（环境工程专业论文）鼠李糖脂在石油废水处理中的应用研究.pdf

鼠李糖脂在石油废水处理中的应用研究 a b s t f a c t b e c a u s el h en a t u f a ld e g r a d a t i o nr 猷eo fp e r o l e 啪b 了m o e a r b o n si ss l o a d d i n g s o m em a t e r i a l st ot h ep 0 1 l u t e de n v i r o n m e n t ，a n do p t i m i z i n gt h ed e g r a d a t i o nc o n d i t i o n c a l lo f t e na c c e l e r a t et h eb i o d e g r a d a t i o no ft h ep e t r o l e u mp o l l u t a n t s o m er e s e a r c h o s h a v ei n d i c a t e dt h a ts u r f a c e _ a c t i v ec o m p o u n d sc a np r o m o t et h ee m u l s i f i c a t i o no ft h e p e t r o l o u mh y d r o c a r b o n s ， i n c r e a s et h e s o l u b i l i t y a n dt h eb i o a v a i l a b i l i t yo ft h o p e t r o l o u mh y d r o c a r b o n si n t h ew 砒e r ，c o m p a r c dw i t ht h ec h e m i c a ls u r f a c t a n t s ， b i o s u r f a c t a n t sa f ef a v o r e db ym o r ea n dm o r ep e o p l eb e c a u s eo f t h e i ru n i q l l ea t t r i b u t e s ， v 8 r 主踟ss t 棚c t u 】e s ，b i o d e g f a d a b m t y ，搬潮i n e s st o 像ee n v i r o n m e n ta 王l ds oo n 。 转i o 翮趱i c t a 菇圭sa f e 肄p l i e dt oe 曛鑫辩o 蠡oo i l 瓣e o v e r y8 珏db i o f e m e 矗i 鑫t 呈。蘸镪es i 童e 氇躐p o l l u t e db y 凌eo 瑶a 珏i em 采耋圭c f si 呈| 瓣c e 嫩y e 鑫r s | lo 稚e ft oe x p 鞠d 氇e8 p p l i e 拄娃。珏 o ft b i o s l l r f a c t a n t si n 氆ep o i l u t i o nc o n 捃o l ，o u ff e s e a f c hw a sf o c u so n 攮ef o l l o 诵藏g a s p e c t sa n dr e c e i v e ds e v e r a lc o n c l u s i o n s ( 1 ) t h e r ea r em a n yo i ld e g r a d i n gs t r a i n si nt h en a t u r e f o u rs t r a i n so fb a c t e r i at h 砒 c o u l du s ed i e s e lo 订a st h es o l ec a r b o ns o u r c eh a v i n gb e e ns c r e e n e df r o ms o i lt h a t p o l l m e db yo i l 一c o n t a i n i n gw a s t e w 砒e tt h e s eb a c t e r i aw e r ei d e n t m e da s 鼬，m ，抽s p ， 嚣“。f 胛“ss p ，彳z o m o 丹珊s p a n d c 砌p 加西胛。把r8 p ( 2 ) t h ed e g r a d a t i o no ft h ep e t r o l e u r nh y d r o c a r b o n si si n n u e n c e db ym a n y 救地t o r s ， s u c 量la s 斑es o f ta n dc o m p o s 蛀o no fp e t r o l e u f n | l y d r o c a r b o n s ，t h ep h y s i c a ls t a t e ，t h e e o 菲c e n t 始l i o 轻，耙鼬p e f 采掰e ，p 珏，o x y 9 0 致s u p p l k 秘拄i e n 圭s ，e la 1 t 魏ef e s 珏l t s 酶o w e d 掇e b i o d e g 穗酝i o 挂o fd i e s e lo i lb y 盎e 如确摊馘s t 蹦n 啪ss i g 珏主鑫e a 珏畦y 。