聚丙烯酰胺(PAM)是丙烯酰胺均聚物或與其他水解聚丙烯酰胺單體共聚而得聚合物的統(tǒng)稱，是水溶性髙分子中應(yīng)用最廣泛的品種之一。在我國因石油開采領(lǐng)域大量 使用PAM，使采出水中因含有聚合物而黏度高，水 中油滴及固體懸浮物的乳化穩(wěn)定性強，導(dǎo)致油、水分 離和含油污水處理的難度加大[11。筆者嘗試通過生 化法來降解聚合物驅(qū)采出水中的HPAM和石油。
1實驗部分
1.1菌種來源、實驗材料及培養(yǎng)基
菌種從南陽采油一廠注聚聯(lián)合站的含聚合物廢 水和該站配制聚丙烯酰胺溶液所清除的罐底污泥中 篩到。
HPAM:產(chǎn)地河南鄭州，型號0510,固體質(zhì)量分 數(shù)2=90%,相對分子質(zhì)量& 1.949xl07,水解度22.01%, 黏度>20 rnlVs，南陽采油一廠驅(qū)油用的聚合物。
APP4:改性后的HPAM產(chǎn)物，其特點是在低濃 度時，黏度比HPAM低，高濃度時，黏度比HPAM 髙，由于海上驅(qū)油特點水中含有高濃度無機(jī)鹽，因此 該聚合物有抗鹽敏效應(yīng)。
平板培養(yǎng)基：每升蒸餾水中加入MgS04*7H20 0.409 g、CaCl2 0.015 g、KH2P041 g、K2HP04.3H20 1.31 g、NH4N031 g、HPAM 1 g、酵母粉 1 g、瓊脂 20 g。
搖床實驗用含HPAM污水：每升蒸餾水中加人 MgS04 .7H20 0.409 g、CaCl2 0.015 g、KH2P04 1 g、 K2HP04.3H20 1.31 g、NH4N03 1 g、HPAM 0.1 g、酵母 浸粉1 go
APP4培養(yǎng)液:每升綏中勸海海上采出水中加人 MgS04-7H20 0.409 g、CaCl2 0.015 g、KH2P04 1 g、 K2HP0r3H20 1.31 g、NH4N03 1 g、APP4 1 g、酵母浸 粉1 go
搖床實驗用含石油污水：每升蒸餾水中加入
MgS04 -7H20 0.409 g、CaCl2 0.015 g、KH2P04 1 g， K2HP(V3H20 1.31 g、NH4N03 1 g、APP40.5 g、酵母 浸粉1 g、原油(緩中36-1油田采出的電脫罐底油）
1 go
生物膜工藝試驗用含HPAM污水:每升蒸餾水 中加人 MgS04.7H20 0.409 g、CaCl2 0.015 g、KH2P04 1 g、K2HP04.3H20 1.31 g、NH4N03 1 g、HPAM 0.05~ 0.15 g、綿白糖 0.2 g。
1.2菌種分離與鑒定
將混合菌液取出1 mL，稀釋lxlOMxlOMxlO5 倍后分別涂聚丙烯酰胺平板，分離菌種，共得到17 株菌，對其分別進(jìn)行編號和命名為HC-1~HC-17。 按文獻(xiàn)〔2〕、〔3〕進(jìn)行菌種鑒定。鑒定結(jié)果:HC-1、 HC -2、HC -3、HC -4、HC -6、HC -7、HC -9、HC -11、 HC-12、HC-13、HC-14、HC-15、HC-17 為芽孢桿菌 屬；HC-8為節(jié)細(xì)菌屬；HC-5和HC-16為黃桿菌 屬；HC-10為不動細(xì)菌屬。
1.3分析方法
聚丙烯酰胺濃度測定采用淀粉-碘化鎘顯色 法⑷；COD測定采用5B-3D型COD快速測定儀 (蘭州）；油含量測定采用OIL 420型紅外分光測油 儀(北京)。
2結(jié)果與分析
2.1搖床培養(yǎng)考察混合菌處理含聚合物污水的效果 2.1.1含聚合物污水的培養(yǎng)條件
配制好的污水在121 t條件下，滅菌20 min 后，倒人2個250 mL錐形瓶中各150 mL,—瓶接3 mL混合菌,另一瓶不接菌，作為參照液，放在37 170 r/min的搖床中培養(yǎng)。
搖床培養(yǎng)考察混合菌處理含聚合物污水的效果 2.1.1含聚合物污水的培養(yǎng)條件
