專利名稱：一種用于油品泄漏時生物粘泥生長性能的評價體系的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水質(zhì)微生物學(xué)生長評價技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及在油品泄漏情況下循環(huán)水系統(tǒng)中生物粘泥生長特性綜合表征與評價體系。
背景技術(shù)：
石油煉化企業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)中通常具有適宜微生物生長的溫度、pH范圍，尤其是開放式循環(huán)水系統(tǒng)中還存在充足的溶解氧，從而導(dǎo)致生物粘泥的繁殖。生物粘泥的滋生，將會影響循環(huán)水系統(tǒng)管道金屬表面的電化學(xué)性質(zhì)，引起結(jié)垢腐蝕加劇、傳熱效率降低、管道堵塞等一系列問題。因此對于循環(huán)水系統(tǒng)的維護和管理，生物粘泥控制問題急需解決。同時，在我國石油煉化企業(yè)中，普遍存在著由于換熱器質(zhì)量差、密 封技術(shù)落后、管線老化、操作不當(dāng)?shù)仍蛞鸬挠推沸孤﹩栴}。油品泄漏導(dǎo)致循環(huán)水中含有大量石油烴類物質(zhì)，從而影響生產(chǎn)裝置的正常運行。然而生物粘泥中微生物的生長特性、結(jié)構(gòu)特征與循環(huán)水的水質(zhì)環(huán)境密切相關(guān)。當(dāng)循環(huán)水系統(tǒng)中油品泄漏后，循環(huán)水水質(zhì)會發(fā)生明顯變化，因此會對微生物的生長特性產(chǎn)生重要影響。只有充分掌握循環(huán)水中油品泄漏量、有機碳源濃度等因素對生物粘泥生長特性的影響規(guī)律，才能為后續(xù)石油煉化企業(yè)合理選擇相應(yīng)的生物粘泥控制方式提供理論依據(jù)。對生物粘泥生長特性的評價是循環(huán)水系統(tǒng)安全、穩(wěn)定性評價的重要手段，它與循環(huán)水的持續(xù)循環(huán)利用息息相關(guān)。目前，國內(nèi)外對循環(huán)水系統(tǒng)生物粘泥中微生物生長特性的影響有較多研究，但是在油品泄漏情況下生物粘泥生長特性如何變化及其變化規(guī)律如何，卻鮮有研究，并且也尚未建立一種用于油品泄漏時生物粘泥生長性能的評價體系。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對目前尚無系統(tǒng)的循環(huán)水系統(tǒng)生物粘泥表征與評價體系這ー問題，在充分考慮油品泄漏對生物粘泥影響的基礎(chǔ)上，提供了涵蓋生物粘泥化學(xué)組成和理化特征的綜合、系統(tǒng)的表征與評價體系，該體系通過化學(xué)組成和理化特征指標(biāo)的篩選實現(xiàn)生物粘泥生長特性的全面表征。生物粘泥化學(xué)的組成指標(biāo)主要采用EPS(以蛋白質(zhì)與多糖濃度之和來表示)，EPS是附著于微生物細胞表面的不溶性有機聚合物，是生物粘泥中除了微生物細胞和水以外最主要的組成部分，其數(shù)量和類型能夠反應(yīng)粘泥的結(jié)構(gòu)整體性以及粘泥生長的程度。生物粘泥化學(xué)的理化特征指標(biāo)主要涉及粘泥濕重、機械強度、脂磷含量等。生物粘泥濕重反應(yīng)粘泥整體重量，包括活、死細胞數(shù)及分泌物等。機械強度用剝落率來表征，可以反應(yīng)生物粘泥自身剝離的能力。脂類物質(zhì)是所有細胞中生物膜的主要成分且在細胞死亡后很快被分解，因此是ー種用來反應(yīng)生物粘泥活菌總數(shù)的較為理想的指標(biāo)。本發(fā)明的技術(shù)方案為一種油品泄露時生物粘泥生長性能的評價體系，其步驟為I)生物粘泥培養(yǎng)
