厌氧折流板反应器处理含聚丙烯酰胺污水的试验研究

论文摘要

石油作为一种重要的不可再生的化石能源,是国民经济发展的命脉。一个油田投产后,如何最大限度地提高石油采收率,是油田开发工作者所面临的重要课题。随着对石油的大规模开采,我国东部很多油田已进入三次采油阶段,而聚合物驱作为最有效的三次采油技术之一在各大油田得到了大规模应用,与此同时产生了大量的含聚采出水。含有聚污水具有粘度大,可生化性差,难生物降解的特点。聚丙烯酰胺本身没有毒性,但其降解后的丙烯酰胺单体具有累积性神经毒性,并且被确定为有基因毒性的致癌物质。外排污水中的聚丙烯酰胺由于不能被完全降解而在环境中不断累积,进而造成对环境污染以及对人类健康的潜在威胁。因此对这类污水的处理已经成为保证油田可持续发展亟待解决的问题。论文的研究内容分为六部分。第一部分是文献综述;第二部分是实验设计和监测分析方法;第三部分是厌氧折流板反应器处理含聚丙烯酰胺污水的启动过程研究;第四部分是硫酸还原菌(SRB)对聚丙烯酰胺的降解研究;第五部分是聚丙烯酰胺厌氧共代谢降解研究及降解后聚合物结构分析;第六部分是结论与展望。本论文是以根据孤岛中一区含聚污水水质特征配制的含聚丙烯酰胺的污水为研究对象,采用厌氧生物处理技术,选用厌氧折流板反应器(ABR)处理含聚污水。通过实验研究,得出的主要结论概括如下:1. ABR反应器接种厌氧污泥后经过三个阶段共67天的培养驯化后成功启动。启动阶段结束时,容积负荷1.3kgCOD/m~3·d,COD去除率70%以上,HAPM的去除率30%以上,并形成了厌氧颗粒污泥。通过对整个启动过程中微生物相的镜检、颗粒污泥扫描电镜观察,结果表明,ABR反应器系统中形成了能够降解HPAM稳定的微生物群落结构。2.利用平皿厌氧夹层法从ABR反应器中分离筛选出一株能够降解聚丙烯酰胺的硫酸还原菌(SRB),并对其部分生理生化性质进行鉴定。研究了环境条件对SBR降解聚丙烯酰胺的影响。结果表明,当降解时间为10d,pH=7.5,温度为40℃,HPAM含量为200mg/L,对聚丙烯酰胺的降解率达到36 %以上。通过利用红外吸收光谱法对HPAM降解前后产物进行分析,结果表明SRB能够降解并利用HPAM侧链上胺基和主链上的部分碳作为生长所需的氮源和碳源。3.分别考察了以HPAM为单基质和添加葡萄糖(1300mg/L)作为降解共基质条件下,HPAM浓度(50、100、150、200、250 mg/L)对降解率的影响。结果表明:在单基质条件下,当HPAM的浓度为100mg/L时降解率最高,可达60%;在共基质条件下,最高降解率可达77%。固定HPAM浓度为250mg/L,考察了葡萄糖浓度(250、500、750、1000、1300 mg/L)对HPAM降解率的影响,当葡萄糖浓度与HPAM浓度之比约为2:1左右时, HPAM的降解率最高,可达74.6%。通过利用红外吸收光谱法对HPAM降解前后产物进行分析,结果表明无论在单基质还是共基质条件下,微生物都能够降解利用HPAM侧链上的胺基和主链上的碳作为生长所需的氮源和碳源,但在共基质条件下微生物降解利用胺基和碳比单基质条件下更完全。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 0. 前言
• 1. 文献综述
• 1.1 油田含聚污水概述
• 1.1.1 油田含聚污水来源
• 1.1.2 油田含聚污水特点
• 1.1.3 聚丙烯酰胺环境行为
• 1.2 油田含聚污水处理现状研究与研究进展
• 1.2.1 物理处理技术
• 1.2.2 化学处理技术
• 1.2.3 生物处理技术
• 1.3 厌氧生物处理技术及其特点
• 1.3.1 厌氧生物处理技术
• 1.3.2 厌氧生物处理技术基本理论
• 1.3.3 厌氧生物处理技术的特点
• 1.3.4 厌氧生物处理技术的发展历程
• 1.3.5 厌氧生物反应器的发展历程
• 1.4 厌氧折流板反应器（Anaerobic Baffled Reactor）
• 1.4.1 厌氧折流板反应器的原理
• 1.4.2 厌氧折流板反应器的显著特点
• 1.5 论文研究的目的、内容和拟解决的问题
• 1.5.1 研究目的
• 1.5.2 研究内容
• 1.5.3 拟解决的问题
• 2. 实验设计和监测分析方法
• 2.1 厌氧折流板反应器设计
• 2.2 实验装置系统
• 2.3 实验材料和监测分析方法
• 2.3.1 实验材料和试剂
• 2.3.2 实验水质
• 2.3.3 实验监测项目及分析方法
• 2.4 常规计算公式
• 3. ABR 启动过程研究
• 3.1 ABR 的启动
• 3.1.1 污泥的接种
• 3.1.2 反应器的启动方式的选择
• 3.2 实验结果与分析
• 3.2.1 聚丙烯酰胺标准曲线的绘制
• 3.2.2 启动驯化第一阶段
• 3.2.3 启动驯化第二阶段
• 3.2.4 启动驯化第三阶段
• 3.2.5 启动过程中生物相观察
• 3.3 本章小结
• 4. 硫酸盐还原菌（SRB）对 HPAM 的降解研究
• 4.1 前言
• 4.2 实验材料与仪器
• 4.2.1 SRB 菌种来源
• 4.2.2 实验试剂及仪器
• 4.3 实验内容及方法
• 4.3.1 SRB 菌种的分离筛选
• 4.3.2 HPAM 降解产物的红外吸收光谱分析
• 4.4 结果与讨论
• 4.4.1 SRB 富集和筛选
• 4.4.2 SRB 生理生化鉴定
• 4.4.3 最佳降解时间的确定
• 4.4.4 环境因素对SRB 降解HPAM 的影响
• 4.4.5 HPAM 降解后的红外吸收光谱测定
• 4.5 本章小结
• 5. HPAM 厌氧共代谢降解及降解后聚合物结构分析
• 5.1 前言
• 5.2 实验材料及方法
• 5.2.1 实验材料
• 5.2.2 实验方法
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 单基质、共基质条件下HPAM 浓度对降解率的影响
• 5.3.2 共基质条件下葡萄糖浓度对HPAM 降解率的影响
• 5.3.3 单基质、共基质条件下HAPM 降解产物的红外吸收光谱分析
• 5.4 本章小结
• 6. 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 存在的问题与展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历
• 发表的学术论文