穗a 鼓c e 莲b y 搬e a m e n d m e n to f 而a m n o l 谗i db i o s u 癌l g t a n t ，t h e b i o d e g r a d a 童i o no fd i e s e lo i lw a s l1 2 6 h i 曲e rw i mr h a m n o l i p i dt h a nw i t h o u t i ti m p l i e dt h a tr h 锄n o l i p i dw 魏sn o t o n l yn op o s i o n o u st o4 加d 聍邪s p ，b u ta 1 8 00 a nb eu t i l i z e db ym i c r o o r g a n i s m sa s c a r b o na n de n e r g ys o u r c e s t l l r o u g hs t u d y i n gt h ek i n e t i c s ，a d d i n gr h a m n o l i p i dc a n s h o r t e nt h eh a l f - l i f eo ft h ed e g r a d a t i o no fp o t r o l e u mh y d r o c a r b o n sf o ro n et i m e b y d e g i g n i n go r t h o g o n a lt e s t s ，t h i sp 印e r8 t u d i e df b u rf h c t o r si nw a t e rw h i c hi n n u e n c i n g t h ed o g r a d a t i o nr a t eo fh y d r o c a r b o n s ，s u c ha sc u l t u r et e m p e f a t u r e ，c u l t u r et i m e ， d o s a g eo f 睡a m n o l i p i da n dt h ec o n c e n t 黼l 主o no fp e 拄o l e u mh y d f o c a r b o n s 1 ta l s oe a 娃b o c o 囊e l 畦莲e d 氆a tc u l t 氍et i m ew 8 s 氇ed o 戳飘箍藉t 惫c t o fe f e 畦捷go nt h eb i o d e g r 越鬟t l o 矬o f d i e s e lo 秘，c 珏l t 疆el e m p e r 晾l 羚w a s 攮es e g o n do n e ，受l l o w e 莲b y 氆ec o 魏c e 燃f a t i o 藏o f p e t l o u mh y 击o c a r b o n s ，a n dt h ed 0 8 a g eo fr h a m n o l i p i d 。l no r d e rt o 如| g et h o 8 城t a b n i t yo ft h ec h o s ei n n u e n c ef 配t o r ，s oa s 协a c c e p to rr e j e c tt h ef a c t o r ，_ 【h i sp a p e r i i 堡主堂焦鲨苎 8 重s o 攀p | i e dm u l t i v 越i 采ef 尊g 羚s s i o 珏髓羹y s i s 童oa n 翻y z el h ee x p e 靠献e n t 蠢f e s 馥s 矗。m o r t h o g o n a lt e s t sw i t ht h eh e l po fe x c e ls o n w a r es y s t e m ( 3 ) a tp r e s e n t ，t h ee x t r a c t i o na n dp 嘶f i c a t i o nc o s to fb i o s u r f 如t a n t si sh i g h u s i n g t h eb i o s u r f a c t a n tb r o t hd i r e c t l yc a ns a v et h eb i o s u r f a c t a n tp r o d u c tc o s tg r e a t l y t h e f e s u l t ss 轴w 醴t h a tt h ef e s i d u 馥n u t f i e n t s 遮t 量l eb 攮e o u l d n ti n n u e n c o 镪eg f o 谢ho f 三。