從煉化公司循環(huán)冷卻水系統(tǒng)涼水塔下面的集水池中取循環(huán)冷卻水，作為接種液，在容器中加入1800mL接種液，將容器放入旋轉(zhuǎn)腐蝕掛片實驗儀中，控制水溫為(35±1)°C，然后每隔12小時換水，每次換掉容器中30-50%的水，并加入補充水至1800mL，采用不銹鋼掛片在靜態(tài)模擬循環(huán)水系統(tǒng)中培養(yǎng)生物粘泥；2)測定多糖及蛋白質(zhì)含量，計算胞外聚合物EPS向培養(yǎng)至快速生長期的生物粘泥培養(yǎng)液中分別投入O、O. Img/L、0. 2mg/L、0. 5mg/L、0. 8m/L、l. Omg/LU. 3mg/L、l. 5mg/L輕質(zhì)柴油。繼續(xù)培養(yǎng)1_2天后，將掛片上的生物粘泥分離，測定生物粘泥多糖及蛋白質(zhì)含量，兩者之和為EPS ；3)測定生物粘泥濕重、剝落率及脂磷含量向培養(yǎng)至快速生長期的生物粘泥培養(yǎng)液中分別投入O、O. Img/L、0. 2mg/L 、0. 5mg/L、0. 8mg/L、l. Omg/LU. 3mg/L、l. 5mg/L輕質(zhì)柴油。再繼續(xù)培養(yǎng)1-2天后，將掛片上的生物粘泥分離，測定生物粘泥濕重、剝落率及脂磷含量；4)將EPS、生物粘泥濕重、剝落率及脂磷含量分別作為縱坐標(biāo)，將輕質(zhì)柴油投入量作為橫坐標(biāo)，做出隨著輕質(zhì)柴油投入量的増加，EPS、生物粘泥濕重、剝落率及脂磷含量的變化曲線；5)按照變化曲線進行定量分析，通過對比識別油品泄漏量對生物粘泥的影響。優(yōu)選的是，步驟I)中所述的補充水根據(jù)接種液的組分配制。優(yōu)選的是，步驟2)和3)中所述的快速生長期是微生物快速生長繁殖的初期，為生物粘泥培養(yǎng)的2-4天。優(yōu)選的是，通過輕質(zhì)柴油的投入量來模擬輕質(zhì)柴油的泄露量。優(yōu)選的是，步驟2)中所述的生物多糖的測定方法為蒽酮-硫酸法。優(yōu)選的是，步驟2)中所述的蛋白質(zhì)的測定為Bradford法，即考馬斯亮藍法。優(yōu)選的是，步驟2)中采用甲醛-氫氧化鈉法提取胞外聚合物EPS。優(yōu)選的是，步驟2)中為了保證多糖和蛋白質(zhì)不變性，需在EPS提取的當(dāng)天測定多糖和蛋白質(zhì)。優(yōu)選的是，步驟3)中生物粘泥濕重、剝落率的測定方法為在測定每一個投油濃度梯度及投加方式的粘泥濕重時采用3個掛片，用六聯(lián)攪拌器在轉(zhuǎn)速300r/min下攪拌4個小時，分別在攪拌第O. 25h、0. 5h、lh、l. 5h、2h、3h、4h時稱重，最后將掛片上剰余的生物粘泥去除稱量掛片濕重，以3個掛片生物粘泥濕重平均值來表示這ー條件下粘泥濕重；作生物粘泥剝落率時間關(guān)系圖，以掛片上生物粘泥在不同時間的剝落率來反映生物粘泥的機械強度。優(yōu)選的是，步驟3)中生物粘泥脂磷含量采用過硫酸鉀消解、鑰酸銨分光光度法測定。