，許多實(shí)驗(yàn)室和學(xué)者針對(duì)生物膜的形成、危害、預(yù)防等領(lǐng)域展開(kāi)研究，目前已經(jīng)取得許多成果。

生物膜內(nèi)細(xì)菌計(jì)數(shù)手段主要有：顯微鏡直接計(jì)數(shù)、最大可能細(xì)菌計(jì)數(shù)以及瓊脂平板計(jì)數(shù)等與腐蝕有關(guān)的實(shí)驗(yàn)室細(xì)菌研究常用手段。由于人工培養(yǎng)基不同于微生物的自然生活環(huán)境，在培養(yǎng)過(guò)程中已經(jīng)具有一定的選擇性，不適合培養(yǎng)基的微生物在與優(yōu)勢(shì)菌種的競(jìng)爭(zhēng)中會(huì)逐漸處于劣勢(shì)甚至被淘汰；加之生物膜的預(yù)處理較困難，將菌膠團(tuán)破碎成單細(xì)胞懸濁液幾乎是不可能的。因此，培養(yǎng)法得出的生物量實(shí)際上遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于自然環(huán)境中的真實(shí)值，只具有相對(duì)意義。而先進(jìn)的分子生物學(xué)技術(shù)如DGGE、PCR、FISH等，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)環(huán)境微生物多樣性的檢測(cè)、特定功能菌或功能基因的檢測(cè)、量化環(huán)境中的微生物種群等，但操作繁瑣費(fèi)用高昂，也不適合復(fù)雜環(huán)境下操作。原位測(cè)定不涉及生物膜與載體的分離及菌膠團(tuán)的破碎，所用方法多為生物化學(xué)和物理(如稱重和顯微鏡直接計(jì)數(shù))方法等，可以避免培養(yǎng)法中細(xì)胞分離和培養(yǎng)基的選擇性等缺陷，國(guó)內(nèi)外常用的指標(biāo)有MLSS、MLVSS、TOC、COD、胞外多聚物(EPS)、總蛋白質(zhì)、肽聚糖、脂多糖等，這些指標(biāo)又可以分為三類，如前四個(gè)指標(biāo)表征的是生物膜總組分，包括細(xì)胞和非細(xì)胞成分。EPS代表的是膜中的非細(xì)胞成分，后三者代表細(xì)胞內(nèi)的組分或代謝物質(zhì)，后者對(duì)于微生物生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)和工程設(shè)計(jì)等問(wèn)題所要求的活細(xì)菌數(shù)更有意義。目前90～98％的生物膜脂類是以磷脂的磷含量表征，易用比色法測(cè)定，以它表示生物量已經(jīng)在許多飲用水生物處理的研究中得到應(yīng)用，并被證明是行之有效的。