生态抑制硫酸盐还原菌活性研究

论文摘要

大庆油田地面系统中硫酸盐还原菌（SRB）产生的硫化物导致设备腐蚀、滤料污染等危害,消除和抑制SRB引起的硫化物危害,是大庆油田地面系统安全生产的需要。本文立足于微生物生态抑制,抑制SRB活性,控制SRB产生硫化物,达到油田地面系统防止硫化物危害的目的。本文研制出适合于大庆油田地面水系统中反硝化作用抑制硫酸盐还原菌活性的抑制剂。该抑制剂包含硝酸盐和钼酸盐,同时联合含有纳米电气石具有抑菌功能的陶粒共同作用,配制过程中无异味产生,安全环保。通过厌氧折流板反应器（ABR）室内连续流试验,优化出反硝化抑制的最佳SO42-/NO3-为1:1,只有在硝酸盐的有效作用区段内,反硝化才可有效抑制SRB活性。氧化还原电位可以表征系统反应状态,氧化还原电位在-50mV～-150 mV时,主要发生反硝化作用,而氧化还原电位在-300mV～-400 mV时,主要发生硫酸盐还原反应。含聚采出水与不含聚采出水都可以通过反硝化作用有效抑制硫酸盐还原作用,抑制后,由硫酸盐还原菌产生的硫化物浓度可由7.1 mg/L降低至0.3 mg/L以下,抑制效果显著。在反应器中将含有纳米电气石具有抑菌功能的陶粒和生物抑菌剂联合使用,可以获得非常好的抑制效果,联合抑制比单独使用生物抑菌剂效果持久并且能够对附着型的硫酸盐还原菌进行去除。通过对大庆油田水处理站水质特征,优化出反硝化作用抑制SRB活性的药剂配方,确定了反硝化作用抑制硫酸盐还原作用的操作条件,对大庆油田含聚合物和不含聚合物现场水进行了抑制效果试验,提出了大庆油田应用反硝化技术抑制SRB活性的可行性方案。加入的抑制剂浓度可依据油田水质成分含量进行调整,抑制剂加入到油田水中以后,其浓度不超过50 mg/L时,加药成本为0.20元/ m3水。通过生态技术抑制SRB活性的方法,是大庆油田系统控制硫化物危害方面观念的变革和方法的创新。该方法的反硝化抑制效果明显、操作简便,还可以同时消除水中原有硫化物,防止硫化物腐蚀危害,具有安全环保的特点,符合二十一世纪绿色生产的要求,能够实现经济效益和社会效益双丰收,具有广阔的应用前景和应用价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 硫酸盐还原菌及危害
• 1.1.1 硫酸盐还原菌概述
• 1.1.2 硫酸盐还原菌的代谢机理
• 1.1.3 自然生境中SRB的分布
• 1.1.4 影响SRB的环境因子
• 1.1.5 油田硫酸盐还原菌的危害
• 1.2 防制SRB的常规方法
• 1.2.1 物理法
• 1.2.2 化学法
• 1.2.3 阴极保护法
• 1.2.4 防腐蚀材料法
• 1.2.5 无机抑菌粉剂
• 1.3 新型微生物控制方法
• 1.3.1 新型硝酸盐基处理技术
• 1.3.2 反硝化细菌的概述
• 1.3.3 基质竞争性抑制作用
• 1.3.4 电位控制观点
• 1.3.5 反硝化控制SRB的应用实例
• 1.3.6 钼酸盐的抑制作用
• 1.4 油田硫酸盐还原菌研究中存在的问题
• 1.4.1 机理研究的不足
• 1.4.2 生态抑菌剂投加工艺的生态调控方面的不足
• 1.5 课题的主要研究目的和内容
• 1.5.1 课题来源
• 1.5.2 研究目的和意义
• 1.5.3 研究内容
• 第2章 试验材料与方法
• 2.1 试验材料
• 2.1.1 试验仪器
• 2.1.2 试验药品
• 2.1.3 分析项目
• 2.2 生态抑制硫酸盐还原的关键生态因子
• 2.2.1 间歇试验步骤
• 2.2.2 钼酸盐对SRB的抑制效果
• 2.2.3 钼酸盐和硝酸盐协同抑制时的最佳Mo/N比
• 2.3 新型无机抑菌粉剂和抑菌陶粒的制备
• 2.3.1 纳米氧化锌的制备
• 2.3.2 电气石载纳米氧化锌无机抑菌粉剂的制备
• 2.3.3 电气石载无机抑菌粉剂的制备
• 2.3.4 电气石载钼无机抑菌粉剂合成
• 2.3.5 电气石载锰无机粉剂的合成
• 2.3.6 抑菌功能陶粒的制备
• 2.3.7 抑菌功能陶粒的技术和性能指标
• 2.4 反硝化作用抑制SRB的室内连续流试验
• 2.4.1 连续流试验装置设计
• 2.4.2 试验用水与污泥来源
• 2.4.3 抑制硫酸盐还原连续流试验过程
• 2.5 反硝化作用抑制SRB的现场水试验
• 2.5.1 试验用水及水质
• 2.5.2 现场原水的反硝化抑制硫酸盐还原试验方法
• 第3章 生态抑制硫酸盐还原的关键生态学因子
• 3.1 污泥预培养对抑制效果的影响
• 3.2 钼酸盐的抑制效果
• 3.3 钼酸盐和硝酸盐协同抑制时的最佳Mo/N比
• 3.4 新型抑菌功能陶粒制备及其对硫酸盐还原菌抑制效能
• 3.4.1 抑菌功能陶粒的形态
• 3.4.2 陶粒对硫酸盐还原污泥活性的抑制
• 3.4.3 陶粒对硫酸盐还原污泥ORP和pH的影响
• 4^2-和硫化物的影响'>3.4.4 陶粒对SO₄^2-和硫化物的影响
• 3^-的影响'>3.4.5 陶粒对COD和NO₃^-的影响
• 3.5 本章小结
• 第4章 模拟配水连续流试验
• 4.1 硫酸盐还原菌培养启动阶段
• 4.2 生态抑菌剂抑制硫酸盐还原菌阶段
• 4.3 陶粒抑制硫酸盐还原菌阶段
• 4.4 抑菌剂和陶粒联合抑制硫酸盐还原菌阶段
• 4.5 降COD抑制硫酸盐还原菌阶段
• 4.6 本章小结
• 第5章 现场水连续流试验
• 5.1 普通含油污水抑制效果
• 5.2 含聚污水抑制效果
• 5.3 生态抑制剂的投加
• 5.3.1 硫酸盐还原菌活性生态抑制适应的投药点
• 5.3.2 硫酸盐还原菌活性生态抑制剂加药方法和加药原则
• 5.4 硫酸盐还原菌活性生态抑制剂成本分析及技术经济分析
• 5.4.1 硫酸盐还原菌生态抑制剂的研制
• 5.4.2 硫酸盐还原菌生态抑制剂成本分析
• 5.4.3 推广应用前景和经济效益分析
• 5.5 本章小结
• 结论和建议
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