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基于钻井废水处理的微生物降解菌筛选及降解特性研究

杨佳文  
【摘要】:钻井废水是钻井作业过程中产生的一类工业废水,含油量大,COD高。如果不加任何处理直接排放到环境中,会对土壤、地下水等产生极大的危害。目前对于钻井废水所采用的传统处理方法存在很多不足,如化学方法中会使用大量化学试剂,会对环境造成二次危害。因此,使用研究生物法处理钻井废水,对于控制钻井现场的环境污染有重要意义。本课题采用生物法处理钻井废水,通过自然选育和诱变选育的方式,得到了高效柴油降解混合菌B4-53,研究了混合菌的最宜培养条件和降解条件及基础反应动力学研究,并研究了其降解钻井废水COD的性能。全文开展的主要研究工作及获得的主要研究结果如下:通过对自然环境中微生物定向选育,获得了能降解柴油的8组混合菌,但其对柴油的利用率不高。因此通过驯化等方式对进行微生物降解性能进行优化,在15d的驯化周期结束后,混合菌B4对柴油3d的降解率由27.3%提高到了40.7%。通过紫外诱变、筛选,得到了一组高效柴油降解混合菌B4-53,其对柴油的降解能力大幅提高,3d内柴油降解率达到76.7%。通过改变培养条件中pH、温度、接种量、摇床转速和NaCl浓度等参数开展了混合菌生长与降解特性研究,研究发现适宜混合菌B4-53生长的条件为:pH值6-8,温度24-36℃,接种量15-20%,转速140-160r/min,NaCl浓度0.6g/L。其中,最适降解条件为:pH值7,温度32℃,接种量20%,转速160r/min。通过考虑初始柴油浓度对混合菌B4-53的降解效率研究,发现混合菌对2000mg/L以下的初始柴油浓度均有降解能力,其中当柴油初始浓度为100mg/L时,混合菌对柴油的降解率能达到93.0%。在此基础上,课题开展了混合菌降解柴油的生化反应动力学研究,通过计算得到混合菌最大比生长速率μmax=0.09 h-1,半饱和常数Ks=0.20 g/L,基质消耗动力学中最大细胞得率Y*x/S=0.015,细胞维持常数m=0.268 h-1。对钻井废水中有机物降解条件的实验结果表明最适降解条件为pH值7,温度30℃,曝气量100m L/min,在最适条件下,混合菌对废水中COD的去除率到达87.9%。


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