掰。辩黜s p ， 蠡e ym 帮b ep f o m o t e 疆eg 粥 i j 娃ho fo 珏ea n o t h e f b e t w e e 箍秘8 嚣如磁铡口s 口e r 村g i 辩0 5 口a n d z o 晰d n d ss p a tt h es 锄et i m e ，t b er e s i d u a ln m r i e n t si nt h eb r o t h c o u l d s u p p l y s u m c i e n tn u t r i e m st o m i c r o o 嘴a n i s m s i t s u p p l i e s a s t e c h n o l o g y f o u n d a t i o nf o r t h ea p p l i c a t i o no fr h a m n o l i p i di no r g a n i cp o l l m a l l t sb i o r e m e d i a t i o n k 霉y w 嵇r 莲s ：o l l - d e g r 鑫d i 嚣鬈 s | r 曩l 珏； r 囊建l 挂魏o l i p i d ； b i 。s 珏r 蠡e l 建矬| ；羁莲珏l t 秘鑫r l 鑫| e r e g r e s s i o n 馥飘a l y s i s ；o i l e o t a i 矬i 懿gw a s t e w a t e r h 鼠李糖脂在石油废水怂瓒申的应用研究 插豳索号l 蠲2 1 环己烷的降解途径2 5 图2 2 芳香烃的降解途径2 6 图2 3 吲哚正反应3 2 图2 。4 乙酰甲基甲醇正反应3 4 圈2 5 辍纯酶正反应3 6 强2 6 礅酸鼗还覆显色爱建3 7 辫3 ，l4 株菌不同时间降群效果曲线4 4 圈3 2 鼠李糖脂对微生物菌落数变他的影响4 5 强3 ，3 鬣李糖骚对石油烃释孵黪影响。4 5 豳3 + 4 憨寄蕊碳蓬夔培券辩耀交晓题线+ 。4 6 翻4 1 残差正态概率图，。5 2 图5 1 添加发酵液时微生物菌藩数随培养时间变化曲线5 7 图5 2 添加离心发酵液时微生物菌落数随培养时间变化曲线5 8 图5 3 添加纯鼠李糖脂溶液时微生物菌落数随培养时间变化曲线5 8 鞫5 ，碡添加发酵渡时p 馕隧壤养时闰变化鳇线5 9 溺5 ，s 添麴离心发酵滚露# 瓣壤薅培雾辩潮交亿鏊线5 9 图5 6 添加纯鼠李糖骀溶液辩p h 值髓嫡券时阀交纯曲线5 9 图5 ，7 添蕊发酵液时t o c 德隧培养时黼变化曲线6 0 隧s ，8 添栩离心发酵液时粥e 镶随培莠辩勰变化蘸线6 0 蹬s 。9 添瓣缝藏李糖疆溶滚嚣雩阳e 篷蘧培羚辩瓣交证蘧线6 硕士学位论文 附表索雩l 表1 1 生物表面活性剂的种类及箕生产菌1 6 表2 ，14 株石油烃降解菌的鉴定特征3 9 农3 1 动力学方程和参数，4 7 液3 2 正交实验方案及结果4 7 表4 1 回归系数分析5 l 褒4 2 回归统计5 l 袭4 。3 残差分板5 l 表4 。4 方差分援5 2 v 硕士学位论文 l 。l 石油烃概述 第l 章绪论 石油作为一种能源，是发展经济和提高人民生活水平的重要物质基础。石油制品 不但是交通运输、电力、机械制造等工业的重要能源，也是石油化工、轻工、纺织和 食品等工业所必需的原料。 1 1 1 石油烃的元素组成 石油元素组成变化范围不大，熬本由碳、氧、氧、氮、硫5 种元素缎成。在 太部分石油中，碳含量为8 3 一8 7 ；氯含量1 1 1 4 ；硫、氮、氧等元爨一般 强l 赣 4 。豫上述5 耱元素外，石演审还含毒礁( v ) 、镶( n i ) 、铗 f e ) 、 籀( c u ) 、铤( 珀) 、钙( a ) 、钛( 羊i ) 、镁( m 窖) 、镳 n a ) 、镑( c o ) 、 镑 石淫烃戆耱类帮缝袋辩皴黧瀚酶艇麓影确 在相同条件下，微生物对不瀚耱炎磊油烃鹣降勰能力是不丽的。髹泊缎微生 物降解届饱和烃含量急剧下降，面泐脊质和非烃化合物均显著增加。这种现象可 鼢是由于微生物优先降解饱和烃所毁，一方面使原油中其他组分相对富集，翳一 方面，微生物的代谢过程中产生了大髓非烃化合物，引起了原油中沥青质和爿# 烃 化合物的急剧上升【3 1 。c h a i n e a u 等【4 】用微生物处理被石油烃污染的土壤，2 7 0 d 后 发现，7 5 的原油被降解。饱和烃中，正构烷烃和支链烷烃在1 6 d 内几乎众部降 解；2 2 的环烷烃未被降解；芳香烃肖7 1 被同化：占原油总重量1 0 的沥费质 宪众傈蟹下来。一般而言，各类石油烃被微生物降解的相对能力如下：偬秘烃) 蒡纛烃胶矮和沥专。在饱粒烃部分中，囊穗烷烃最容易被癸舞；在芳番烃帮分 审，二蓼蠢三强诧合臻较容嚣坡降鲜，嚣会存五个或趸多蓼夔芳香疑缀鼹羧微生 貔掰降解；胶震和沥青爨裰难簸徽生物所降解。 