石油降解菌在生物活性炭中的降解特性及動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、隨著工業(yè)的發(fā)展,石油產(chǎn)品得到了廣泛的使用。石油的開(kāi)采及石油產(chǎn)品的使用過(guò)程中不可避免地產(chǎn)生了大量的含油廢水。含油廢水進(jìn)入環(huán)境后,對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重的影響,危害生態(tài)環(huán)境和人體健康,造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。含油廢水的治理是當(dāng)今急需解決的環(huán)境污染問(wèn)題,對(duì)人類的生存和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展有著非常重要的意義。
　　在處理含油廢水的方法中,生物處理法是一種既有效且經(jīng)濟(jì)的方法。本文提出了從石油污染的環(huán)境中篩選高效石油降解菌構(gòu)建石油降解菌群SY,研究石油降

2、解菌群SY的降解特I生及其對(duì)含油廢水生物處理的強(qiáng)化作用。利用石油降解菌群SY采用生物活性炭工藝對(duì)含油廢水進(jìn)行回用處理,研究了生物活性炭工藝去除石油污染物的動(dòng)力學(xué)過(guò)程,建立了生物活性炭降解石油污染物的模型并進(jìn)行了模型預(yù)測(cè),討論了模型參數(shù)對(duì)污染物去除的影響。具體的研究?jī)?nèi)容和主要結(jié)論如下:
　　(1)以石油為唯—碳源,采用石油濃度升高的方法進(jìn)行篩選后,得到6株對(duì)石油烴具有較高降解能力的菌種,分別為:SY1為微桿菌屬(Microbacte

3、rium sp.)、SY2為諾卡氏菌屬(Nocardia sp.)、SY3和SY5為假單胞菌屬(Pseudomonas sp.)、SY4和SY6為芽孢桿菌屬(Bacillus sp.).選擇對(duì)不同烴類具有降解能力,產(chǎn)牛牛物表面活性劑能力強(qiáng)且混合后降解效果高的菌株SY2、SY4、 SY5和SY6構(gòu)建組成石油降解菌群SY,其石油降解率為83.1％,高于單一菌株。石油降解菌群 SY為好氧菌群,最適生長(zhǎng)溫度30℃,最佳氮源為硝酸鉀,最適磷源為K

4、2HP04和KH2P04的混合物,其優(yōu)化降解條件為N:P=l0:1,pH7,菌接種量4%,石油濃度0.5g/L。
　　(2)利用石油降解菌群SY強(qiáng)化活性污泥對(duì)含油廢水的處理效果。在動(dòng)態(tài)試驗(yàn)中,加入石油降解菌群SY的2號(hào)反應(yīng)I器中活性污泥的馴化時(shí)間比未加入石油降解菌群SY的1號(hào)反應(yīng)器中活性污泥的馴化時(shí)間短,而且活性污泥的密實(shí)性和沉降性相對(duì)也較好。1號(hào)反應(yīng)器的COD平均去除率為64.8%,2號(hào)反應(yīng)器的COD平均去除率為74.5%,比1

5、號(hào)反應(yīng)器的平均去除率提高近10%。1號(hào)反應(yīng)器的石油平均去除率為54.3%,2號(hào)反應(yīng)器的石油平均去除率為78.9%,比1號(hào)反應(yīng)器的平均去除率提高了24.6%,說(shuō)明石油降解菌群SY強(qiáng)化了活性污泥的降解能力,提高了含油廢水的處理效果。
　　(3)采用生物活性炭工藝對(duì)某化工廠二級(jí)出水進(jìn)行處理時(shí),在接種初期,主要是活性炭吸附起主要作用,生物膜成熟后,生物降解和活性炭吸附協(xié)同作用去除水中污染物。生物活性炭系統(tǒng)穩(wěn)定后,油去除率80%以上,COD

6、去除率達(dá)75%以上,出水效果良好,可作為回用水水源。同時(shí),生物活性炭工藝完成了生物再生的作用,延長(zhǎng)了活性炭的使用壽命。生物活性炭反應(yīng)器在溫度分別是15℃、30℃和45℃時(shí)穩(wěn)定運(yùn)行7天后,COD的平均去除率分別為53.2%、69.2%和44.5%,石油污染物的平均去除率分別為62.9%、81.1%和54.5%。當(dāng)水力負(fù)荷即從3.1m3/m2·d提高至12.4m3/m2·d時(shí),生物活性炭反應(yīng)器對(duì)COD和石油污染物的去除效率從整體上呈下降趨勢(shì)

7、,其中COD的平均去除率由59.6%下降為38.2%,石油污染物的平均去除率由85.4%下降為42.5%。氣水比為5:1時(shí),COD的平均去除率68.3%,石油污染物的平均去除率82.4%。
　　(4)通過(guò)生物活性炭動(dòng)力學(xué)模型的研究,說(shuō)明在生物活性炭工藝中,活性炭吸附和生物膜及懸浮生物的生物降解是去除石油污染物的主要機(jī)制。生物活性炭模型的預(yù)測(cè)和試驗(yàn)結(jié)果基本相符。生物再生的先決條件是污染物的解吸,通過(guò)降低活性炭和生物膜界面處的石油污染

8、物的濃度可實(shí)現(xiàn)活性炭的生物再生。活性炭充當(dāng)石油污染物的貯存庫(kù),當(dāng)炭膜界面的石油污染物濃度較高時(shí),活性炭發(fā)生吸附反應(yīng);當(dāng)炭膜界面的石油污染物濃度較低時(shí),活性炭發(fā)生解吸反應(yīng),實(shí)現(xiàn)生物再生。生物活性炭動(dòng)力學(xué)模型的研究為生物活性炭工藝處理含油廢水提供一定的理論基礎(chǔ)。
　　(5)通過(guò)改變生物活性炭動(dòng)力學(xué)模型中的參數(shù)可以改變工藝條件和提高處理效率,擴(kuò)展模型的應(yīng)用。相關(guān)模型參數(shù)中吸附等溫常數(shù)Kp和n,生物降解的產(chǎn)率系數(shù)Y、最大比增長(zhǎng)速率 k、半