专利名称：一种用于油品泄漏时生物粘泥生长性能的评价体系的制作方法
技术领域：
本发明涉及水质微生物学生长评价技术领域，具体涉及在油品泄漏情况下循环水系统中生物粘泥生长特性综合表征与评价体系。
背景技术：
石油炼化企业循环水系统中通常具有适宜微生物生长的温度、pH范围，尤其是开放式循环水系统中还存在充足的溶解氧，从而导致生物粘泥的繁殖。生物粘泥的滋生，将会影响循环水系统管道金属表面的电化学性质，引起结垢腐蚀加剧、传热效率降低、管道堵塞等一系列问题。因此对于循环水系统的维护和管理，生物粘泥控制问题急需解決。同时，在我国石油炼化企业中，普遍存在着由于换热器质量差、密 封技术落后、管线老化、操作不当等原因引起的油品泄漏问题。油品泄漏导致循环水中含有大量石油烃类物质，从而影响生产装置的正常运行。然而生物粘泥中微生物的生长特性、结构特征与循环水的水质环境密切相关。当循环水系统中油品泄漏后，循环水水质会发生明显变化，因此会对微生物的生长特性产生重要影响。只有充分掌握循环水中油品泄漏量、有机碳源浓度等因素对生物粘泥生长特性的影响规律，才能为后续石油炼化企业合理选择相应的生物粘泥控制方式提供理论依据。对生物粘泥生长特性的评价是循环水系统安全、稳定性评价的重要手段，它与循环水的持续循环利用息息相关。目前，国内外对循环水系统生物粘泥中微生物生长特性的影响有较多研究，但是在油品泄漏情况下生物粘泥生长特性如何变化及其变化规律如何，却鲜有研究，并且也尚未建立一种用于油品泄漏时生物粘泥生长性能的评价体系。
发明内容
本发明的目的是针对目前尚无系统的循环水系统生物粘泥表征与评价体系这ー问题，在充分考虑油品泄漏对生物粘泥影响的基础上，提供了涵盖生物粘泥化学组成和理化特征的综合、系统的表征与评价体系，该体系通过化学组成和理化特征指标的筛选实现生物粘泥生长特性的全面表征。生物粘泥化学的组成指标主要采用EPS(以蛋白质与多糖浓度之和来表示)，EPS是附着于微生物细胞表面的不溶性有机聚合物，是生物粘泥中除了微生物细胞和水以外最主要的组成部分，其数量和类型能够反应粘泥的结构整体性以及粘泥生长的程度。生物粘泥化学的理化特征指标主要涉及粘泥湿重、机械强度、脂磷含量等。生物粘泥湿重反应粘泥整体重量，包括活、死细胞数及分泌物等。机械强度用剥落率来表征，可以反应生物粘泥自身剥离的能力。脂类物质是所有细胞中生物膜的主要成分且在细胞死亡后很快被分解，因此是ー种用来反应生物粘泥活菌总数的较为理想的指标。本发明的技术方案为一种油品泄露时生物粘泥生长性能的评价体系，其步骤为I)生物粘泥培养
从炼化公司循环冷却水系统凉水塔下面的集水池中取循环冷却水，作为接种液，在容器中加入1800mL接种液，将容器放入旋转腐蚀挂片实验仪中，控制水温为(35±1)°C，然后每隔12小时换水，每次换掉容器中30-50%的水，并加入补充水至1800mL，采用不锈钢挂片在静态模拟循环水系统中培养生物粘泥；2)測定多糖及蛋白质含量，计算胞外聚合物EPS向培养至快速生长期的生物粘泥培养液中分别投入O、O. Img/L、0. 2mg/L、0. 5mg/L、0. 8m/L、l. Omg/LU. 3mg/L、l. 5mg/L轻质柴油。继续培养1_2天后，将挂片上的生物粘泥分离，測定生物粘泥多糖及蛋白质含量，两者之和为EPS ；3)測定生物粘泥湿重、剥落率及脂磷含量向培养至快速生长期的生物粘泥培养液中分别投入O、O. Img/L、0. 2mg/L 、0. 5mg/L、0. 8mg/L、l. Omg/LU. 3mg/L、l. 5mg/L轻质柴油。