聚合物降解菌的筛选评价及在油田污水生化处理中的应用

【摘要】： 为了提高原油采收率,聚合物驱油三次采油技术在我国的各大油田得到了广泛应用。随着使用聚合物驱的三次采油新技术的推广,三采污水量正在逐年增加。油田采出水中因为含有聚合物而粘度较高,水中的油滴及固体悬浮物的乳化稳定性强,进而导致油、水分离和含油污水处理的难度加大。而现在外排污水中的聚丙烯酰胺由于不能被完全降解而造成它们在环境中的累积效应,进而造成环境污染。从长远来看,聚合物驱采出水的最终出路只有采用更好的技术使其达到用于低渗透油层的用水标准。 论文分为五部分:第一部分是文献综述;第二部分是聚丙烯酰胺降解菌的筛选及性能评价;第三部分是聚丙烯酰胺生物降解机理探讨;第四部分油田含聚废水生化处理室内模拟实验;第五部分是结论。 实验中以胜坨油田含聚(聚丙烯酰胺)污水为研究对象,从中初步筛选到一株聚丙烯酰胺降解菌,通过生理生化鉴定,初步鉴定为芽孢杆菌属(Bacillus sp);并命名为PM-1。通过实验测定了菌株在含聚丙烯酰胺溶液中的生长状况以及菌株降解聚合物的最佳生长条件。实验表明:所筛选到菌株PM-1在聚丙烯酰胺溶液中生长良好,对聚丙烯酰胺具有一定的降解能力。在以硝酸铵为氮源,温度在35℃,pH在7.5,矿化度在14000 mg/L的条件下,500 mg/L的聚丙烯酰胺溶液接种3 %已活化的PM-1,经5天的降解之后,降解率最高可达到38.4 %。 对聚丙烯酰胺降解的机理进行了简单的探讨。经过微生物的作用之后,聚丙烯酰胺的粘均分子量发生了变化,长的聚合物分子链断裂为短的分子链,粘均分子量由起初的1.9×107降为7.8×106。通过红外谱图的分析,降解之后谱图中C-N键的吸收峰消失,并且在而且出现了很多的碎片峰。此外,在代谢产物中可以检测到有乙酸的存在。 在室内生化模拟实验研究中,首先对胜坨污水进行了化学分析,结果显示,污水的矿化度在10000 mg/L以上,含油量在200 mg/L左右,悬浮物含量在100 mg/L以上,而聚合物含量不稳定但也都在100 mg/L以上。胜坨污水经过生化处理之后,聚合物的去除率可以达到70 %左右,含油量最终可以降到2 mg/L左右,悬浮物的去除率可以达到80 %,平均腐蚀率大大下降。应用污水生化处理技术,污水中的有害细菌生长受到了很大的抑制,细菌含量大大减少。但是,SRB未能受到完全抑制,生化出水中含有一定数量的SRB存在。通过生化处理之后,出水水质基本上达到了油田注入水的标准。 【关键词】：含聚污水 聚合物降解菌 性能评价 生化处理 回注污水
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 0 前言13-14
• 1 文献综述14-33
• 1.1 聚丙烯酰胺产品的介绍及在油田中的应用14-16
• 1.1.1 聚丙烯酰胺的分类14-15
• 1.1.2 聚丙烯酰胺在油田中的应用15-16
• 1.2 胜利油田含聚污水水质概况及主要危害16-19
• 1.2.1 污水回用现状16
• 1.2.2 注聚区污水水质概况16-18
• 1.2.3 含聚污水特有的性质18
• 1.2.4 含聚污水对传统处理技术的影响18-19
• 1.2.5 含聚污水的主要危害19
• 1.3 目前油田含聚污水的处理技术19-20
• 1.4 聚丙烯酰胺生物降解研究20-26
• 1.4.1 聚丙烯酰胺的降解方式20-21
• 1.4.2 微生物降解的特点21-22
• 1.4.3 生物降解聚丙烯酰胺的影响因素22-23
• 1.4.4 降解菌种的来源23-24
• 1.4.5 国内外聚丙烯酰胺生物降解研究进展24-26
• 1.5 聚丙烯酰胺生物降解的评价方法26-33
• 1.5.1 粘度法26
• 1.5.2 浓度法26-30
• 1.5.3 分子量法30-31
• 1.5.4 几种浓度测定方法的分析比较31-33
• 2 聚丙烯酰胺降解菌的筛选及性能评价33-47
• 2.1 实验仪器及主要实验材料33-34
• 2.1.1 实验仪器33-34
• 2.1.2 主要实验材料34
• 2.2 聚丙烯酰胺降解菌筛选方法34-36
• 2.2.1 水样的采集34-35
• 2.2.2 培养基的配制35
• 2.2.3 细菌的富集与驯化35
• 2.2.4 菌株鉴定35-36
• 2.3 聚丙烯酰胺降解菌的评价内容36-37
• 2.3.1 聚丙烯酰胺浓度-吸光度标准曲线的绘制36-37
• 2.3.2 菌株生长曲线的测定37
• 2.3.3 菌株最佳生长条件的确定37
• 2.4 实验结果及讨论37-46
• 2.4.1 筛选结果37-39
• 2.4.2 聚丙烯酰胺溶液浓度-吸光度标准曲线的绘制39
• 2.4.3 菌株的生长及PH 值的变化39-40
• 2.4.4 溶液中聚丙烯酰胺含量的变化40-41
• 2.4.5 聚丙烯酰胺降解实验最佳条件的确定41-46
• 2.5 本章小结46-47
• 3 聚丙烯酰胺生物降解机理探讨47-55
• 3.1 聚丙烯酰胺的降解机理47-49
• 3.1.1 聚丙烯酰胺的氧化降解机理47-48
• 3.1.2 聚丙烯酰胺的光降解机理48-49
• 3.2 实验仪器及材料49
• 3.2.1 实验材料49
• 3.2.2 实验仪器49
• 3.3 实验方法49-50
• 3.3.1 粘均分子量的测定49-50
• 3.3.2 红外实验50
• 3.3.3 降解产物中乙酸的分析50
• 3.4 结果与讨论50-53
• 3.4.1 粘均分子量的测定50-51
• 3.4.2 实验前后红外谱图的对比51-52
• 3.4.3 实验后溶液中乙酸的测定52-53
• 3.4.4 聚丙烯酰胺的生物降解机理53
• 3.5 本章小结53-55
• 4 油田含聚废水生化处理室内模拟实验55-77
• 4.1 生物处理技术的简要介绍55-57
• 4.1.1 生物处理技术的主要类型55-56
• 4.1.2 生物接触氧化法的净化机理56-57
• 4.2 实验部分57-64
• 4.2.1 实验材料与仪器57-58
• 4.2.2 实验装置与流程图58
• 4.2.3 含聚污水生化处理实验过程58-64
• 4.3 结果与讨论64-76
• 4.3.1 胜坨油田采出水的水质全分析64-65
• 4.3.2 含聚废水可生化性分析及提高可生化性的实验研究65-67
• 4.3.3 生物膜的培养与驯化67
• 4.3.4 污水中聚丙烯酰胺含量随时间的变化67-68
• 4.3.5 污水生化处理后各项指标的检测68-76
• 4.4 小结76-77
• 5 结论与展望77-79
• 5.1 结论77-78
• 5.2 存在问题及展望78-79
• 参考文献79-85
• 附录1 油田注入水标准85-86
• 致谢86-87
• 个人简历87
• 硕士期间发表的论文87

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