●章緒論
1.1硫化物的種類1
1.2有機硫化物2
1.2.1有機硫化物的成因2
1.2.2有機硫化物的檢測和去除2
1.3硫化物的形成2
1.4參與硫化物形成的細菌4
1.5硫化物的組成分布5
1.5.1硫化物的空間分布6
1.5.2硫化物在特定物質及過程中的分布6
1.6硫化物的分析檢測方法6
1.6.1色譜法7
1.6.2光譜法8
1.6.3電極電位滴定法8
1.6.4其他方法8
1.7硫化物的轉化機制10
1.8硫化物的生物去除12
1.9硫化物的生物利用16
1.10硫化物的生物轉化16
1.11硫化物對重金屬的去除以及轉化17
1.12硫化物去除和轉化的其他方法20
1.12.1化學方法20
1.12.2物理方法21
1.12.3聯用技術21
1.12.4處理工藝對脫硫的影響22
1.13FNA技術在管道腐蝕中的控制22
1.14生物硫循環去除硫化物的方法23
1.15生物脫硫的利用和控制25
1.16生物硫循環在污水處理中的應用26
1.16.1硫的生物轉化網絡26
1.16.2不同電子供體和受體作用下的生物硫轉化28
1.16.3異養SRB利用有機物作為電子供體,乙酰輔酶A或TCA循環提供碳源進行新陳代謝28
1.16.4關鍵微生物30
1.16.5硫化物轉化生物技術34
1.16.6SRB的生物技術應用37
1.16.7影響硫酸鹽還原生物過程效率的因素38
第2章試驗材料與方法
2.1硫化物測定方法40
2.1.1碘量法40
2.1.2比色法(亞甲藍比色法)41
2.1.3可溶性硫化物快速檢測方法——電極法42
2.2Zeta電位測定49
2.3含油量的檢測方法50
2.4粒徑中值和粒徑分布的測定50
2.4.1粒徑中值的測定50
2.4.2粒徑分布的測定51
2.5礦化度的測定方法52
2.5.1氯離子含量的測定(硝酸銀沉澱滴定法)52
2.5.2碳酸根、碳酸氫根、氫氧根離子含量的測定53
2.5.3硫酸根離子含量的測定(鉻酸鋇分光光度法)54
2.5.4鈣、鎂、鋇、鍶離子測定(絡合滴定法)55
2.5.5pH值的測定(玻璃電極法)56
2.6COD的測定方法57
2.7BOD的測定方法58
2.8重金屬離子的測定方法60
2.9堿度測定方法62
2.10靜止浮升法油水分離測試63
2.11采出液類型測定64
2.12采出液含水構成及沉降試驗方法64
2.13采出液破乳脫水試驗方法64
2.14模擬聚合物驅原油乳狀液穩定性試驗方法65
2.14.1模擬聚合物驅原油乳狀液的配制方法65
2.14.2原油乳狀液穩定性評價方法65
2.14.3不同類型原油破乳劑對原油乳狀液穩定性影響試驗方法65
2.15不同類型破乳劑對原油乳狀液穩定性影響檢測方法65
2.15.1Zeta電位測定65
2.15.2油水界面膜強度測定方法67
2.15.3油水平衡界面張力測定方法67
2.15.4油水界面剪切流變性測定方法67
2.16懸浮固體富集、分離提純方法68
2.17懸浮固體含量測定68
2.18腐生菌、鐵細菌、硫酸還原菌測定69
2.19硫酸根的檢測方法69
2.20硝酸根的檢測方法70
2.21亞硝酸根的檢測方法72
2.22微生物分子生物學高通量測序的方法74
2.22.1DNA提取74
2.22.2常用的測序引物74
2.22.3生物信息學基礎分析75
2.22.4生物信息學不錯分析78
第3章硫酸鹽還原菌的特性及危害
3.1硫酸鹽還原菌的生態學80
3.1.1自然生境中的硫酸鹽還原作用80
3.1.2環境因素對SRB生長的影響84
3.1.3在有機物厭氧消化過程中SRB的生態學85
3.1.4生物學的硫循環86
3.1.5與光營養生物的合營生長88
3.1.6與產甲烷菌和產乙酸菌的相互作用89
3.2SRB的特征和活性90
3.2.1細菌的多樣性90
3.2.2生物化學活性91
3.3硫酸鹽還原菌的分類學研究92
3.3.1硫酸鹽還原菌分類的研究意義92