再继续培养1-2天后，将挂片上的生物粘泥分离，測定生物粘泥湿重、剥落率及脂磷含量；4)将EPS、生物粘泥湿重、剥落率及脂磷含量分别作为纵坐标，将轻质柴油投入量作为横坐标，做出随着轻质柴油投入量的増加，EPS、生物粘泥湿重、剥落率及脂磷含量的变化曲线；5)按照变化曲线进行定量分析，通过对比识别油品泄漏量对生物粘泥的影响。优选的是，步骤I)中所述的补充水根据接种液的组分配制。优选的是，步骤2)和3)中所述的快速生长期是微生物快速生长繁殖的初期，为生物粘泥培养的2-4天。优选的是，通过轻质柴油的投入量来模拟轻质柴油的泄露量。优选的是，步骤2)中所述的生物多糖的測定方法为蒽酮-硫酸法。优选的是，步骤2)中所述的蛋白质的测定为Bradford法，即考马斯亮蓝法。优选的是，步骤2)中采用甲醛-氢氧化钠法提取胞外聚合物EPS。优选的是，步骤2)中为了保证多糖和蛋白质不变性，需在EPS提取的当天測定多糖和蛋白质。优选的是，步骤3)中生物粘泥湿重、剥落率的測定方法为在测定每一个投油浓度梯度及投加方式的粘泥湿重时采用3个挂片，用六联搅拌器在转速300r/min下搅拌4个小时，分别在搅拌第O. 25h、0. 5h、lh、l. 5h、2h、3h、4h时称重，最后将挂片上剰余的生物粘泥去除称量挂片湿重，以3个挂片生物粘泥湿重平均值来表示这ー条件下粘泥湿重；作生物粘泥剥落率时间关系图，以挂片上生物粘泥在不同时间的剥落率来反映生物粘泥的机械强度。优选的是，步骤3)中生物粘泥脂磷含量采用过硫酸钾消解、钥酸铵分光光度法测定。本发明的有益效果为I)本发明的评价体系涵盖粘泥化学组成和理化特征，综合考虑了油品泄漏对其影响，可全面、综合表征油品泄漏时生物粘泥生长特性；2)本发明将生物粘泥的化学组成和理化特征两者进行综合考虑，并进行了定量分析，使油品泄漏对生物粘泥的影响达到全面、综合、准确的表征可通过对比快速、准确识别出油品泄漏量对生物粘泥的影响；3)本发明为油品泄漏时生物粘泥的生长状态评价体系研究提供了全新的、系统的思路，本发明的评价方法适用于大部分石油炼化企业循环水系统的微生物生长综合性评价。
图I为随着轻质柴油的投入量，生物粘泥EPS值的变化曲线；图2为随着轻质柴油的投入量，生物粘泥湿 重的变化曲线；图3为随着轻质柴油的投入量，生物粘泥剥落率的变化曲线；图4为随着轻质柴油的投入量，生物粘泥脂磷含量的变化曲线。
具体实施例方式本发明可通过以下技术措施实现I)生物粘泥培养从炼化公司循环冷却水系统凉水塔下向的集水池中取循环冷却水，作为接种液，在容器中加入1800mL接种液，将容器放入旋转腐蚀挂片实验仪中，控制水温为(35±1)°C，然后每隔12小时换水，每次换掉容器中30-50%的水，并加入补充水至1800mL，补充水根据接种液的组分配制，采用不锈钢挂片在静态模拟循环水系统中培养生物粘泥。2)測定多糖及蛋白质含量，计算EPS向培养2-4天的生物粘泥培养液中分别投入0、0· lmg/L、0. 2mg/L、0. 5mg/L、O. 8mg/L、l. Omg/LU. 3mg/L、l. 5mg/L轻质柴油。继续培养1_2天后，将挂片上的生物粘泥分离，測定生物粘泥多糖及蛋白质含量，两者之和为EPS。測定生物粘泥多糖、蛋白质含量的方法为采用甲醛-氢氧化钠法提取胞外聚合物(EPS)。为了保证多糖和蛋白质不变性，最好能在提取的当天測定。多糖的測定方法为蒽酮-硫酸法；蛋白质的测定用Bradford法，即考马斯亮蓝法。3)測定生物粘泥湿重、剥落率及脂磷含量向培养至2-4天的生物粘泥培养液中分别加入O、O. Img/L、0. 2mg/L、0. 5mg/L、