相同条件下，石油烃组分的比例变化影响微生物对单个烃组分鹩簿解能力。 混合菌利用石油烃作为惟一碳源的能力不仅取决于非饱和烃部分的组成，而飘取 决于脂肪烃部分的组成。不同的原油，由于其饱和烃、芳香烃、胶质和沥脊质的 禽灏不同以及饱和烃中正构烃含量的不同而导致它们具有不同的抗降解性。 ( 2 ) 石油烃的物理状态对微生物降解的影响 石油烃的物理状态对其微生物降解商足著影响。在含油废水中，长链烷烃和 多环芳烃基本上帮不溶于水，碳链较斑的烷烃虽能溶于水，但是，往往出于石漓 浮繁物浓度较态，超过了其在承孛翳游艇发，从嚣镬褥徽生褥嚣建虿灌烃爨爨一 定豹陵鞠。在窳薅系中，强生物主要禚演一窳赛嚣活动，灌戆努教程度妻羧影翡镦 象物熊接触妥静石i 虫烃静表嚣积。濑，永器覆的增翔，不仅使徽生鐾更荔接触到蠢 濑烃，而且进入水体豹乳纯液滴使毓和蔼养物更易被微生物所获得，献箍键进微 鼠李糖脂在石油废水处理中的麻用研究 生物对石油烃的降解。迄今为止，人们发现，只有溶于水相的那一部分才能被胞 内代谢利用1 5 j 。 ( 3 ) 石油烃的浓度对微生物降解的影响 在较高的石油烃浓度下，由于营养、氧的传递限制或挥发性烃产生的毒性而 抑制了生物降解。即使降解同一种石油污染物，降解方法或降解菌不同，最合适 的石油烃浓度也会不同。z i n j a r d e 【6 j 研究了b o m b a yh i g h 原油浓度对r 坳d 纱f f c 口菌 降解b h 原油中饱和烃的影响，b h 原油浓度由o 5 升至3 时，原油中饱和烃的降 解率由9 2 降至1 5 ，下降幅度很显著；r a h m a n 等【7 j 也发现当b o m b a y h i 曲原油浓 度由1 升至1 0 时，混合菌对原油的降解率由7 8 降至5 2 。 ( 4 ) 温度对微生物降解的影响 温度对微生物降解的影响主要是通过影响石油烃的物理状态、化学组成、降 解酶活性、菌群结构来影响石油的生物修复【8 】。低温时，油粘度升高，有毒的短 链烷烃挥发性下降，烃在水中的溶解度降低，生物降解滞后期延长。但是，有时 温度较低对生物降解有利，某些低分子烃类( c 9 ) 对微生物有毒，在低温时其 挥发性受到限制，溶解度较小，而对有利于微生物对其他烃类的降解。随着温度 的下降，烃的降解率也下降，较高的温度可以提高烃的降解速率，在3 0 4 0 范围 内烃具有最大的降解速率，高于此温度范围，烃的膜毒性就会增大，对降解菌起 抑制作用【9 。据报导，温度3 0 是微生物生长和多环芳烃降解的最优温度f 1 0 】。史 君贤等【1 1 】研究了温度对正烷烃降解速率的影响，对降解产物所作的气相色谱分析 图表明，在1 0 、2 0 、3 5 条件下，正构烷烃的总降解率随温度升高而升高， 但生物降解率占总降解率的比重却有所下降，这是由于正构烷烃易于挥发，温度 升高，挥发所造成的理化降解率相应升高，2 0 条件下，经过2 1 d ，正构烷烃总降 解率为9 4 9 3 ，其中细菌降解率7 5 6 7 ，理化降解率为1 9 2 6 。s u g i u r a 等【1 2 】研 究了菌株4 c 跏p r 0 6 “c f p ，s p t 4 、8 m s 在不同温度下对4 种原油降解的影响，2 0 时 对阿拉伯轻油、d u b a i 原油、s h e n g a i 原油、m a y a 原油的降解率分别为2 0 3 4 、 1 4 2 7 、1 4 2 5 、1 2 1 9 ，远高于5 时的降解率。d e l i l e 等【” 研究了在 极低温度下，土著微生物对柴油污染土壤的降解，0 7 时柴油需降解一年，9 5 的总烃被降解，覆盖地膜的土壤中烃类降解率大于未覆盖地膜的土壤中烃类降解 率，说明了在低温下土著微生物仍有活性。 ( 4 ) p h 值对微生物降解的影响 p h 值影响降解酶的活性、细胞质膜的通透性及稳定性，从而影响到石油烃的 降解速率。对于某些产生物表面活性剂的降解菌，p h 值影响发酵液中生物表面活 性剂的聚集形式，使石油烃的分散状态改变，进而影响降解菌与石油烃的接触状 态，最终影响石油烃的摄取。据报道，生物降解的最佳p h 值为7 0 【1 4 】，极端p h 值 对于菌群降解石油烃具有消极影响。r a h m a i l 等8 1 研究了p h 值对原油降解的影 4 硕士学位论文 响，发瑷除硒阳施e 招r i 嬲s p d s 5 * 7 3 农p 氆8 。5 时褥到最大降解率4 3 岁 ，葵宅萤 均在p 珏蓬7 。5 嚣重取缮最菇簿瓣效鬃。鬣逶p 珏篷薤与簿瓣菠毒关，遣与酶翳条终密 韬捆关。 ( 5 ) 溶解氧对微生秘降躲鹣影响 微生物不仅可以在有氧条件下降解石油烃，而且可以在无氧条件下以氮、硫、 铁( i ) 为电子受体对石油烃进行厌辍降解，可见，氧并不是石油烃微生物降解 的必要条件。但是，好氧降解石油烃怒自然环境中石油烃最主要的去除方式。在 厌氧条件下，石油烃类的微生物降解鼹然也会发生，但是速率很低，生态徽义不 大【l “。据报道，石油在厌氧条件下的降解比有氧时要低几个数量级。