3.3.2傳統分類93
3.3.3嗜溫革蘭氏陰性SRB94
3.3.4嗜熱革蘭氏陰性SRB96
3.3.5革蘭氏陽性SRB96
3.3.6硫酸鹽還原古菌97
3.3.7嗜溫革蘭氏陰性SRB的繫統發育學研究97
3.3.8嗜熱革蘭氏陰性菌的繫統發育學研究99
3.3.9革蘭氏陽性SRB的繫統發育學研究100
3.3.10硫酸鹽還原古菌的分類學關繫101
3.3.11除16SrDNA以外的遺傳標記分析101
3.3.12新的分類方法及技術102
3.3.13鐵氧化還原蛋白103
3.3.14細胞色素C103
3.3.15氫化酶103
3.3.16在生態物圈中SRB的起源和進化104
3.3.17未培養新發現的SRB104
3.4硫酸鹽還原菌的呼吸作用105
3.4.1硫酸鹽的激活及其還原成亞硫酸氫鹽105
3.4.2亞硫酸氫鹽還原的影響106
3.4.3連三硫酸鹽途徑108
3.4.4直接六電子還原機理112
3.5電子供體/受體的新陳代謝及電子傳遞蛋白的特征115
3.5.1電子供體新陳代謝115
3.5.2電子受體代謝途徑116
3.5.3電子傳遞鏈重建118
3.5.4用可溶的和/或增溶的蛋白進行蛋白定位與重建118
3.5.5原生質球、膜制品、加入或不加入可溶性蛋白119
3.5.6蛋白與蛋白之間的相互作用:計算機建模119
3.6溶質運輸和細胞能量120
3.6.1異化型硫酸鹽還原的熱力學120
3.6.2硫酸鹽運輸122
3.6.3硫酸鹽活化的能量學126
3.6.4亞硫酸鹽還原的能量學127
3.6.5質子移動力的產生128
3.6.6硫酸鹽還原能量學的綜合評價128
3.6.7通過硫酸鹽還原以外的其他過程實現的能量儲存130
3.7生物腐蝕132
3.7.1硫酸鹽還原菌參與生物腐蝕132
3.7.2非生物腐蝕133
3.7.3微生物對腐蝕的影響134
3.8結論與展望142
第4章硫化物生態抑制調控機理及其調控策略研究
4.1硫酸鹽還原菌及其硫化物對石油工業的危害143
4.1.1原油中微生物的活動143
4.1.2設備表面的生物活動144
4.2石油工業中的防護措施144
4.2.1陰極保護與塗層防腐144
4.2.2環境變化144
4.2.3生物殺傷劑控制145
4.2.4油田常用殺菌劑的種類146
4.3生物殺菌劑的應用148
4.3.1細菌檢測繫統148
4.3.2篩選生物殺菌劑149
4.3.3生物殺菌劑投加量149
4.3.4影響生物殺菌劑活性的因素149
4.3.5提高生物殺菌劑性能的方法150
4.4多種控制方法151
4.4.1熱衝擊151
4.4.2冰的成核作用151
4.4.3微生物生長模式的控制152
4.5蓄油池酸化152
4.6腐蝕與微生物群落的關繫153
4.6.1發生腐蝕的可能性與微生物參數的關繫153
4.6.2相關的腐蝕機制與微生物種群153
4.7新型生態調控抑菌抑制硫酸鹽還原菌活性的技術155
4.7.1微生物控制SRB的機理基礎155
4.7.2新型硝酸鹽基處理技術155
4.7.3反硝化控制SRB的研究現狀156
4.8關於生態調控抑制硫酸鹽還原菌的理論基礎研究160
4.8.1基質競爭性抑制作用160
4.8.2反硝化中間產物抑制理論162
4.8.3反應繫統內部形成厭氧硫循環的觀點163
4.8.4電位控制觀點164
4.9生態調控硫酸鹽還原菌機理驗證164
4.9.1DNB和SRB對基質的競爭作用164
4.9.2反硝化中間產物抑制作用165
4.9.3自養硝酸鹽還原菌的氧化作用169
4.10反硝化細菌底物選擇作用——新理論的提出171
4.10.1同時反硝化和硫酸鹽還原功能菌株的分離和功能驗證171
4.10.2反硝化細菌的繫統發育分析及功能驗證177
4.10.3反硝化細菌底物選擇作用理論的闡述182
4.11外加電子受體調控微生物群落功能理論的闡述182
