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矿井液压支架用乳化油废水的破乳与生物降解研究

彭思涵  
【摘要】:近年来,矿采、钢铁、石油化工等行业都涉及到了乳化油废水的排放问题。这类废水成分复杂,同时由于存在大量乳化剂导致油水两相难以分离,易在水体中积累。基于此本论文以矿井液压支架用乳化油为目标污染物,分别探究不同预处理作用效果以及影响因素,再与生物降解技术相结合,探究乳化油对微生物群落的影响,以及在不同处理过程中乳化油主要组分的变化。本论文分别使用无机盐电解质处理法、超声波处理法、芬顿氧化法对乳化油废水进行处理,发现无机盐阳离子的的作用效果为Mg~(2+)Ca~(2+)Na~+;当超声波强度150W/m~2,作用时间10min,温度20℃时,采用超声波处理可获得良好脱油率;Fenton氧化反应时,n(H_2O_2:Fe~(2+))=4:1、m(H_2O_2:COD)=1:1.349、反应120min时效果最好。综合分析芬顿氧化法处理效果优于无机盐电解质处理法优于超声波处理法,在最佳条件下芬顿氧化法的COD去除率和脱油率最大值时达到90%左右,浊度可降低至80NTU以下。通过阶梯驯化法筛选富集到高效降解菌群,其最适降解条件为30-35℃、p H6-7、曝气时间10h;最佳条件下胞外聚合物(EPS)中多糖蛋白质含量都有明显增加,有助于乳化油被微生物所吸附。此外,葡萄糖、乙酸钠、以及月桂酰基谷氨酸钠三种物质也对生物降解过程有促进作用,且乙酸钠在浓度500mg/L左右时作用效果最为明显;并且在最佳工况条件下出水COD39.52±3.84mg/L、含油量7.05±1.76mg/L、浊度5.99±1.49NTU,满足煤炭工业污染物排放标准(GB20426-2006)中的矿井水排放标准。通过高通量测序,发现菌群EMU_21由17个门减少为13个门,驯化后主要由Proteobacteria(变形杆菌,92.75%)、Planctomycetota(浮霉菌,1.92%)、Actinobacteriota(放线菌,1.52%)组成。物种多样性明显减少,具有烃类降解功能的菌群明显占比增多。本试验用乳化油主要由分散剂和防老剂、极压抗磨剂、油性剂、杀生物剂、消泡沫剂等添加剂混合而成,主要成分有油酸、硬脂酸、棕榈酸、六甲基环三硅氧烷(D3)、EDTA、2,2'-亚甲基双-(4-甲基-6-叔丁基苯酚)(防老剂MBP)、壬基酚聚氧乙烯醚(NPEO)、十二烷基苯磺酸、十八碳二烯酸二聚体等。在预处理后油酸、防老剂MBP、分散剂D3在出水中主要残留;生物处理出水中长链烷烃变少,少量防老剂MBP和D3没有完全降解,而壬基酚乙氧基化物(NPEOs)、油酸、硬脂酸、棕榈酸、硬脂醇、十二烷基磺酸钠在处理过程中均得到不同程度降解。从细菌群落多样性的角度分析,以上这些成分变化与被明显富集的细菌组Comamonadaceae(丛毛单胞菌)、Pseudomonadaceae(假单胞菌)、Sphingomonadaceae(鞘氨醇单胞菌)、Rhizobiaceae(根瘤菌)、Alcaligenaceae(产碱杆菌)、Burkholderiaceae(伯克氏菌)、Phyllobacteriaceae(叶杆菌)有关。该论文有图46幅,表14个,参考文献102篇。


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