循环冷却水系统中生物粘泥控制的营养体系研究

论文摘要

石油化工行业的发展耗用了大量的水资源,而其中用水量最大的是循环冷却水。将达标排放的炼油废水经深度处理后回用于循环冷却水系统,对节约新鲜水源,缓解水资源缺乏和水环境污染的现状,具有重要意义。石化废水回用于循环水补充水与新鲜水相比,水中有机物和促进腐蚀的离子种类及浓度均较高,使循环冷却水系统的微生物控制、生物粘泥控制难度大大增加。本文针对循环冷却水补充水的水质特点,设计了循环冷却水静态实验。采用定时排水浓缩法,快速模拟培养生物粘泥。通过记录生物粘泥生长情况,初步探讨了生物粘泥的形成机理。通过对混合细菌分离纯化及一系列生理生化特性研究,从炼油厂循环冷却水系统生物粘泥中分离出4种细菌,并分别鉴定出其属别:假单胞菌属、芽孢杆菌属、黄杆菌属、产碱菌属。采用一系列单因素实验方法,分别考察了营养物质（BOD5、NH4+-N、TP）、颗粒物（CaCO3）、矿物质（Ca2+、Mg2+、Na+、Fe3+）等因素对生物粘泥性能及成分的影响。结果表明:（1）水中营养物质的量对生物粘泥的性能及成分有较大影响。随着BOD5、NH4+-N、TP浓度的增加,生物粘泥的干重、挥发性生物量、耗氧速率均呈现出先缓慢增加,后明显增加,增大到一定浓度后趋于平缓的趋势。控制水中的生物粘泥要使营养物质达到如下指标:BOD5≤5mg·L-1、NH4+-N≤6mg·L-1、TP≤1mg·L-1,此时EPS含量也维持在较低水平。（2）在CaCO3浓度小于40mg/L时,颗粒物的存在对生物粘泥的影响较小,当CaCO3浓度大于40mg/L时,随CaCO3浓度的增加,生物粘泥的干重、挥发性生物量、耗氧速率及EPS含量显著增加。因此应控制颗粒物浓度小于40mg·L-1。（3）各种矿物质对生物粘泥性能产生不同影响。要较好地控制生物粘泥生成,需控制水中Ca2+≤210mg·L-1,Mg2+在85185mg·L-1,Na+≤120mg·L-1,Fe3+≤1 mg·L-1。最后利用模糊数学手段,建立了循环水水质与生物粘泥形成难易程度之间的数学模型,用于评价和预测不同水质条件下生物粘泥形成情况。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题来源
• 1.2 研究目的及意义
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 石化废水回用于循环冷却用水概述
• 1.3.2 循环冷却水系统中微生物的危害及控制
• 1.3.3 生物粘泥及其控制
• 1.4 主要研究内容及创新点
• 1.4.1 研究内容
• 1.4.2 创新点
• 第二章 生物粘泥形成机理的探讨
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 实验装置及操作条件
• 2.1.2 生物粘泥的培养
• 2.1.3 分析方法
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 生物粘泥生长曲线
• 2.2.2 不同水质中生物粘泥的生长情况比较
• 2.2.3 生物粘泥形成机理初探
• 2.3 小结
• 第三章 生物粘泥组成细菌的分离与鉴定
• 3.1 生物粘泥的微生物检测
• 3.1.1 实验方法
• 3.1.2 结果与讨论
• 3.2 生物粘泥组成细菌的分离与鉴定
• 3.2.1 生物粘泥菌种分离
• 3.2.2 菌种的初步鉴定
• 3.2.3 结果与讨论
• 3.3 小结
• 第四章 营养成分对生物粘泥性能及成分的影响
• 4.1 实验方法
• 4.1.1 生物量的测定
• 4.1.2 生物活性的测定
• 4.1.3 胞外聚合物的提取
• 4.1.4 胞外聚合物成分的测定
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 循环冷却水中有机碳源对生物粘泥性能及成分的影响
• 4.2.2 循环冷却水中氮源对生物粘泥性能及成分的影响
• 4.2.3 循环冷却水中磷源对生物粘泥性能及成分的影响
• 4.3 小结
• 第五章 颗粒物、矿物质对生物粘泥性能及成分的影响
• 5.1 实验方法
• 5.2 结果与讨论
• 5.2.1 循环冷却水中颗粒物对生物粘泥性能及成分的影响
• 5.2.2 循环冷却水中钙离子对生物粘泥性能及成分的影响
• 5.2.3 循环冷却水中镁离子对生物粘泥性能及成分的影响
• 5.2.4 循环冷却水中钠离子对生物粘泥性能及成分的影响
• 5.2.5 循环冷却水中铁离子对生物粘泥性能及成分的影响
• 5.3 小结
• 第六章 生物粘泥形成的综合评价及预测
• 6.1 评价和预测模型的建立
• 6.1.1 对象与因子的确定
• 6.1.2 对象与因子的区间划分
• 6.1.3 因子和对象模糊关系矩阵的确定
• 6.1.4 因子权重分配模糊子集的确定
• 6.2 评价结果与分析
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果
• 致谢