在衡辙时， 烷烃经1 4 d 可降解2 0 以上，两厌氧祭件下经2 3 3 d 降解未及5 盼埔】。因此，霸前 疆究较多的是好氧菌对石涵烃的降麟。好氧条停下，在热氧酶催纯佟雳下，裁弓| 入泾基震中影或中润钱黎产携，涎戆分薅。搽诗算，每分舞l g 石酒，鬟戴3 4 9 。 d i b b l e 等曾羧导，当壤中殛滚浚遮剩l 。2 5 5 眩，壤蕊呼吸嚣发灞大；当 烃浓度达到1 0 对，土壤呼设强魔不褥增大：当烃浓度达到1 5 对，壤的呼吸 强度下降，这种现象一方面说明较简的烃浓度抑制微生物活性，另方丽也说明 土壤溶液中溶解氧量不足以维持商浓廉烃的降解。w i l k e s 等 2 伽研究了硫酸述原菌 株o x y s l 和m x y s l 对原油的作用，威用同位素标记烷基苯的方法，指出烷熬蜜息 褥酸是原油降解过程中的菌的主爱代谢产物，而烷基苯琥珀酸与反丁烯= 泼是痕 嫩代谢产物。 ( 6 ) 营养物质对微生物降解的影响 微生物的代谢需要氮、磷、铁( 1 1 1 ) 等营葬物质魏参与才能蹶捌遴弦，落葵 携矮夔供绘是否充分将壹接影瞧鬟徽叟耱霹石滢烃懿舞簿痒弱。a t l a s 等1 2 l 笈褒在 石 辔生物修复过程中普遍采溺豹簸谯瑗氮、碳磷琵分裂为1 0 ：l 、l o ：o 。3 。鬻器薤 j 建少会使生物转纯迟缓，瓢箍馒降解过程缓慢；丽添拥营养盐过多，将襻程污染 环境的问题，也会造成浪费。y b u n g * s 0 0 k f 2 2 】研究了碳氨比对石油降解率的影响， 该实验模拟了油污海岸的污染状态( 污染浓度3 0 0 9 a r a b i a n 轻油他g 干沙) ，投加 了碳氮磷比分别为1 0 0 ：1 0 ：3 、l o o ：1 ：o 3 的两种缓释型肥料，接种混合菌，降解2 1 d ， 两种肥料对应的a r a b i a n 轻油中饱和烃、芳香烃、沥青质的平均降解速率( m g c 蚝 沙予d a y ) 分别为1 4 4 4 、4 4 4 、0 和8 5 、o 、o ；2 l 9 l d ，饱和烃、芳香烃、沥青质 的平均降解率分别为4 3 9 、1 3 4 4 、3 6 2 和6 6 3 、l1 2 、2 8 ，9 。m a k i 等2 3 l 模拟油污沙 滩的降解环境，研究了氮磷热入璧对石浦中烷烃、萘、芴、联苯噻盼、蘩隧髂效 鬃垂冬影璃，发瑗在降解褪絮，秘始鬣磷爨与各缀努瓣降鼹速率与氮磷游耧遴攀鼙 委稳关缝，嚣箨簿嚣鬻，各组努| l 鼋终孵速搴基本耱阏，最终簿薅效莱与体系巾残 余氮磷量也基本相同。添翔外源营券物，并菲越多越好，只有在一定量豹藏溺内， 才能具有促进作用。o u d o t 等【2 4 】在法瀚b r e 8 t 海湾进行了一个添加缓释肥料对原油 鼠李糖脂在石油废水处理中的应用研究 污染她的生物修复实验，结果表明，如果污溜中含有1 0 0 p m o l l 的氮，则生物修 复静掰霈营券物充足，无需添热外源营养糯。翔巢营莠物匏浓度很高，煲| j 只能键 遴氮瓣獯强秘磷恁缨蓥鲮活牲，毽对露渍簿躺鹣爨逡 乍震援枣。 l 。2 含油凌承的性质及其中污染物矮酌分类 1 2 1 含油废水的性质 含油废水具有流量大、成分复杂、水质变化大的特点。含油废水中的油一般 以三种状态存在于水中：( 1 ) 悬浮油：油晶粒径较大，一般大于1 5 “m ，易于浮 于水砌而能撇除，它是废水中含油最的主袋部分，一般占废水中含油量的 6 5 7 0 。重油就属于可浮油。可浮油常采用捞、撇等手段在隔油池中去除。( 2 ) 溶群油：它是，j 、于乳化油粒径的油份，多数为溶解的烃类物质油，在水中的溶勰 瘦黎小，一般约为5 1 5 擞l ，多采用生能法去滁。( 3 ) 嚣纯洼：含油废水在输送 遵纛审竣野轮辍摭凌蘩，或基力突然降甄域露在表嚣活牲裁，蘧在承中呈襞纯状 态，形簸襞镬：洼，洼鑫粒径小于1 5 球l ，锩系较稳定，不荔上浮于畚嚣，一般聚璃 浮选、j 遘滤、絮凝等方法除去。 前两种含油废水比较容易处理，而乳化油因其中含有表面活性剂和起同样佟 用的有机物，油分以微米数量级大小的粒子存在，造成分离难度较大。 1 2 2 石油废水中污染物质分类 从含油废水的产生过程中，可以看出含油废水中含有多种污染物质，水质情况十 分复杂，是个多相体系。石油废水中的细小杂矮，从污水处理的角度，可以将其分 为聂大类。 ( 1 ) 爨浮霾嚣 石涟菠瘩孛瓣鬏粒壹经范蠢在l 1 0 0 鹏，蘧部分杂蒺主要篷援：泥移： o 8 5 _ l 耻越的糕土、4 - 6 0 p m 的粉沙帮大予6 0 牡撇豹细骖；各种腐蚀产秘及辗：f 龟铸、 c a o 、m g o 、f e s 、c a s 0 4 、c a c 鸭等；绸荣：硫酸盐还原菌( s r b ) 5 l o u m 、腐 生荫( t g b ) 1 3 0 m ；有机物：胶质沥脊质类和石蜡等重质油类。 ( 2 ) 胶体 j i 寂径为l 1 0 3 肛m ，主要由泥砂、腐蚀结垢产物和微细有机物构成，物质组成与 悬浮固体基本相似。 ( 3 ) 分散油及浮油 污水艨水中，一般有2o o 5o o o m l 的暇潞，其中9 0 左右为1 乱l o o h m 的分 敬濑秘大予l # m 鹃浮、弦。这部分涵羧滏来形威零纯膜，其有穗互碰撞瑟交大豹弼 裁霹获纛潼瘩穗鼹密度差，弱弼重力分离法去狳，毽蘑蓑露霆较长。 ( 4 ) 巍往洼 6 硕士学位论文 原隶中寿1 0 左右豹直径在l l 拶3 l o h m 之闻静爨忧淮，其具有一定稳定链。 凌予遮帮分渣粒其有毒鬻运动跨毪，麴上瀵臻粒经夺，难淡重力沉簿去涂，掰黻爨商 黢傣戆菜鳖特经。 ( 5 ) 溶解物质 在水中处于溶解状态的低分子及离予物质，主要包括：溶解在水中的炙机盐 粪。其基本上以阴离子和阳离子的形式存在，其颗粒直径都在1 1 0 4 脚以下，主露 包括以下离子；c a 2 + 、m 矿+ 、k + 、n a 十、f c 2 + 、c 1 1 、h c 0 3 、c 0 3 2 等，此外还包括环 烷酸类等有机溶解物；溶解气体。如溶解氧、二氧化碳、硫化氢、烃类气体铸， 疑粒径一般在3 1 5 1 0 4 m 之间。 处理后的含油废水无论是回注或怒摊放，上述五类杂质中的有关部分都娶去除。 l + 3 永体中石油烃污染来源及处瑾方法 1 3 。l 承体审石；垂烃污染来源 水体油污染主要来自工业、农泣、运输业及生活污永排放和事故泄漏，逸入大气 中的石油烃的沉降及海底自然溢油等。尚前，石油对海洋的污染已经成为世界蚀的环 境问题。据估计，因人类活动每年排入海洋的石油及其制品达1 1 0 6 m 3 左右。然而， 被污染水体中的是由主要靠自然降解和微擞物降解，少部分挥发到大气中，微懋粘附 于泥沙表面而沉积于底泥中。 工业含油污水和废水种类很多，主骚包括炼油厂污水，石油勘探开发浆油废水， 浦漆厂废水，冶金、钢铁厂、冷轧场泼水，石忧厂废水，拆船厂废水，内燃枫规事机 务敬废拳，油港覆渡压舱承，撰电簿l 极糠麓工厂疲泰等。工业含澶废汞量簸大，成绘 纛缀复杂。镄翔煞洼厂含淫绽承，遴岁 滚滚厂每热工l 黎 垂产生o ，5 l t 瑗零，；嚣我 溺炼、淫厂由予炼割重曩灌多，薅镧工麓复杂，每热工1 t 骧渔产生o 。7 q 。5 t 含= 燕浚瘩。 攒最新统计，我国炼油生产能力已这每年2 4 亿t 。虽然开工率不是7 0 ，蜜际翔王 墩也在每年1 6 亿t 左右，按此计算，产生的含油废水每年就达1 ，1 2 5 6 亿t 。石油石 化废水不仅含油量高，成份也复杂。如燕京石油化工总公司所属工厂排出废水用色谱 - 质谱联检出的有机物多达2 3 0 多种，除油外，还有酚、腈、胺、有机氯化物、有机 磷化物、有机酸、醛、酮、有机硫化物嚣，c 0 d 高达几万m l ，甚至几十万m g l 。 所禽油中乳化油成分大，处理废水时不仅要除油，而且要去除c o d ，难度很大【2 6 】。 农业含油废水主要来自植物油舰工厂，农药厂产品及农用机车、机器废水。生渍 禽瀵废承主要来蠡食堂、饭店等凌窳。遽部分废求一般较分散，一般在生涯浮瘩楚理 厂楚毽或壹接盘农黾袈婆蓑 a 江溺中了。 海洋隶蒋涵污染是嚣蘸一耱嫠器瞧鹣严重瓣海洋污染。主要集孛在溺l j 、港湾近 海水域、海上运油航线和海上油隧嗣潮。滋入海洋水体豹酒类主要来自：经河流或蠹 鬣李糖# 镕谯石渣废水梵理中的皮用研究 接藏海洋注入蠢耱含淫废泰；海洋石漶裁擐开发孛煞溅漏帮采涵痰零捺蔽：麓镕鑫压麓 东、帆舱水和洗舱水。其中油船聪舱水占载重羹的2 0 一4 0 ，含油量约必o 3 一o 4 ， 万t 缀瓣麓瓣辍舱拳终热1 9 搬，窘演量约秃o ，2 如5 ，小塑扭动洼躲鄹内溺掇动艇 的梳舱水的机舱水约为l 2 谢，含油麓为o 。1 一o 2 ；流舱东约占载重量的l o 一2 0 ， 含油整约为3 。船舶航行中因攀敬造成海上滋池，特别楚油轮溢油事故可造残特剐 严羹魏污染；逸入大气孛鲍石洼烃魏蕊簿及海藏潼矿爨然滋灌等。嚣蘸，缝蠢冬耱逢 径进入海洋静看法烃每年缝酾盼 o 万t ，莉 入中鬻潜海静石油烃每荦约l o 万l 。 据统计，日本、凇岸海域油污染搴敝占海洋污染事件总数的8 3 ；美国沿博海域每年发 生的l 万起溺染事故中，约有3 4 熄石油污染，可见，油类是当今海洋水体中最重要 骜嚣絷秘。 1 3 。2 客漓凌零懿处淫方法 禽油废水种类繁多，组成十分复杂，丽魅性质变化缀大，石油烃的微生物降 解避程是一令檄冀复杂静穗聪* 纯孥。生餮过程。窘濂淹窳酶签瑾方法，按荚僚弼 原理和去除对黎可以分为物理法、化学法、物理化学法鞫生物法。而净化方法的 选嚣樊l j 取浃予含演凌求豹性笈、环缓窝经济麓要求，避露是且耱方法、工艺设蚤 夔台纛缝合。 油污染千# 为一种常见的污染，对环境耩生态平衡惫害极大，人们对此已经进 行了大量了研究【2 7 q ，获得了许多行之有效的除油方法，并且还在不断的开发创 耨之中。 l 。3 。2 ，l 凌毽谈懿遴含洼菠拳 重力分离法憝一种利用油水密度差进行分离盼方法。在重力分离法中，最常 臻戆设备是隔浊漶。疆演渔主瓣攥予去除浮涟或酸飘嚣爨嚣毪潼。戮濑漶豹形式 较多，典型的蘸力油水分离装滗祷按美国石油协会标凇涮定的a p i 油水分离器、 多屡平行板( p p ) 型、倾斜波纹平行板( e p i ) 型及多疆倾斜双波绞掇峰谷对薰 戳瓣s ) 鍪譬。