本發(fā)明的有益效果為I)本發(fā)明的評價體系涵蓋粘泥化學(xué)組成和理化特征，綜合考慮了油品泄漏對其影響，可全面、綜合表征油品泄漏時生物粘泥生長特性；2)本發(fā)明將生物粘泥的化學(xué)組成和理化特征兩者進行綜合考慮，并進行了定量分析，使油品泄漏對生物粘泥的影響達到全面、綜合、準確的表征可通過對比快速、準確識別出油品泄漏量對生物粘泥的影響；3)本發(fā)明為油品泄漏時生物粘泥的生長狀態(tài)評價體系研究提供了全新的、系統(tǒng)的思路，本發(fā)明的評價方法適用于大部分石油煉化企業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)的微生物生長綜合性評價。


圖I為隨著輕質(zhì)柴油的投入量，生物粘泥EPS值的變化曲線；圖2為隨著輕質(zhì)柴油的投入量，生物粘泥濕 重的變化曲線；圖3為隨著輕質(zhì)柴油的投入量，生物粘泥剝落率的變化曲線；圖4為隨著輕質(zhì)柴油的投入量，生物粘泥脂磷含量的變化曲線。
具體實施例方式本發(fā)明可通過以下技術(shù)措施實現(xiàn)I)生物粘泥培養(yǎng)從煉化公司循環(huán)冷卻水系統(tǒng)涼水塔下向的集水池中取循環(huán)冷卻水，作為接種液，在容器中加入1800mL接種液，將容器放入旋轉(zhuǎn)腐蝕掛片實驗儀中，控制水溫為(35±1)°C，然后每隔12小時換水，每次換掉容器中30-50%的水，并加入補充水至1800mL，補充水根據(jù)接種液的組分配制，采用不銹鋼掛片在靜態(tài)模擬循環(huán)水系統(tǒng)中培養(yǎng)生物粘泥。2)測定多糖及蛋白質(zhì)含量，計算EPS向培養(yǎng)2-4天的生物粘泥培養(yǎng)液中分別投入0、0· lmg/L、0. 2mg/L、0. 5mg/L、O. 8mg/L、l. Omg/LU. 3mg/L、l. 5mg/L輕質(zhì)柴油。繼續(xù)培養(yǎng)1_2天后，將掛片上的生物粘泥分離，測定生物粘泥多糖及蛋白質(zhì)含量，兩者之和為EPS。測定生物粘泥多糖、蛋白質(zhì)含量的方法為采用甲醛-氫氧化鈉法提取胞外聚合物(EPS)。為了保證多糖和蛋白質(zhì)不變性，最好能在提取的當(dāng)天測定。多糖的測定方法為蒽酮-硫酸法；蛋白質(zhì)的測定用Bradford法，即考馬斯亮藍法。3)測定生物粘泥濕重、剝落率及脂磷含量向培養(yǎng)至2-4天的生物粘泥培養(yǎng)液中分別加入O、O. Img/L、0. 2mg/L、0. 5mg/L、
O.8mg/L、l. Omg/LU. 3mg/L、l. 5mg/L輕質(zhì)柴油。繼續(xù)培養(yǎng)1_2天后，將掛片上的生物粘泥分離，測定生物粘泥濕重、剝落率及脂磷含量。測定生物粘泥濕重、剝落率及脂磷含量的方法為在測定每一個投油濃度梯度及投加方式的粘泥濕重時采用3個掛片，用六聯(lián)攪拌器在轉(zhuǎn)速300r/min下攪拌4個小時，分別在攪拌第O. 25h、0. 5h、lh、l. 5h、2h、3h、4h時稱重，最后將掛片上剩余的生物粘泥去除稱量掛片濕重，以3個掛片生物粘泥濕重平均值來表示這ー條件下粘泥濕重。作生物粘泥剝落率-時間關(guān)系圖，以掛片上生物粘泥在不同時間的剝落率來反映生物粘泥的機械強度。生物粘泥脂磷的測定采用過硫酸鉀消解、鑰酸銨分光光度法測定。4)將EPS、生物粘泥濕重、剝落率及脂磷含量分別作為縱坐標(biāo)，將輕質(zhì)柴油投入量作為橫坐標(biāo)，做出隨著輕質(zhì)柴油投入量的増加，EPS、生物粘泥濕重、剝落率及脂磷含量的變化曲線；5)按照變化曲線進行定量分析，通過對比識別油品泄漏量對生物粘泥的影響。圖I為隨著輕質(zhì)柴油的投入量，生物粘泥EPS值的變化曲線。由圖I可以看出，輕質(zhì)柴油泄漏量小于O. 2g/L時，粘泥中EPS含量增加較為迅速，而當(dāng)輕質(zhì)柴油泄露量大于
