油基泥浆钻井岩屑降解功能菌的选育及其特性研究

发布时间：2017-04-12 01:10

  本文关键词：油基泥浆钻井岩屑降解功能菌的选育及其特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着我国页岩气勘探开发的发展,油基泥浆钻井液因具有稳定的流变性能、润滑特性和增强井眼稳定性的特点能够解决在页岩气开采过程中造成的井漏、井塌及缩颈等问题被广泛的应用,从而产生越来越多的油基泥浆钻井岩屑固体废弃物,对土壤、地表和地下水造成严重的污染以及危害到人类的健康安全。面对这亟待解决的环境问题,焚烧法和热解析法是目前处理油基泥浆钻井岩屑的主要技术,但存在一定应用的局限性。为此,本文从清洁环保的角度选用成本低、效益高、易于应用及无二次污染的微生物技术对油基泥浆钻井岩屑进行无害化处理且具有重要的实际意义。本文针对四川省珙县页岩气田的油基泥浆钻井岩屑进行理化性质及其成分分析,确定其污染物及污染程度,以原油为唯一碳原定向筛选降解功能菌;结合物理化学方法对功能菌进行生理特性研究并运用分子生物学鉴定功能菌的种属;将定向筛选出的降解功能菌开展油基泥浆钻井岩屑降解实验,研究环境影响因素,评价其在适宜条件下的污染程度并采用GC-MS仪器分析功能菌易降解的组分。取得如下结果:(1)油基泥浆钻井岩屑外观呈黑灰色,有刺激性气味,其理化性质为:pH值为7.02,呈中性;含水率为4.427%,含水率较低;化学需氧量(COD值)为187834mg/Kg;生化需氧量(BOD5值)为52990 mg/Kg;含油量为67876 mg/Kg;石油类是主要的污染物,其含油量在转速180rpm/min,萃取剂量在固液比为1:2的条件下,萃取6次后通过非分散红外法测定得到的,占油基泥浆钻井岩屑总量的6.8%,相对《土壤环境质量标准》最大标准值5000mg/Kg超标13.6倍,主要为C15~C19,C21,C24,C31,C43,C44的直链烷烃及部分的醇类、酯类等有机污染物。(2)从珙县油基泥浆钻井岩屑、珙县炼油厂含油废水和污水处理厂含油废水中选育出五株功能菌T-1~T-5。T1为球形、革兰氏阴性、运动性强、兼性厌氧型菌株,在0~9h为对数期,1175bp序列,为克雷伯菌属(Klebsiella sp.);T2为长杆状、革兰氏阳性、运动性弱、兼性厌氧型菌株,在1~15h为对数期,1053bp序列,为枯草芽孢杆菌属(Bacillus subtilis strain.);T3为杆状、革兰氏阳性、运动性较强、兼性厌氧型菌株,在2~18h为对数期,1167bp序列,为芽孢杆菌菌株(Bacillus tequilensis strain.);T4为长杆状、革兰氏阴性、运动性弱、兼性厌氧型菌株,在6~27h为对数期,1155bp序列,为芽孢杆菌菌株(Bacillus stratosphericus strain.);T5为短杆状、革兰氏阴性、运动性较强、兼性厌氧型菌株,在1~18h为对数期,1131bp序列,为不动杆菌属(Acinetobacter sp.)。(3)五株功能菌在10%的接种量,35℃的适应生长温度,在2:1~4:1之间的N-P比,0.5%的盐浓度条件下,通过对油基泥浆钻井岩屑的降解实验可知,在3d时降解率达到30%-37%左右,18d达到50%左右趋于稳定,30d时加入菌悬液后,降解率仍没有变化。将反应前后的油基泥浆钻井岩屑中的原油采用GC-MS分析可知,功能菌能够利用C15~C24个碳原子的小分子直链烷烃类有机物进行代谢活动,并且产生支链烷烃、酸类、酯类、醇类及环烷烃类等中间产物;产生的中间产物与难以被功能菌被降解C31、C43及C44个碳原子的高分子有机物的含量仍占油基泥浆钻井岩屑中原油总量的3.5%左右,相对《土壤环境质量标准》中最大标准值5000mg/Kg超标7倍左右,仍属于危险废物,后期实验可筛选蓄积植物的栽培考察能否达到排放标准及评价环境安全性。