O.8mg/L、l. Omg/LU. 3mg/L、l. 5mg/L轻质柴油。继续培养1_2天后，将挂片上的生物粘泥分离，測定生物粘泥湿重、剥落率及脂磷含量。測定生物粘泥湿重、剥落率及脂磷含量的方法为在测定每一个投油浓度梯度及投加方式的粘泥湿重时采用3个挂片，用六联搅拌器在转速300r/min下搅拌4个小时，分别在搅拌第O. 25h、0. 5h、lh、l. 5h、2h、3h、4h时称重，最后将挂片上剩余的生物粘泥去除称量挂片湿重，以3个挂片生物粘泥湿重平均值来表示这ー条件下粘泥湿重。作生物粘泥剥落率-时间关系图，以挂片上生物粘泥在不同时间的剥落率来反映生物粘泥的机械强度。生物粘泥脂磷的測定采用过硫酸钾消解、钥酸铵分光光度法測定。4)将EPS、生物粘泥湿重、剥落率及脂磷含量分别作为纵坐标，将轻质柴油投入量作为横坐标，做出随着轻质柴油投入量的増加，EPS、生物粘泥湿重、剥落率及脂磷含量的变化曲线；5)按照变化曲线进行定量分析，通过对比识别油品泄漏量对生物粘泥的影响。图I为随着轻质柴油的投入量，生物粘泥EPS值的变化曲线。由图I可以看出，轻质柴油泄漏量小于O. 2g/L时，粘泥中EPS含量增加较为迅速，而当轻质柴油泄露量大于
O.2g/L时，粘泥中EPS含量先缓慢增加后降低，说明泄漏量较小时，柴油可将循环水中的微生物驯化，而泄漏量较大时，微生物生长受到抑制。图2为随着轻质柴油的投入量，生物粘泥湿重的变化曲线。由图2可以看出，粘泥湿重随泄漏油量増大而增加，而且投加油48h后测得的粘泥湿重比投油36小时的要小，当柴油与生物粘泥作用的时间比较长时，柴油与粘泥结合形成的混合物体积加大，更易于从挂片上脱落。图3为随着轻质柴油的投入量，生物粘泥剥落率的变化曲线。由图3可以看出，生物粘泥有粘附作用，使粘泥与挂片结合更紧密。当投加油O. 5g/L吋，I. 5h以前剥落率小于原样，而之后却大于原样，说明在作用时间较短时，正常水质下培养的生物粘泥结构较松散，剥落率大，但是随着剥落时间加长，投油条件下培养的粘泥呈块状脱落，剥落率加大。投油O. 8g/L、l. 3g/L、l. 5g/L时粘泥剥落率均比不投油时大，说明投油量越大时，柴油与生物 粘泥越容易形成块状结构，从而易于剥落。图4为随着轻质柴油的投入量，生物粘泥脂磷含量的变化曲线。由图4可以看出，生物粘泥脂磷含量随投油量的变化先増加后降低，并在油量为O. 5mg/L的时候达到最大值。投油较少时，柴油中的烷烃等物质为微生物的生长提供了碳源，促进了微生物的生长。但投油量较高时，柴油中有些组分会对微生物产生明显毒性或者可能是系统中溶解氧量因柴油膜阻碍降低，抑制了微生物的生长。
权利要求
1.一种油品泄露时生物粘泥生长性能的评价体系，其特征在干，步骤为 1)生物粘泥培养 从炼化公司循环冷却水系统凉水塔下面的集水池中取循环冷却水，作为接种液，在容器中加入ISOOmL接种液，将容器放入旋转腐蚀挂片实验仪中，控制水温为(35±1)°C，然后每隔12小时换水，每次换掉容器中30-50%的水，并加入补充水至1800mL，采用不锈钢挂片在浄态1吴拟循环水系统中培养生物粘泥； 2)測定多糖及蛋白质含量，计算胞外聚合物EPS 向培养至快速生长期的生物粘泥培养液中分别投入0、0. Img/L、0. 2mg/L、0. 5mg/L、O.8mg/L、l. Omg/LU. 3mg/L、l. 5mg/L轻质柴油。