O.2g/L時，粘泥中EPS含量先緩慢增加后降低，說明泄漏量較小時，柴油可將循環(huán)水中的微生物馴化，而泄漏量較大時，微生物生長受到抑制。圖2為隨著輕質(zhì)柴油的投入量，生物粘泥濕重的變化曲線。由圖2可以看出，粘泥濕重隨泄漏油量増大而增加，而且投加油48h后測得的粘泥濕重比投油36小時的要小，當(dāng)柴油與生物粘泥作用的時間比較長時，柴油與粘泥結(jié)合形成的混合物體積加大，更易于從掛片上脫落。圖3為隨著輕質(zhì)柴油的投入量，生物粘泥剝落率的變化曲線。由圖3可以看出，生物粘泥有粘附作用，使粘泥與掛片結(jié)合更緊密。當(dāng)投加油O. 5g/L吋，I. 5h以前剝落率小于原樣，而之后卻大于原樣，說明在作用時間較短時，正常水質(zhì)下培養(yǎng)的生物粘泥結(jié)構(gòu)較松散，剝落率大，但是隨著剝落時間加長，投油條件下培養(yǎng)的粘泥呈塊狀脫落，剝落率加大。投油O. 8g/L、l. 3g/L、l. 5g/L時粘泥剝落率均比不投油時大，說明投油量越大時，柴油與生物 粘泥越容易形成塊狀結(jié)構(gòu)，從而易于剝落。圖4為隨著輕質(zhì)柴油的投入量，生物粘泥脂磷含量的變化曲線。由圖4可以看出，生物粘泥脂磷含量隨投油量的變化先増加后降低，并在油量為O. 5mg/L的時候達到最大值。投油較少時，柴油中的烷烴等物質(zhì)為微生物的生長提供了碳源，促進了微生物的生長。但投油量較高時，柴油中有些組分會對微生物產(chǎn)生明顯毒性或者可能是系統(tǒng)中溶解氧量因柴油膜阻礙降低，抑制了微生物的生長。
權(quán)利要求
1.一種油品泄露時生物粘泥生長性能的評價體系，其特征在干，步驟為 1)生物粘泥培養(yǎng) 從煉化公司循環(huán)冷卻水系統(tǒng)涼水塔下面的集水池中取循環(huán)冷卻水，作為接種液，在容器中加入ISOOmL接種液，將容器放入旋轉(zhuǎn)腐蝕掛片實驗儀中，控制水溫為(35±1)°C，然后每隔12小時換水，每次換掉容器中30-50%的水，并加入補充水至1800mL，采用不銹鋼掛片在浄態(tài)1吳擬循環(huán)水系統(tǒng)中培養(yǎng)生物粘泥； 2)測定多糖及蛋白質(zhì)含量，計算胞外聚合物EPS 向培養(yǎng)至快速生長期的生物粘泥培養(yǎng)液中分別投入0、0. Img/L、0. 2mg/L、0. 5mg/L、O.8mg/L、l. Omg/LU. 3mg/L、l. 5mg/L輕質(zhì)柴油。繼續(xù)培養(yǎng)1_2天后，將掛片上的生物粘泥分離，測定生物粘泥多糖及蛋白質(zhì)含量，兩者之和為EPS ； 3)測定生物粘泥濕重、剝落率及脂磷含量 向培養(yǎng)至快速生長期的生物粘泥培養(yǎng)液中分別投入0、0. Img/L、0. 2mg/L、0. 5mg/L、O.8mg/L、l. Omg/LU. 3mg/L、l. 5mg/L輕質(zhì)柴油。再繼續(xù)培養(yǎng)1-2天后，將掛片上的生物粘泥分離，測定生物粘泥濕重、剝落率及脂磷含量； 4)將EPS、生物粘泥濕重、剝落率及脂磷含量分別作為縱坐標(biāo)，將輕質(zhì)柴油投入量作為橫坐標(biāo)，做出隨著輕質(zhì)柴油投入量的増加，EPS、生物粘泥濕重、剝落率及脂磷含量的變化曲線； 5)按照變化曲線進行定量分析，通過對比識別油品泄漏量對生物粘泥的影響。