【关键词】：油基泥浆钻井岩屑 功能菌 特性
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X741;X172
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-23
• 1.1 概述10-11
• 1.2 油基泥浆钻井岩屑的环境危害特征11-13
• 1.2.1 环境的影响11-12
• 1.2.2 环境中的迁移和转化12
• 1.2.3 生物毒性12-13
• 1.3 国内外研究现状13-20
• 1.3.1 油基泥浆钻井岩屑物理化学处理技术的研究现状13-15
• 1.3.2 油基泥浆钻井岩屑生物处理技术研究现状15-17
• 1.3.3 油基泥浆钻井岩屑微生物处理技术研究现状17-20
• 1.4 课题的提出20-21
• 1.5 研究内容及技术路线21-23
• 第2章 油基泥浆钻井岩屑理化性质的分析23-31
• 2.1 试验材料23
• 2.2 实验分析方法23-26
• 2.2.1 油基泥浆钻井岩屑的理化特性23-24
• 2.2.2 油基泥浆钻井岩屑的含油量的测定24-25
• 2.2.3 油基泥浆钻井岩屑中有机物的组分测定25-26
• 2.3 结果与分析26-30
• 2.3.1 油基泥浆钻井岩屑的基本性质26-28
• 2.3.2 油基泥浆钻井岩屑的有机组分析28-30
• 2.4 本章小结30-31
• 第3章 降解功能菌的选育31-37
• 3.1 实验材料31-32
• 3.1.1 实验样品31
• 3.1.2 实验主要培养基31
• 3.1.3 菌悬液的制备31-32
• 3.2 试验方法32-34
• 3.2.1 富集32
• 3.2.2 分离32
• 3.2.3 驯化32-33
• 3.2.4 复筛33
• 3.2.5 纯化保种33
• 3.2.6 降解率的测定33-34
• 3.3 功能菌的筛选结果34-36
• 3.3.1 功能菌的初筛34
• 3.3.2 功能菌的复筛34-35
• 3.3.3 功能菌株的降解率35-36
• 3.3.4 纯化保种36
• 3.4 本章小结36-37
• 第4章 功能菌的生理特性及鉴定37-50
• 4.1 实验材料37
• 4.1.1 实验样品37
• 4.1.2 培养基37
• 4.2 实验方法37-41
• 4.2.1 功能菌的生理特性37-38
• 4.2.2 降解功能菌的分子学鉴定38-41
• 4.3 降解功能菌的生理特性结果41-45
• 4.3.1 培养特征41-43
• 4.3.2 菌株的个体形态43-44
• 4.3.3 细菌运动性及需氧型44-45
• 4.3.4 生长曲线45
• 4.4 降解功能菌的分子生物学鉴定结果45-48
• 4.4.1 琼脂糖凝胶电泳分析PCR结果45-46
• 4.4.2 系统发育分析结果46-48
• 4.5 本章小结48-50
• 第5章 功能菌对油基泥浆钻井岩屑的试验研究50-64
• 5.1 试验材料50-51
• 5.1.1 样品来源50
• 5.1.2 试验菌剂50-51
• 5.2 实验方法51-53
• 5.2.1 环境影响因素51-52
• 5.2.3 功能菌在最佳条件下的降解效果52-53
• 5.2.4 功能菌对石油烃类有机物的降解分析53
• 5.3 结果与分析53-62
• 5.3.1 环境影响因素53-57
• 5.3.2 功能菌在最佳条件下的降解效果57-59
• 5.3.3 功能菌对石油类烃有机物的降解分析59-62
• 5.4 本章小结62-64
• 结论与展望64-67
• 致谢67-68
• 参考文献68-73
• 攻读学位期间取得学术成果73

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