细菌对注聚驱采油污水中部分水解聚丙烯酰胺降解作用研究：
细菌对注聚驱采油污水中部分水解聚丙烯酰胺降解作用研究，针对大港油田长期聚合物驱后，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，使油水分离难度加大，采出水含油量严重超标，外排水对环境的污染也越来越明显，厘待解决部分水解聚 丙烯酰胺的降解问题。文章对硫酸盐还原菌、腐生菌、芽孢杆菌和烃类降解菌在含部分水解聚丙烯酰胺污水中的 繁殖情况，以及对部分水解聚丙烯酰胺的降解规律和最佳降解条件进行了研究，研究表明:将这些细菌接入部分水 解聚丙烯酰胺溶液中，能较快地适应环境而快速生长，并对部分水解聚丙烯酰胺的降解具有较大的贡献，且腐生菌 的贡献略大于硫酸盐还原菌，其次是芽孢杆菌和烃类降解菌;菌群对含部分水解聚丙烯酰胺污水进行处理，7d后部 分水解聚丙烯酰胺质量浓度从52 31 mg/L降为2 78mg/L，5 d后含油量从13. 5mg/L降为0mg/L，使污水达到了 外排标准。
三次采油是陆上石油可持续发展的重要技术。 目前，用于三次采油的聚合物几乎是部分水解聚丙 烯酰胺。注聚驱的采出液中含有大量的部分水解聚 丙烯酰胺，严重影响油水分离，导致脱水后原油含 水、污水含油、污水含悬浮物严重超标⑴〜;同时， 含部分水解聚丙烯酰胺的污水对环境会造成严重的 污染⑴〜[6]，因此，必须对难降解的部分水解聚丙烯 酰胺实施降解。目前含部分水解聚丙烯酰胺污水的 处理方法很多，比较各种方法的发展潜力，采用调节 污水营养成分，利用微生物共代谢是经济和技术上 较有竞争力的方法[7卜[10]。
本文利用大港油田聚合物驱采油污水中的细 菌，进行部分水解聚丙烯酰胺降解规律研究，并得到 一组混合菌群，利用该菌群的共代谢作用，达到了较 好的降解效果。
一、室内实验
1.实验水质
实验用污水来自大港油田采油四厂联合站聚合 物驱采油产出的污水，矿化度12 128 mg/L，pH值 7. 8,含油量15〜12 mg/L，HPAM质量浓度
52. 31 mg/L。
2分析方法
HPAM含量测定按照大港石油管理局企业标准 Q/DG1170 - 88<聚合物驱油剂室内评价方法》进 行，矿化度测定按照中华人民共和国石油天然气行 业标准SY/T 5523 - 2000 <由气田水分析方法》进 行，含油量测定按照中华人民共和国石油天然气行 业标准SY/T 0530 - 93 «由田污水中含油量测定方 法|分光光度法 >进行。
3.实验仪器
pHS - 25数显pH计雷磁，上海精密科学仪器 有限公司）；CARRY50紫外分光光度计（Made in- Varian Austmlia Ply Ltd)。
二、实验结果及分析
1.硫酸盐还原菌SRB对部分水解聚丙烯酰胺 HPAM的降解作用
1. 1硫酸盐还原菌SRB生长与部分水解聚丙烯酰胺 HPAM降解之间的相互关系
收稿日期：2008 - 11 - 21;修回日期：2009 - 06 - 12
作者简介：蒋官澄（1966 -)，教授，博士，博士生导师，1987年毕业于西南石油学院。研究方向:油气层损害与保护技术、油田化学。地 址：（102249)北京市昌平区中国石油大学（北京）石油天然气工程学院，E-mail： jgc5786@126. con
将1 000 mg/L的部分水解聚丙烯酰胺溶液分 装在8个血清瓶中，细菌对注聚驱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个加入1 ml的活化
SRB菌液（104 cell/ml),另一个血清瓶留作空白实 验，将装满部分水解聚丙烯酰胺的血清瓶放置在 37 C的培养箱中静置培养，每隔2 h测定溶液的黏 度损失率和SRB的数量。从图1可以看出，SRB接 入HPAM溶液，4 h后进入对数生长期，8 h后进入 生长平稳期；在SRB生长较旺盛时期，HPAM的降 解率上升较快。
1. 2 SRB对不同浓度HPAM溶液的降解影响
在 100 mg/L、500 mg/L、1 000 mg/L、1 500 mg/ L、2 000 mg/L—系列不同浓度的HPAM溶液中，接 种104 cell/ml的试验用SRB菌液，并在37 ~C恒温活 化培养7 d后,测定部分水解聚丙烯酰胺溶液的降 解率。从表1可以看出，低浓度的HPAM溶液较适 宜SRB的生长,降解率较大。 1. 3 SRB初始接种量对同浓度的HPAM降解的影响 取不同菌浓的SRB菌液，分别接种到1 000 mg/L的HPAM溶液中，37 C恒温培养7 d后,测定 HPAM的降解率。从表1可以看出，HPAM的降解 率随接种量的增加而增大，但当接种量增加到一定 程度,降解率不再有明显的增加。