2.如權(quán)利要求I所述的ー種油品泄露時生物粘泥生長性能的評價體系，其特征在干，步驟I)中所述的補充水根據(jù)接種液的組分配制。
3.如權(quán)利要求I所述的ー種油品泄露時生物粘泥生長性能的評價體系，其特征在干，步驟2)和3)中所述的快速生長期是微生物快速生長繁殖的初期，為生物粘泥培養(yǎng)的2-4天。
4.如權(quán)利要求I所述的ー種油品泄露時生物粘泥生長性能的評價體系，其特征在干，通過輕質(zhì)柴油的投入量來模擬輕質(zhì)柴油的泄露量。
5.如權(quán)利要求I所述的ー種油品泄露時生物粘泥生長性能的評價體系，其特征在干，步驟2)中所述的生物多糖的測定方法為蒽酮-硫酸法。
6.如權(quán)利要求I所述的ー種油品泄露時生物粘泥生長性能的評價體系，其特征在干，步驟2)中所述的蛋白質(zhì)的測定為Bradford法，即考馬斯亮藍法。
7.如權(quán)利要求I所述的ー種油品泄露時生物粘泥生長性能的評價體系，其特征在干，步驟2)中采用甲醛-氫氧化鈉法提取胞外聚合物EPS。
8.如權(quán)利要求I所述的ー種油品泄露時生物粘泥生長性能的評價體系，其特征在干，步驟2)中為了保證多糖和蛋白質(zhì)不變性，需在EPS提取的當(dāng)天測定多糖和蛋白質(zhì)。
9.如權(quán)利要求I所述的ー種油品泄露時生物粘泥生長性能的評價體系，其特征在干，步驟3)中生物粘泥濕重、剝落率的測定方法為 在測定每一個投油濃度梯度及投加方式的粘泥濕重時采用3個掛片，用六聯(lián)攪拌器在轉(zhuǎn)速300r/min下攪拌4個小時，分別在攪拌第O. 25h、0. 5h、lh、I. 5h、2h、3h、4h時稱重,最后將掛片上剰余的生物粘泥去除稱量掛片濕重，以3個掛片生物粘泥濕重平均值來表示這一條件下粘泥濕重；作生物粘泥剝落率-時間關(guān)系圖，以掛片上生物粘泥在不同時間的剝落率來反映生物粘泥的機械強度。
10.如權(quán)利要求I所述的ー種油品泄露時生物粘泥生長性能的評價體系，其特征在干，步驟3)中生物粘泥脂磷含量采用過疏酸鉀消解、鑰酸銨分光光度法測定。
全文摘要
本發(fā)明具體涉及在油品泄漏情況下循環(huán)水系統(tǒng)中生物粘泥生長特性綜合表征與評價體系。本發(fā)明的技術(shù)方案為一種油品泄露時生物粘泥生長性能的評價體系，其步驟為生物粘泥培養(yǎng)，測定多糖及蛋白質(zhì)含量，計算胞外聚合物EPS，測定生物粘泥濕重、剝落率及脂磷含量。本發(fā)明的有益效果為1)本發(fā)明的評價體系涵蓋粘泥化學(xué)組成和理化特征，綜合考慮了油品泄漏對其影響，可全面、綜合表征油品泄漏時生物粘泥生長特性；2)本發(fā)明將油品泄漏對生物粘泥生長特性的影響進行定量計算，可通過對比快速、準確識別出油品泄漏量對生物粘泥的影響；3)本發(fā)明的評價方法適用于大部分石油煉化企業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)的微生物生長綜合性評價。
文檔編號G01N33/48GK102680669SQ20121000018
公開日2012年9月19日 申請日期2012年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月4日
發(fā)明者劉芳, 盧磊, 孫娟, 楊飛, 王永強, 董文文, 趙朝成 申請人:中國石油大學(xué)(華東)