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球擬假絲酵母菌合成槐糖脂類表麵活性劑、降解含油廢水的表麵張力(一)
來源:《中國海洋大學學報(自然科學版)》 瀏覽 17 次 發布時間:2025-10-23
隨著陸地油田進入開發的中後期,注水開發已經成為世界各大油田的主要開采方式,油田注水開發往往伴隨大量的采油廢水生成。采油廢水中含有原油、固體懸浮物、細菌以及大量的無機鹽,直接排放不僅造成環境汙染,而且浪費大量的水資源。采油廢水的資源化利用技術是目前國內外研究的熱點,多種物理法、化學法和生物法已被單一或聯合應用於采油廢水處理。其中,浮選、粗粒化法等物理處理方式主要適用於乳化油和分散油;為提高處理效率,投加混凝劑、破乳劑等化學藥劑的化學處理法不僅增加了廢水處理成本,而且導致含油汙泥的產生。
生物法一般是在自然或受控條件下,利用微生物將廢水中的油類或其他有機物作為其生長代謝過程所需的底物進而轉化或降解,從而徹底消除汙染物,使廢水達標排放。通過生物強化和生物刺激等手段,可以提高汙染物的降解效率,是大規模、低成本處理含油廢水的重要技術方法。一般來說,微生物對石油烴的攝取利用屬於被動運輸過程,烴類物質首先被乳化增溶後,通過菌體細胞膜才可被降解酶利用,這一過程往往需要表麵活性劑類物質來介導。實際上,為有效提高原油采收率,通常在原油驅替水中添加表麵活性劑,以降低油-水界麵張力和改變岩石的潤濕性,從而提高原油驅替效率。目前石油磺酸鹽類化學合成表麵活性劑作為添加劑加入驅替劑,已被證明可以有效提高采收率。但這類化學表麵活性劑存在毒性強、難以降解等問題,將導致采油廢水的處理難度增大。
生物表麵活性劑對油-水界麵性質的影響與化學表麵活性劑相似,還具有低毒、可生物降解等優點。在國內外進行的原油驅替的先導性實驗均已證明,糖脂類生物表麵活性劑可作為化學表麵活性劑的生態友好型替代品應用於石油采收領域。馮豔等利用銅綠假單胞菌發酵生產鼠李糖脂,所得發酵液進行物理模擬驅油,5%鼠李糖脂發酵液的生物複合體係采收率可達17.4%。
球擬假絲酵母菌(Starmerellabombicola)O-13-1是從長期汙染的土壤中篩選的石油烴高效降解菌,該菌株能夠有效降解原油並以原油為碳源合成槐糖脂類表麵活性劑。因此,本研究圍繞采油廢水回注資源化利用的需要,通過實驗室模擬實驗,考察S.bombicola作為先鋒菌株強化采油廢水中石油烴降解的性能,探究該菌株利用采油廢水中石油烴合成槐糖脂生物表麵活性劑的潛力,為油田采出廢水的高效資源化利用提供技術支撐。
1材料與方法
1.1試劑與儀器
實驗試劑:葡萄糖、檸檬酸鈉、酵母粉、KH2PO4、(NH4)2SO4、MgSO4·7H2O、乙酸乙酯為分析純,購自國藥集團化學試劑有限公司;正己烷為優級純,購自Merck公司;二氯甲烷為優級純,購自B&J公司;正構烷烴混合標準:C8—C40包含異構烷烴姥鮫烷和植烷,購自Accustandard公司;層析矽膠(100~200目)及矽膠層析板購自青島海洋化工廠;原油采集自中國石化勝利油田有限公司利津區塊;降解實驗用水根據勝利油田利津區塊采出水組成配置(見表1),采出水中pH、鹽度用多參數儀(Manta3.0,Eureka,美國)測定,K+、NO-3、Cl-、SO2-4、Na+等離子依據SY/T5523—2016《油田水分析方法》中給出的檢測方法檢測。
表1勝利油田利津區塊采出水組成
實驗菌株為球擬假絲酵母菌(Starmerellabombicola)O-13-1,由本課題組從勝利油田長期受到油汙染的土壤中選育得到,並用冷凍管保存於-80℃冷凍冰箱中。活化時先用移液槍吸取10μL菌種於平板培養基中,再用十字劃線法接種,培養箱中30℃恒溫培養約48h後挑取長勢較好的單菌落轉接至斜麵培養基上,4℃、YPD斜麵上保存,每30天轉移一次。
發酵培養基(g/L):KH2PO4 1.0,(NH4)2SO4 2.0,MgSO4·7H2O 4.0,葡萄糖1.0,檸檬酸鈉5.0,酵母粉2.5。
1.2實驗方法
1.2.1采油廢水降解實驗
為模擬采油廢水中不同濃度油汙染物對生物降解的影響,根據中國石化勝利油田有限公司孤島采油廠的水驅采油過程中產生的采油廢水中油汙染物含量,配置油濃度0.3%、0.5%、0.8%三組培養實驗。分別稱取勝利油田原油0.3、0.5、0.8g裝入盛有100 mL勝利油田利津區塊采出水的500 mL錐形瓶中,溫度為115℃下滅菌30 min,室溫下冷卻後在無菌環境下按體積比5%的接種量接入O-13-1菌株,於溫度為30℃,轉速為200r·min-1下恒溫震蕩,在此條件下培養10d,以不接種O-13-1菌株的相同油濃度下的油汙廢水作為對照,考察物理揮發等自然過程導致的油汙染物損失。
1.2.2表麵張力的測定
培養液的表麵張力使用芬蘭Kibron公司生產的Delta-8型全自動高通量粉色视频黄色网站測定。該儀器基於其專有的微力傳感技術,適用於微量樣品的快速、平行測定。
測定時,首先使用超純水對儀器進行校準。隨後,使用多通道移液器將待測培養液樣品精確移取至專用的24孔高通量樣品板中,每孔樣品體積為150μL。將樣品板置於儀器測量平台後,於室溫(約25°C)下進行自動測量。儀器通過監測獨特探頭與液麵相互作用時的微力變化,經內置算法直接計算表麵張力值。每個樣品平行測定3次,結果取平均值。
該方法具有樣品消耗量少、自動化程度高、重複性好的優點,顯著提高了對本研究中大量樣品的篩選效率。