4.12大慶七廠葡萄花油田采出水中微生物反硝化和硫酸鹽還原能力分析183
4.12.1微生物的反硝化作用機理及影響因素183
4.12.2油田采出水中微生物的硝酸鹽還原與硫酸鹽還原相對能力184
4.13污水繫統硫化物抑制方案及其工藝節點硫化物控制策略187
4.13.1油田細菌控制方法和技術評價187
4.13.2油田回注水繫統細菌控制技術優化研究188
4.13.3硫酸鹽還原菌活性生態抑制適應的投藥點192
4.13.4硫酸鹽還原菌活性生態抑制劑加藥方法和加藥原則192
4.13.5采油七廠葡三聯污水處理站硫化物控制方法和主要工藝段193
第5章葡萄花油田地面繫統水質特性及對現有工藝的影響
5.1葡三聯污水繫統各工藝節點硫化物化驗分析195
5.1.1取樣點和取樣位置說明195
5.1.2葡三聯地面污水處理繫統工藝段的常規水質分析195
5.1.3葡三聯地面污水處理繫統工藝段礦化度的分析203
5.1.4葡三聯地面污水處理素及其碳組成分析204
5.1.5水質波動範圍205
5.2典型地面污水處理繫統水質組成以及污染物分析206
5.2.1從井口采出液到整個地面污水處理繫統典型的工藝段到注入井的工藝段的水質分析206
5.2.2葡三聯的污水組成成分分析208
5.2.3葡四聯污水工藝污水成分分析253
5.3典型的油田生產廢水污染物組成分析和對現有污水處理繫統的影響評價以及改進措施284
5.3.1洗井水的成分組成分析284
5.3.2不同摻混比例洗井水對現有污水站來水的油水分離、破乳能力以及石油類、懸浮物去除的影響291
5.3.3洗井水對現有污水處理繫統的處理效果及方法和措施以及洗井水的處理工藝方法296
5.3.4注水管線衝洗水對污水站來水油水分離、破乳能力以及石油類、懸浮物去除的影響303
5.3.5注水管線衝洗水對現有污水處理繫統的處理效果及方法和措施307
第6章葡萄花油田地面繫統硫酸鹽還原菌的種類及分布特征
6.1高通量測序在油田環境微生物群落分析中的應用309
6.2微生物高通量測序的試驗材料與方法310
6.2.1主要儀器設備和實驗材料310
6.2.2主要儀器和設備310
6.2.3油田油藏樣品和含油污水的DNA提取方法311
6.2.4高通量測序生物信息學的分析方法312
6.3葡三聯井口和地面繫統的微生物群落組成313
6.3.1葡191-85井口的微生物群落組成分析313
6.3.2油崗來水的微生物群落組成分析316
6.3.3一沉出口的微生物群落組成分析317
6.3.4二沉出口的微生物群落組成分析319
6.3.5懸浮污泥出口的微生物群落組成分析321
6.3.6一濾出口的微生物群落組成分析322
6.3.7二濾出口的微生物群落組成分析324
6.3.8污水崗出口(去注)的微生物群落組成分析325
6.3.9葡三聯地面污水處理繫統硫酸鹽還原菌的來源與組成分析327
6.4葡四聯的污水處理繫統的微生物群落解析328
6.4.1三聯來水的微生物群落組成分析328
6.4.2橫向流進口的微生物群落組成分析329
6.4.3橫向流出口的微生物群落組成分析331
6.4.4一濾出口的微生物群落組成分析333
6.4.5二濾出口的微生物群落組成分析335
6.4.6葡四聯地面污水處理繫統中的微生物群落組成分析336
6.5洗井水的微生物群落解析以及硫酸鹽還原菌的組成337
6.6葡509管道水微生物群落以及硫酸鹽還原菌的組成分析339
6.7關於硫酸鹽還原菌群落的變化、分布以及數量的討論341
6.7.1葡三聯的地面繫統中硫酸鹽還原菌屬的數量和分布343
6.7.2葡四聯的地面繫統中硫酸鹽還原菌屬的數量和分布344
6.8葡萄花油田地面繫統微生物群落組成及硫酸鹽還原菌種類345
第7章油田硫化物的提取方法及其組成分析
7.1含硫化物的水樣的采集方法349
7.2水中的硫化物提取方法350
7.2.1油水分離離心提取法硫化物提取350