该方法逶瘸予浮涟、分散漓静去狳，藏慕稳定运行爨穗稳，翟凌 备占媲嚣积大。 1 3 ，2 2 化学法处联含油废水 ( 1 ) 彼学絮凝法 絮袋箍壤楚食潼嚣瘩楚瑗中鬻凳懿方法，并豢与气浮法联合装震。鬻鬻戆茏 辊絮凝裁是龋艇翔铁釜，近年来穗蜣静秃梳嵩分子凝聚裁( 翔聚硫酸谈、聚氯像 铝等) 具有用爨少、效率高的特点，而且使用时最饯p h 值也较宽。展然无机絮 凝裁匏处理逮泼较捷，整投棼爨犬，污混生成量多。 最近，有机离分子凝聚剂的研究发展椴快，c i a e s 等人的研究表明，髑阳离予 8 硕士学位论文 溅赢分子絮凝翔季胺纯聚舜烯敷胶秘聚乙矮亚胺等对由十二烷基磺敬獭镣阴 寒予表瑟活装裁稳定夔大豆i 鑫承嚣羧滚逶嚣絮凝楚瑾，去洼搴这蜀9 9 5 黻上， 艇污泥颓粒丈覆密实，毽囊予其药裁成本较无疆蘩凝裁更贵，嚣麓，蠢飘舞分子 絮凝剂在含漓废永处理方面仍然主疆怒耀佟其缝方法的辅助裁。因戴磷究方向是 将有机与无机絮凝剂通过多种方法进行复合，以达到提高处理效率并降低处理成 本的目的。此外，未来的含油废水处理药剂应向多功能、广谱、高效方面发展。 ( 2 ) 化学氧化法 化学氧化技术常用于生物处理的前处理。一般是在催化剂作用下，用化学氧 化剂如臭氧、f e n t o n 试剂等处理有机废水以提高其可生化性，或直接氧化降解废 水中有机物使之稳定化。 在纯学氧位法中，超晦界求氧像技术楚近年来迅速发展起来的一门废水褒级 鬣纯羧零，萁器理是将零俸中蠢撬浮繁携在超漆赛拳中氧氆分解藏鸯c 2 、& 0 簿燹密豹，l 、分子伍合魏。已有豹谚究表疆超錾赛承氧纯是一静浚速、蒸效去豫污 水中有毒、有害有机纯合耪豹方法。一黧用其他方法不能有效除去豹污染物，用 怒临界水氧化法能够处理到环境可按受的程度。赵朝成【3 2 】发现，超临界水中的氧 化反应能有效去除污水中的油分，并版反应时间、反应温度是影响油去除率的煎 骚因素。研究表明，高压反应器存敬比较严重的腐蚀问题，这也是超临界水躐化 技术工业化需要解决的主要障碍之。陈颖【3 3 】用光催化氧化去除污水中油分取得 了良好的效果，但如何降低处理成本越迫切需要解决的问题。 ( 3 ) 电化学法 以金属铝或铁佟阳极电解处避禽演发承豹方法，主要适用于橇搬工工娥审冷 帮浚瀑滚在位学絮凝嚣瓣二级处瑾。羰魏该方法已褥囊广泛应爱。国内秘缓溺较 多戆楚，l 、霾豫( 1 m m ) 毫渡逮旋转魄缀装嚣，对其存在戆辍投镱亿阕爨擞臻究较 多，但仍未根本瓣决。朱锡愚【3 4 】设计了英毽形状的电磐装置，该装置可减小阳极 钝化并提高絮凝效果。利用定时交换电极极性的方法，也能有效地除去电檄上的 钝化物。 电絮凝法具有处理效果好、占地丽积小、操作简单、浮渣量相对较少等优点， 假是它存在阳极金属消耗量大、需要大擞抽类作辅助药剂、耗电量高、运行赞用 较高等缺点。值得注意的是，为节省优质金属材料，已有研究者采用不锈铜簿作 簇形电极【3 ，在筐内填充由金属加工中产生的铁屑等废料作为溶解性阳极。假普 遍存在的问题是，金属属之闻静电接触破坏和金属磊孔被承解产物堵塞，从蕊导 教鸯瓣穰抉辔懿。对| l 逄，虽有不少辑究，毽改遴效栗著不理怒，较难雳予赛鞲。 1 3 。2 3 物理 乏擎法跫理含涵菠零 ( 1 ) 气浮法 鼠李糖脂在石油废水处理中的应用研究 气浮技术是国内外含油废水处理中广泛使用的一种水处理技术，其原理就鼹 在窳串邋入空气或其经气体产生微缀气泡，傻水中静一些纲小悬浮油珠及固体颗 鞭瓣羲农气滤上，夔气逛一起上浮弱求嚣影簸浮渣，鼠瑟完袋霾、滚分亵豹一稀 潦承法。 露翦圜内外对气浮法的研究多集中在气浮装鲎髂革瑟、改进以及气浮工艺盼 优化缀含方面，如浮选池的结构已由方形改为圆形减少了死角，采用溢流堰板摊 除浮满而去掉机械刮泥设备，此外还研究了一蝗新型装置，如冯鹏邦【3 6 悃浮选楗 处理含油污水，除油率为9 0 左右，处理1 m 3 污水，能耗为o 1 1 7 k w - h ，比从圈 外引进的w e m c o 充气浮选机能耗低5 0 ，成本仅为其1 5 。 气浮技术用于除油在我国只是近2 0 年的事，对引进的设备和技术还没有完众 消化稠吸收；现有设备的自动化程度不离，操作管理跟不上，影响处理效果；气 浮除灏极理的研究也不完善，这些都影响瑙气浮技术在废水除滚中的应用。 ( 2 ) 褪粒纯法 糖羧纯法( 亦翻聚缝法) 是饺雷澳滚窳遴逶一辩壤专疆粒恁耪瓣静装羹，搜 污水中豹微缨油珠聚结成大颗粒，达到、溪窳分离的晷的。本法适用预处理分散漉 和乳化油。其技术关键是粗粒化材料。从材料的形状来看，可分为纤维状和颗敉 状；从材料的性质来看，许多研究者认为材质表面的亲油疏水性能是主要的。而 且潦油性材料与油的接触角小于7 0 。为好。当含油废水通过这种材料时，微纲油 粒便吸附在其表面上，经过不断碰撞，油珠逐渐聚结扩大而形成油膜。最后程煎 力和水流推力下，脱离材料表面而浮升于水颜。粗粒化材料还可分为无机和有机 两类，外形可做成粒状、纤维状、管状或胶结状。聚丙烯、无烟煤、陶粒、石藻 砂等均w 乍为粗粒氆填料。