聚合物驅(qū)油在提高原油采收率的同時也產(chǎn)生了大量含聚污水，現(xiàn)有污水處理工藝難以對含聚污水進行有效處理。生物處理工藝由于成本較低且處理較徹底，近年來已應(yīng)用于含油污水處理領(lǐng)域。但含聚污水中大量聚丙烯酰胺的存在導(dǎo)致其可生化性差，直接采用生物處理難度較大。Fenton氧化作為提高污水可生化性的有效手段，具有操作簡單、費用較低、處理效率高的優(yōu)點。因此，本論文采用Fenton預(yù)氧化——生化聯(lián)合處理工藝，研究了其對含聚污水的處理效果。 從含聚污水中篩選出6株同時降解聚丙烯酰胺與原油的功能降解菌，對菌株降解含聚污水的效果進行評價，優(yōu)化了其營養(yǎng)及降解條件，并探討了其降解聚丙烯酰胺、原油的特性；通過添加功能降解菌提高活性污泥的活性應(yīng)用于含聚污水降解處理，利用Fenton氧化提高含聚污水的可生化性；在優(yōu)化條件的基礎(chǔ)上，對含聚污水進行Fenton預(yù)氧化——生化處理小試實驗，得出以下結(jié)論： 1）從含聚污水中篩選分離出6株降解菌，分別為Bacillus sp. PAM~(-1)、Bacillussp. PAM-2、Ochrobactrum sp. PAM-3、Acinetobacter sp. PAM-4、Bacillus sp.PAM-5、Bacillus sp. PAM-6。混合菌具有協(xié)同作用，對聚丙烯酰胺、原油的降解率分別可達46.1%、47.5%，明顯高于單株菌。混合菌在pH5~9、溫度30~45℃、鹽度5~12.5g·L~(-1)、氧含量4~6mg·L~(-1)條件下對聚丙烯酰胺、原油具有較高的去除率。微量的Fe~(3+)和Mn~(2+)（濃度≤0.01g·L~(-1)）可促進微生物的生長代謝。 2）考察了原油與聚丙烯酰胺共存對各自生物降解的影響。結(jié)果表明，在各自較低含量范圍內(nèi)（原油0~5g·L~(-1)，聚丙烯酰胺0~1g·L~(-1)），聚丙烯酰胺與原油的共存可促進各自被生物利用的效率；考察了聚丙烯酰胺與原油共存對各自Fenton氧化去除的影響。結(jié)果表明，原油的存在降低了聚丙烯酰胺的氧化去除效率，但在其含量較低時（0~600mg·L~(-1)）對聚丙烯酰胺的去除影響不大；而聚丙烯酰胺在較低含量時（0~500mg·L~(-1)）對原油的氧化去除有促進作用。 3）在H_2O_215mL·L~(-1)、FeSO_4·7H_2O700mg·L~(-1)、pH5.0、溫度30℃、反應(yīng)時間1h條件下，F(xiàn)enton氧化對含聚污水的COD、聚丙烯酰胺、原油的去除率可分別達到61.5%、74.0%、47.2%，對懸浮物的去除效率在80%以上，對硫酸鹽還原菌的去除率可達98%以上，且可生化性改善明顯（BOD_5/COD提高至0.4）。在Fenton氧化反應(yīng)結(jié)束處理后殘余的H_2O_2不僅不會抑制細菌生長，反而促進其對有機物的降解。Fenton預(yù)氧化——生化聯(lián)合工藝對COD、聚丙烯酰胺及原油的去除效率分別可達84.7%、92.1%和83.1%。 4）混合菌對聚丙烯酰胺的降解過程符合一級動力學(xué)模型。利用生物降解前后聚丙烯酰胺的紅外光譜及飛行時間質(zhì)譜推測的生物降解后的產(chǎn)物片段結(jié)合對混合菌對聚丙烯酰胺生物降解特性，并在已有文獻的基礎(chǔ)上，推斷了在有氧條件下聚丙烯酰胺的生物降解機理。初步認為，混合菌通過生物催化類Fenton反應(yīng)將聚丙烯酰胺分解為可被其利用的小分子片段作為碳源，利用酰胺水解酶水解聚丙烯酰胺的酰胺基獲得可被其利用的氮源，進而促進微生物自身的生長。不同處理后的聚丙烯酰胺樣品的掃描電鏡、紅外光譜及飛行時間質(zhì)譜分析結(jié)果表明，F(xiàn)enton氧化對聚丙烯酰胺的降解比生物降解更為徹底，降解后的小分子產(chǎn)物生物毒性降低，被微生物利用率提高。 利用GC-FID及GC-MS對混合菌降解原油的特性進行分析。結(jié)果表明，混合菌對原油中的芳烴利用率高于烷烴，且對不同烴利用呈現(xiàn)不同特點。對不同處理后原油樣品進行的GC-FID及GC-MS分析結(jié)果表明，聚丙烯酰胺的存在提高了生物降解、Fenton氧化以及Fenton預(yù)氧化——生化對原油的去除效率。 5）對從城市污水處理廠取得的好氧污泥在模擬含聚污水中馴化，添加功能降解混合菌群來提高污泥對模擬含聚污水的處理效率。結(jié)果表明，功能降解菌添加后的活性污泥對COD去除率提高了30%。 在連續(xù)進水中，考察水解酸化——生物接觸氧化對含聚污水的處理，并對進水條件進行了優(yōu)化。結(jié)果表明，進水pH7.0、水力停留時間72h、進水溫度30~40℃時生化反應(yīng)器對含聚污水具有較高的處理效率。反應(yīng)器穩(wěn)定運行后對含聚污水COD、聚丙烯酰胺及原油的去除率最高分別可達67.6%、63.7%、58.7%，懸浮物的含量穩(wěn)定在15~30mg·L~(-1)，硫酸鹽還原菌含量降至102cell·L~(-1)。 6）對勝利油田含聚水樣進行了Fenton預(yù)氧化——生化處理小試實驗。結(jié)果表明，F(xiàn)enton預(yù)氧化——生化處理對COD、聚丙烯酰胺及原油的去除率分別可達94%、93%、95%，懸浮物與硫酸鹽還原菌去除率分別可達90%、99%。采用絮凝處理進一步降低各指標(biāo)值，絮凝處理后，COD穩(wěn)定在20mg·L~(-1)左右，聚丙烯酰胺含量低于5mg·L~(-1)，原油含量低于2.5mg·L~(-1)，懸浮物含量低于5mg·L~(-1)，各指標(biāo)可滿足回注或外排的需求。 采用Fenton預(yù)氧化——生化——絮凝對大慶油田含聚污水水樣進行處理小試實驗。結(jié)果表明，COD、聚丙烯酰胺的去除率分別可達97%、98%，可滿足DB37/676-2007二級標(biāo)準(zhǔn)；原油去除率可達98%，可滿足SY/T5329-94A1級標(biāo)準(zhǔn)及DB37/676-2007一級標(biāo)準(zhǔn)；懸浮物去除率可達97%，可滿足SY/T5329-94B級標(biāo)準(zhǔn)；硫酸鹽還原菌去除率可達99%，可滿足SY/T5329-94最低標(biāo)準(zhǔn)。
【學(xué)位單位】：中國海洋大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2012
【中圖分類】：X741

【引證文獻】

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本文編號：2813695