继续培养1_2天后，将挂片上的生物粘泥分离，測定生物粘泥多糖及蛋白质含量，两者之和为EPS ； 3)測定生物粘泥湿重、剥落率及脂磷含量 向培养至快速生长期的生物粘泥培养液中分别投入0、0. Img/L、0. 2mg/L、0. 5mg/L、O.8mg/L、l. Omg/LU. 3mg/L、l. 5mg/L轻质柴油。再继续培养1-2天后，将挂片上的生物粘泥分离，測定生物粘泥湿重、剥落率及脂磷含量； 4)将EPS、生物粘泥湿重、剥落率及脂磷含量分别作为纵坐标，将轻质柴油投入量作为横坐标，做出随着轻质柴油投入量的増加，EPS、生物粘泥湿重、剥落率及脂磷含量的变化曲线； 5)按照变化曲线进行定量分析，通过对比识别油品泄漏量对生物粘泥的影响。
2.如权利要求I所述的ー种油品泄露时生物粘泥生长性能的评价体系，其特征在干，步骤I)中所述的补充水根据接种液的组分配制。
3.如权利要求I所述的ー种油品泄露时生物粘泥生长性能的评价体系，其特征在干，步骤2)和3)中所述的快速生长期是微生物快速生长繁殖的初期，为生物粘泥培养的2-4天。
4.如权利要求I所述的ー种油品泄露时生物粘泥生长性能的评价体系，其特征在干，通过轻质柴油的投入量来模拟轻质柴油的泄露量。
5.如权利要求I所述的ー种油品泄露时生物粘泥生长性能的评价体系，其特征在干，步骤2)中所述的生物多糖的測定方法为蒽酮-硫酸法。
6.如权利要求I所述的ー种油品泄露时生物粘泥生长性能的评价体系，其特征在干，步骤2)中所述的蛋白质的测定为Bradford法，即考马斯亮蓝法。
7.如权利要求I所述的ー种油品泄露时生物粘泥生长性能的评价体系，其特征在干，步骤2)中采用甲醛-氢氧化钠法提取胞外聚合物EPS。
8.如权利要求I所述的ー种油品泄露时生物粘泥生长性能的评价体系，其特征在干，步骤2)中为了保证多糖和蛋白质不变性，需在EPS提取的当天測定多糖和蛋白质。
9.如权利要求I所述的ー种油品泄露时生物粘泥生长性能的评价体系，其特征在干，步骤3)中生物粘泥湿重、剥落率的測定方法为 在测定每一个投油浓度梯度及投加方式的粘泥湿重时采用3个挂片，用六联搅拌器在转速300r/min下搅拌4个小时，分别在搅拌第O. 25h、0. 5h、lh、I. 5h、2h、3h、4h时称重,最后将挂片上剰余的生物粘泥去除称量挂片湿重，以3个挂片生物粘泥湿重平均值来表示这一条件下粘泥湿重；作生物粘泥剥落率-时间关系图，以挂片上生物粘泥在不同时间的剥落率来反映生物粘泥的机械强度。
10.如权利要求I所述的ー种油品泄露时生物粘泥生长性能的评价体系，其特征在干，步骤3)中生物粘泥脂磷含量采用过疏酸钾消解、钥酸铵分光光度法測定。
全文摘要
本发明具体涉及在油品泄漏情况下循环水系统中生物粘泥生长特性综合表征与评价体系。本发明的技术方案为一种油品泄露时生物粘泥生长性能的评价体系，其步骤为生物粘泥培养，测定多糖及蛋白质含量，计算胞外聚合物EPS，测定生物粘泥湿重、剥落率及脂磷含量。本发明的有益效果为1)本发明的评价体系涵盖粘泥化学组成和理化特征，综合考虑了油品泄漏对其影响，可全面、综合表征油品泄漏时生物粘泥生长特性；2)本发明将油品泄漏对生物粘泥生长特性的影响进行定量计算，可通过对比快速、准确识别出油品泄漏量对生物粘泥的影响；3)本发明的评价方法适用于大部分石油炼化企业循环水系统的微生物生长综合性评价。
文档编号G01N33/48GK102680669SQ20121000018
公开日2012年9月19日 申请日期2012年1月4日 优先权日2012年1月4日
发明者刘芳, 卢磊, 孙娟, 杨飞, 王永强, 董文文, 赵朝成 申请人:中国石油大学(华东)