粳粒化除油装辫其有体积小、效率高、结构简单、不 霰熬爨、投资害等饶焘，缺点是填辩容翕壹螽懑，豳嚣洚 氐狳演效率。 ( 3 ) 貘分离法 朕分离法处理含漓废求是秘嗣多孔薄膜为分离奔质，截留含漓痰求孛豹、蘧及 表掰活性剂丽使水分子通过，达到油水分离隧的。它主要用于去除乳化油和溶解 油。 膜分离除油，关键在于膜的选择。目前，用于油水分离的膜通常是反渗透、 超滤和微滤膜，它们的作用是截留乳化油和溶解油。简单的情况是乳化油基于油 滴尺寸被膜阻止，而溶解油的被阻止则怒蕊于膜和溶质的分子间的相互作用，膜 的潦水性越强，阻止游离油透过的能力趟强，水通量越高。含油污水中油的存在 状态楚选择骥的首要的依据。若油水体系中的濑是阻浮漓和分散油为主，则一般 逸捺孔经在l 弘1 0 0 啦之淘豹徽滤膜。c 赫琏等【3 7 】麴强究结果表臻，戳羯瓷为支持 貔豹擞滤骥憝理过戆含洼废承孛，淫瘸演鼗鬟羹浓度在5 m 疹激下，霆钵惑浮戆 震爨浓度在l m g 愿良下。若永俸中懿涟燕阂有表嚣活性裁等使酒滴襞证或稳定黪 1 0 硕士学位论文 巍纯涌和溶解油，淫珠之阙难以穗互糖缝，赠绠采爝亲承或亲油的超滤袋分离， 一绢是因麓超滤簇琵弪远小于l o 黼，二臻是超绥的貘毯夺弱予瑗羲或蠢懿予滚 滚聚缝强嘲。嚣蔻国疼终主要整麓戆羧纾维、聚委酝薮、聚爨等有瓿貘，鲶瑷效率 较好，但易瘸蚀，翔无机陶瓷骥簸瑷含油污承，其耐高温，耐酸、碱耩麓枫介质 的腐蚀，机械强度高，使用寿命长( 一般为5 a 以上) 。 影响膜分离除油的另一个重簧因索是膜组件及与之相应的操作方式的选择。 膜组件设计可以有多种形式，一般均根据两种膜构型平板式和管式来设计。 板框膜器和卷式膜器使用平板膜，中掇纤维膜器及毛细管膜器使用管式膜，多个 单元膜器构成膜组件。操作方式一般分为死端操作和错流操作，其中死端操作是 传统方式，油水乳液被强制通过膜，随蛰被截留物( 如油) 在膜表面上的堆积， 渗透物( 搬求) 流量下降，必须定时清除簇表面的油，以便持续作业，镄流撩终 爨避2 阮方痤爱蘩实酝过疆孛熬赣方式，淫拳襞滚疆一定流速平孬予膜袭嚣滚动， 程一定程瘦上克驻了死鳎操终戆势疯。鬻魏，着适当配置貘经 孛莠台鬓逡强黢， 将获得好豹分离效果。 膜分离法处理含油污水方法简单，分离效率高，能耗低；合理选择膜怒实现 油水分离的前提，各种因素应同时考虑；传统的膜分离设备存在油脱除率低、膜 搦被污染等问题，亟待改进；新式旋转膜组件不仅延续了错流操作的特点，愿强 化了膜表面静止带来的弊端，是一种发展前景较好的含油污染水处理方式：骐存在 的主要问题是，需对废水进行严格的预处理，且膜的清洗也较麻烦。 ( 4 ) 吸附法 最常见的吸附裁是活性炭，它不仅对淫有很；! 敕吸附性能，面且熊鲻时蠢效 壤蔽瓣凌窳中熬英恁毒援锈，辩、洼瓣毅辫骞薰一建曼秀3 0 8 0 m g ，置成本麓，菇 囊霾难，兹一簸只瘸于含淫菠零瓣滚发处理。吸辫法戆最耨磺究邃震多髂瑷亵离 效、经济的吸油裁开发与应翊方瑟，b e r n e 介绍了一释由质量分数为5 8 0 的具有吸油性能的无机填充剂( 如镁域铁的盐类、氧化物等) 与2 0 9 5 的交联 聚合物( 如聚乙烯、聚苯乙烯等) 组成的吸油剂。这种吸油剂对油的吸附容凝可 达o 3 o 6 9 g ，但一般需要接触时间很长，如废水的油质量浓度为1 2 0 m g ，l 时， 霈处理5 0 h 才能降至o 8 m g l 。刘汉刹采用改性粉煤灰处理炼油厂高、低浓度 含油废水，使之达到排放标准，获得了满意的效果；另外还有人采用阳离予液面 活性剂改性粘士的土柱装置进行阳离子表丽活性剂对粘土截留水中油类影响的研 究，结果表明，经阳离子表面活性潮溶液改幢螽，粘土土柱各静状态油类的截黧 缝力大大增强，虽拄爨截鏊演类不荔竣溥承漆窭。 磁分褒法是疆瓣狳漓方嚣戆簸新磷窕藏鬃，逶过授入经过磁纯熬磁耱裁辩污 染物，然屠磁分离覆使永蒺净化【4 l 】。裔研究裂用磁铁矿良妊静吸漓特经，探讨了 该法处理含动植物油废水的原理秘工麓条件，结果表明，当废水含油威慧浓度为 鼠李糖脂在石油废水处理中的应用研究 1 1 2 l8 5 5 m ，c o d c ，为28 0 80 2 0 撇l 时，尾磁分离法处理可使涟零曩c o d b 去涂率分鬟这妥s 5 零7 5 爨上。蓉戆艇决该法成本阕蓬，褥翼蠢广溺瓣激蠲藩 聚。 i 3 2 4 生物法处理舍油痿水 生物处理法是利用微生物的代谢作用，使部分有机物( 包括油类) 作为篱养 物质被吸收、转化、合成为微生物体内的有机成分或增殖为新的微生物，熊余部 分分解为简单的有机物或无机物，从而除去废水中有机污染物的一种方法。生物 处理法可分为好氧和厌氧处理法两大炎，根据微生物在污水中的存在状态，又可 以分为生物膜法、活性污泥法。 生物膜法的主要特点是微生物隆滚在分质滤糕表面形成生物膜，污水阏擞谚 黢按融惹，港舞匏酒类等有掇骧玻徽羹穆吸收转佳，一般涛英作葱含演泼浓处壤 王艺滚程戆最螽一缓。 活性污漉法是在臻气池肉翻爝流动状态的絮凝谤( 活往污漉) 诺为净纯微生 物的载体，通过吸附、浓缩在絮凝体畿蕊上的微生物来分解有机物。活性溜沉法 处理效果好，主要