固定化微生物技术处理含油废水的研究

分类号密级UDC学位论文固定化微生物技术处理含油废水的研究作者姓名：谷妮娜指导教师：徐新阳教授东北大学资源与土木工程学院申请学位级别：硕士学科类别：工学学科专业名称：环境工程论文提交日期：2005年12月日论文答辩日期：2006年1月日学位授予日期：2006年3月答辩委员会主席：评阅人：东北大学2005年12月ADissertationinEnvironmentEngineeringStudyonImmobilizedMicrobeDisposalTechnologyofOilContaminatedWastewaterbyGuNinaSupervisor：ProfessorXuXinyangNortheasternUniversityDecember2005-I-独创性声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：日期：学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。（如作者和导师不同意网上交流，请在下方签名；否则视为同意。）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：签字日期：东北大学硕士学位论文摘要-II-固定化微生物技术处理含油废水的研究摘要随着国内石油工业的迅猛发展，石油勘探开发活动增多,所产生的含油废水也随之增加，而传统的处理技术在含油废水的深化处理上仍存在着许多不足之处，如物理法占地面积大，成本高，油去除率低；化学法会产生二次污染；传统的生物法菌体易脱落，微生物不易重复利用等。因此，探索新型高效的处理技术迫在眉睫。近几年，人们采用固定化技术，将微生物通过一定的技术手段（如利用载体材料、包埋物质或合理控制水力条件等）使微生物固着生长，有利于去除油类、氮、有机物或难以生物降解物质，提高系统的处理能力和适应性，是一项高效低耗、运行管理简单的有前途的生物处理技术。微生物固定化技术作为新兴的污水生物处理技术，已经在处理各种难降解有机废水领域得到了广泛的应用，由于石油是由脂肪烃、芳香烃及少量沥青和其他有机物所组成。鉴于微生物降解有机污染物本质的一致性，将固定化技术推广到处理含油废水领域在理论上是可行的，同时也具有一定的实际意义。本文以处理盘锦某沥青厂二级气浮后含油废水为处理目标，有针对性的分离筛选了四株对油类和含油废水中COD有高效降解作用的细菌作为目标菌株，进行了系统的包埋固定化工艺研究，并通过实验室模拟实验，考察了固定化菌剂对含油废水中COD的去除能力。首先，从盘锦某沥青厂被稠油污染的土壤和该厂曝气池内的活性污泥中分离筛选出四株对油类和COD具有高效降解作用的细菌：TA-11、TA-17、HA-9和HD-1。通过高含油量驯化，为固定化提供目标微生物。然后，通过载体的筛选和配方的优化，系统研究了PVA-Na·Alg包埋固定化技术，并对固定化过程参数进行了优化。同时通过测试机械强度、弹性、渗透性、密度等指标，考察了固定化菌剂的物理性质。结果表明，固定化菌剂具有高机械强度，良好的弹性和渗透性。包埋固定化工艺对四株目标菌剂均有较好的固定效果，增殖培养后细菌数量在1012-1013数量级之间，固定化菌剂具有较高的细菌密度。进而，在实验室模拟水平上，系统研究了固定化菌剂对含油废水的处理效果。考察了固定化菌剂接种量、曝气强度、温度、pH值、联合使用、添加营养素等因东北大学硕士学位论文摘要-III-素对废水CODcr去除率的影响。结果表明：在采用适当的曝气方式和强度下，采用10%的固定化颗粒接种量，四种固定化产品对含油废水的CODcr降解均有较好的效果。尤其在向含油废水中混合模拟生活污水的情况下，将四种固定化菌剂联合使用，可达到较为理想的处理效果，水体中残留COD值可到100mg/L以下，达到排放标准。同时，所制得的四株固定化菌剂对温度和pH值均体现了良好的耐受性。固定化产品相对封闭的网络结构有效地保护了封闭于其内的细菌，使菌体屏蔽于外界不利环境之外，受外界环境扰动的影响较小。同时制备的固定化菌剂均可经过简单的处理，再生利用，节约了成本，为今后实际大规模应用奠定了基础。昀后，通过与实际生物处理系统处理结果相比较，固定化菌剂处理含油废水的效果明显优于现场实际效果。关键词：含油废水、高效优势菌株、微生物固定化COD东北大学硕士学位论文Abstract-VI-StudyonImmobilizedMicrobeDisposalTechnologyofOilContaminatedWastewaterAbstractWiththerapiddevelopmentofoilindustry，oilexplorationswereincreased.Sotheoilwastwaterwasdischargedincreasingly.Nowtherearemanyshortcomingsintraditionaldisposetechnology.Physicsmethodneedlargefields,expensiveexpenses.Itsremovalrateofoilisalsoverylow.Chemistrymethodwillresultsecondarypollutions.Traditionalbiologicmethodhavesomeinsufficiency,forexampleitsbacteriumscanfalloffeasilyandthereuseofbacteriumsisalittledifficultetc.Itisnecessarytoexploreanewandsuperiorefficientdisposetechnics.Inrecents,peoplebegintoadoptImmobilizedMicrobo(IM)technics.IMcanmakemicrobelivinginimmobilizedproductsbysometechnicalways.Itisbenefictoremovaloil,N,organicmatter,etc.ofwastewaterandimprovedisposalabilityandadaptabilityofdisposesystem.Therefore,IMisanewbiologictechnics,withhigheffucuebcy,lowconsumesandsimplemanagement.FourkindsoftargetbacteriawhichcandegradeoilandCODofoilwastewaterwereseparatedandscreenedfromoutregardingtodisposetheoilwastewaterofPanjinPitchManufactoryasthemaindisposalgoalinthispaper．Chemistryembeddingimmobilizationtechnicsweresystematicallystudiedinthispapa．LaboratorysimulativeexperimentindicatesthattheimmobilizedproductscandegradedCODofoilwastewaterefficiently.First,fourkindsofbacteria,namedTA-11，TA-17，HA-9，HD-1,whichcandegradeoilandCODofoilwastewaterwereseparedandscreenedoutfromtheoilcontaminatedsoilandbiochemicalpoolofPanjinPitchManufactor．Throughhighoildomestications,targetbacteriawereofferedforimmobilization．Secondly，PVA-Na·Algembeddingimmobilizationtechnicsweresystematicallystudiedthroughcarrierselectionsandprescriptionoptimizations．Andparametersforimmobileprocesswereoptimized．Immobilizedproducts’physicalcharacterswereanalyzedthroughtestingmechanicalintensity,elasticity,slow-releasedabilityandsome东北大学硕士学位论文Abstract-VII-otherindexes.Theexperimentresultsindicatethattheimmobilizedproductshavehighmechanicalintensity,goodelasticity,andpermeability.Embeddingimmobilizationtechnicshadfavorableimmobilizationeffectsonthefourtargetbacteria,Theimmobilizedproductshavehighbacteriadensity,withtheamountofthefourimmobilizedbacteriaafterenrichmentculturingbetweenttheordersof1012and1013.Thirdly,basedonthelaboratorysimulation,thedisposalresultsoftheimmobilizedmicrobialinoculumswerestudiedsystematically,includinginfluencesofinoculationscales,aerationintensity,temperatureandpH,etc.TheresultsindicatethatfourimmobilizedmicrobialinoculumshadgoodremovalabilityforCODofoilwastewaterinsuitablestrengthandwayofaeration,scalefortheembeddingproductswas10%.Afterprocessedfourimmobilizedmicrobialinoculums,theremanentCODofoilwastewatermixingwithdomesticsewageislowerthan100mg/L.Meanwhile,theimmobilizedbacteriahadgoodenvironmentalresistance,especiallytheinertiatotemperatureandpH.Immobilizedbacteriacouldberegeneratedonlyafterforlongtimeinthepremiseofremainingdegradationactivity.Finally,inthispaper,wecomparedtheremovalrateofCODbetweenimmobilizedbacteriaandactualbiologicdisposalsystems.Theexperimentresultsindicatethattheimmobilizedbacteriacanre