7.2.2油水分離膜過濾硫化物提取350
7.2.3硫酸鋅固定法352
7.3硫化物的組成成分分析353
7.3.1離心後的懸浮物和硫化物(油中硫化物)354
7.3.2離心後的懸浮物和硫化物(水中硫化物)358
7.3.3液相中有機物硫的存在形式361
7.4水中硫化物的組成分析368
第8章硫化物收集池中硫化物氧化劑及其應用效果研究
8.1硫化物去除劑的主要成分組成370
8.2室內試驗的驗證370
8.2.1硫化物收集池的取樣點370
8.2.2室內氧化劑去除效果研究371
8.2.3室內硫化物氧化劑結合工藝處理效果372
8.3氣浮除油以及收集池中硫化物去除試驗(室內評價)374
8.4硫化物氧化劑對硫化物收集池污水作用前後的物質變化376
8.4.1氧化劑處理前的GC-MS圖譜分析376
8.4.2硫化物含油污水通過氧化劑氧化後的GC-MS圖譜379
8.5硫化物收集池污水中硫化物氧化劑現場試驗381
8.5.1現場裝置需要的場地和電壓等381
8.5.2運行方式381
8.5.3現場裝置擺放382
8.5.4現場反應器運行382
8.6現場試驗去除效果分析383
8.6.1不加氧化劑的處理效果(連續流試驗)383
8.6.2來水加入氧化劑10min後,氣浮出水和含油中的硫化物變化情況384
8.6.3來水加入氧化劑20min後,氣浮出水和含油中的硫化物變化情況384
8.6.4來水加入氧化劑30min後,氣浮出水和含油中的硫化物變化情況385
8.6.5長時間作用下的氧化效果(藥劑提前加入),氣浮出水和含油中的硫化物變化情況385
8.7固定作用時間下加藥濃度的優化386
8.7.1試驗的方案386
8.7.2氧化劑(0.1mL/L)作用30min後氣浮效果分析386
8.7.3氧化劑(0.5mL/L)作用30min後氣浮效果分析387
8.7.4氧化劑(1mL/L)作用30min後氣浮效果分析387
8.7.5氧化劑(1.5mL/L)作用30min後氣浮效果分析388
8.7.6氧化劑(2mL/L)作用30min後氣浮效果分析388
第9章硫化物生態抑制劑現場調控應用研究
9.1硫化物生態抑制劑的主要成分組成390
9.2室內試驗的配伍性試驗392
9.2.1與殺菌劑母液的配伍性試驗392
9.2.2與現場用的殺菌劑稀釋液的配伍性試驗393
9.3與現有絮凝劑的配伍性試驗394
9.3.1與絮凝劑母液的配伍性試驗394
9.3.2與絮凝劑稀釋液的配伍性試驗395
9.4現場殺菌劑和生態抑制劑的配伍性試驗396
9.5生態抑制劑現場試驗(單獨投加)+絮凝劑(單獨)(2015年的試驗)397
9.5.1現場加藥和加藥方式397
9.5.2現場加藥試驗效果分析397
9.6生態抑制劑現場試驗(單獨投加)+絮凝劑(單獨)(2016年的試驗)401
9.6.1硫酸鹽還原菌生態抑制現場試驗藥劑的方案401
9.6.2現場試驗數據監測401
9.7生態抑制劑加入前後微生物群落的解析407
9.7.1高通量測序生物信息學的分析方法407
9.7.2未加藥、加廠家殺菌劑和生態抑制劑下對微生物群落變化的影響408
9.8現場生態抑制的總結410
9.9地面污水處理工藝生態抑制總結411
9.9.1對生態抑制機理研究的總結411
9.9.2現場生態抑制的總結411
參考文獻
內容簡介
本書共分9章，內容包括緒論、試驗材料與方法、硫酸鹽還原菌的特性及危害、硫化物生態抑制調控機理及其調控策略研究、葡萄花油田地面繫統水質特性及對現有工藝的影響、葡萄花油田地面繫統硫酸鹽還原菌的種類及分布特征、油田硫化物的提取方法及其組成分析、硫化物收集池中硫化物氧化劑及其應用效果研究以及硫化物生態抑制劑現場調控應用研究。
本書理論與工程應用有效結合，具有較強的優選性和學術性，可供從事油田微生物、生物腐蝕控制、環境生物技術的研究人員、工程技術人員和管理人員參考，也可供高等學校環境科學與工程及相關專業師生參閱。