表1硫酸盐还原菌对HPAM降解的影响因素
HPAM浓度对降解率的影响初始接种量对降解率的影响pH值对降解率的影响活化次数对降解率的影响
HPAM浓度（mg/L)降解率（％)lgSRB降解率（％)pH降解率（％)活化次数降解率（％)
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对同浓度的HPAM降解的影响
取相同菌浓的SRB菌液，接种到不同pH值的
1000 mg/L HPAM溶液中，37 C恒温培养7 h后,测 定HPAM的降解率。从表1可以看出，当溶液的pH 值在7左右时，HPAM的降解率较大,酸性条件下比 碱性条件下的降解率大，这是因为pH值在7左右 时最有利于SRB的繁殖生长，使HPAM降解。
1. 5不同活化次数对相同浓度的HPAM降解的影响 取经过不同连续活化次数的相同浓度SRB菌 液,按照同样比例接种到1 000 mg/L的HPAM中， 37 C恒温培养48 h后，测定HPAM的降解率。从表 1可以看出，HPAM的降解率随SRB的不同活化次 数的增加而整体呈现增大的趋势，可见细菌的连续 活化次数对HPAM降解具有较大影响。
2腐生菌TGB对部分水解聚丙烯酰胺HPAM的降 解作用
21 TGB在300mg/L的HPAM溶液中的生长曲线
图2是TGB在300 mg/L的HPAM溶液中的生
长曲线（37 C),结果表明TGB细菌可在含HPAM 的溶液中生长,最高菌浓达到108数量级以上。
2 2腐生菌TGB对不同浓度的HPAM溶液降解率 的影响
在200 mg/L、300 mg/L的HPAM溶液中，接种
104 cell/ml的TGB菌液，并在37 C恒温活化培养11
h后，测定HPAM的降解率。从表2可知，TGB的生 长对HPAM的降解率有较大影响，细菌对注聚驱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 的降解率趋向于平缓。
2 3 TGB对不同浓度的HPAM溶液pH的影响 在200 mg/L、300 mg/L的HPAM溶液中，接种 104cell/mL的TGB菌液，37C恒温活化培养11 h 后，测定溶液pH的变化。从表2中可以看出，TGB 的生长对HPAM溶液的pH有较大的影响，溶液pH 逐渐下降，这与细菌对HPAM的降解有关。
钻 米工艺 DR LL NG & PRODUCTDN TECHNOLOGY
表2影响腐生菌TCB降解HPAM的因素
时间对HPAM降解率的影响S同降解时间下HPAM溶液pH活化次数对降解率的影响
时间200mg/L HPAM 的300m g /L HPAM 的时间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次数(%)
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不同活化次数对同浓度的HPAM黏度损失的影响 取经过不同连续活化次数的相同菌浓的试验用 TGB菌液，按照同样比例接种到1 000 mg/L的 HPAM中，37 C恒温培养48 h后，测定溶液黏度损 失的变化。
从表2可以看出，HPAM溶液的黏度损失随 TGB的不同活化次数的增加而整体呈现增大的趋 势,可见细菌的连续活化次数对HPAM降解的影响 较大。对HPAM溶液的黏度损失率要偏高于SRB。 3.芽孢杆菌对HPAM的降解作用 3. 1芽孢杆菌的生长及pH值的变化
由图3可知，芽孢杆菌在开始的24 h内几乎没 有变化，但24 h之后基本适应了周围的环境并开始 迅速生长，即芽孢杆菌能够在含部分水解聚丙烯酰 胺的溶液中生长。在芽孢杆菌生长过程中，pH值有 所降低,这主要是由于一方面部分水解聚丙烯酰胺 含有羧基，另一方面芽孢杆菌新陈代谢过程中产生 酸性物质所致。
3. 2生长温度对部分水解聚丙烯酰胺降解率的影响 对不同温度下，细菌对注聚驱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 胺溶液的降解率进行了测定（同时作空白实验）,并 确定了降解实验的最佳温度。由表3可以看出，芽
孢杆菌对部分水解聚丙烯酰胺溶液降解程度较高的 温度范围是35 "C〜40 "C。温度高于40 "C降解率下 降，当温度达到55 C时，部分水解聚丙烯酰胺的降 解率仅为7%。
3. 3初始pH值对部分水解聚丙烯酰胺降解率的影响 配置500 mg/L的部分水解聚丙烯酰胺溶液，分 别调 pH 值为 4 0、4 5、5. 0、5. 5、6. 0、6. 5、7. 0、7. 5、
8. 5、9. 0 (同时作空白实验）,在其它条件不变的情 况下，考查不同pH值对部分水解聚丙烯酰胺的降 解情况。从表3可知，初始pH值对部分水解聚丙 烯酰胺溶液中的细菌产生了一定的影响。一般的 讲,芽孢杆菌生长的最适pH值范围是6 5〜7. 5,在 pH值7. 5处降解部分水解聚丙烯酰胺的效果最好, 过高或过低的pH值都不利于部分水解聚丙烯酰胺 的降解。
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3. 4降解时间对部分水解聚丙烯酰胺降解率的影响 配置500 mg/L的部分水解聚丙烯酰胺溶液，每 天测定部分水解聚丙烯酰胺的含量,对照空白计算 部分水解聚丙烯酰胺的降解率。从表3可知，芽孢 杆菌对部分水解聚丙烯酰胺的降解主要是在前5 d 内，在之后的时间里，降解率基本稳定。因此，把第5 d 作为降解实验的终止时间，降解率最高可达到38 4%。
表4烃类降解菌对降解过程中HPAM浓度和pH的变化
在不同时间的降解效果时间对溶液pH的影响
时间聚合物浓度时间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影响芽孢杆菌降解HPAM的因素
温度对HPAM溶液降 解率的影响初始pH对HPAM溶液降
解率的影响降解时间对HPAM溶液降 解率的影响
温度rc)降解率（％)pH降解率（％)时间（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.烃类降解菌对HPAM的生物降解作用
4. 1在不同时间的降解效果
从表4可知,烃类降解菌对部分水解聚丙烯酰胺 具有降解作用，随着时间的增加,降解效果逐渐增大。
4 2部分水解聚丙烯酰胺过程中pH值的变化 从表4可知，烃类降解菌在对部分水解聚丙烯 酰胺进行降解的过程中，溶液的pH逐渐降低，pH 由开始时的6 7经过8 d后逐渐降低到6. 28。
5含HPAM污水的生物处理效果评价
将聚合物驱采油污水分别加入两组生化池中， 并对其中一组池中的采油污水进行杀菌处理后，再
进行空白曝气处理，往另一组池中的采油污水加入 经过驯化筛选的一组混合菌群。测定两组池在不同 时间下的HPAM和原油含量，如图4、图5所示。从 图4可知，从第3 d开始经过生物处理的池中 HPAM的含量大幅度下降，从处理前的52 31 mg/ L,降至第7 d后的2 78mg/L;从图5可知，从第2 d 开始经过生物处理的池中含油量大幅度下降，从处 理前的13. 5mg/L,降至第5 d后的0mg/L。
(1)硫酸盐还原菌和腐生菌均能对部分水解聚 丙烯酰胺的降解起到很好的贡献，细菌对注聚驱采油污水中部分水解聚丙烯酰胺降解作用研究，其中腐生菌的贡 献略大于硫酸盐还原菌。
(2)以部分水解聚丙烯酰胺为碳源的芽孢杆菌 属在温度为35 ~C, pH值为7. 5的条件下对部分水 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达到38. 4%。
(3)以部分水解聚丙烯酰胺为氮源的烃类降解 菌类，经过7 d培养，HPAM溶液的pH由6. 7降低 到6. 28,部分水解聚丙烯酰胺的浓度总体呈现下降 趋势，由开始时的58 mg/L降低到15 96 mg/L。
气田的有效开发。
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三、学习应用《1RP2006)的经验
(1)学习、应用《RP2006»S和我国国情相结合； ⑵学习、应用《RP2006»S和我国相应石油天然气行 业标准相结合；
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