配制好的污水在121 t條件下，滅菌20 min 后，倒人2個250 mL錐形瓶中各150 mL,—瓶接3 mL混合菌,另一瓶不接菌，作為參照液，放在37 170 r/min的搖床中培養(yǎng)。
2.1.2含聚合物污水的實驗結(jié)果 實驗結(jié)果見表1。
表1 混合菌降解HPAM實驗結(jié)果
時間/d吸光度HPAM/Cmg-L1)HPAM去除率/
%COD/Cmg-L-1)COD去除率/
%
水樣1水樣2參照樣1參照樣2水樣參照樣水樣參照樣
第5天0.2240.2110.6770.73626.090.071.1
第9天0.2430.2510.8170.78616,0100.084.0145.5563.074.1
第11天182.3916.480.1
注：實驗污水測吸光度取樣體積除第9天的水樣1、2為10 mL外，均為5mL。
由表1可以看出，混合菌表現(xiàn)出高效降解HPAM 的性能。于第9天HPAM去除率達(dá)84.0%，COD去除 率達(dá)74.1%。
另外，從表1還可以看出第9天的參照液中 HPAM質(zhì)量濃度為100 mg/L,比第5天的參照液中 HPAM質(zhì)量濃度(90 mg/L)升高了，原因是在37 170 r/min的搖床條件下錐形瓶中水分揮發(fā)所至。實 驗中還發(fā)現(xiàn)接菌樣錐形瓶中液位下降幅度比參照液 大得多，原因是不僅水分大量揮發(fā)，而且在菌的代謝 作用下，消耗了大量的水分，但第9天的接菌樣中 HPAM質(zhì)量濃度(16 m外)還是比第5天的(26 mg/L) 降低了，即實際上第9天HPAM去除率要高于
84.0%。同樣，從表1可以看出第11天的COD要比第 9天的高，也是瓶中水分揮發(fā)所至。
2.2搖床培養(yǎng)考察混合菌處理含油污水的效果 2.2.1含油污水的特點
混合菌所處理的含油污水是模擬綏中渤海海上 聚合物驅(qū)的采出水來配制的，其特點是不僅含有由 HPAM改性后的聚合物APP4，還含有大量污油，尤 其是海水礦化度很髙，綏中渤海301中心平臺采出 水總礦化度為5 865 mg/L(重量法）。
2.2.2混合菌利用APP4的考察
配制好的APP4培養(yǎng)液倒入2個250 mL錐形瓶 中各150 mL，121弋條件下滅菌20 min后，一瓶接3 mL混合菌，另一瓶作為參照樣，37 ^、170 r/min條件 下?lián)u床培養(yǎng)24 h后發(fā)現(xiàn)接菌錐形瓶中培養(yǎng)液變渾 濁，而參照樣仍然清澈透明，這說明接菌錐形瓶中混 合菌大量生長，即混合菌能以APP4為營養(yǎng)源。
2.2.3污水的培養(yǎng)條件
在100 mL三角瓶中，加人50 mL模型污水。第 1組三角瓶中接菌；第2組三角瓶中加入6g/LNaCl 后接菌，目的是考察混合菌耐礦化度特性;第3組三 角瓶中不接菌做參照樣。在37 <C、170 r/rnin條件下 搖床培養(yǎng)。
2.2.4混合菌處理含油污水的實驗結(jié)果
混合菌處理含油污水的實驗結(jié)果見表2。 表2混合菌處理含油污水實驗結(jié)果
培養(yǎng)時間/d污水樣加入油質(zhì)量/g降解后剩余 油質(zhì)M/g降解率/%
7
7
9
9
13
13參照
接種
參照
接種
參照
接種(含6g/L
NaCl)0.052 4 0.052 1 0.055 5 0.050 1 0.051 0
0.052 30.040 1 0.020 2 0.034 6 0,014 1 0,034 1
0.014 523.47
61.22
37.65
71.85
33.13
72.27
由表2可以看出：（1)混合菌能夠降解綏中36- 1油田采出油；(2)混合菌在6 000 mg/L高礦化度下 不受影響，仍然具有降解石油的作用。
2.3混合菌生物膜處理含聚合物污水的效果
生物膜處理污水的原理是將生物膜固定于填 料或載體上，當(dāng)流動的污水通過生物膜時，生物膜 中的微生物將污水中的污染物(包括有機(jī)物和無機(jī) 物)凈化。
筆者在實驗室里安裝了一套生物膜反應(yīng)裝置， 與工業(yè)化裝置相比，該裝置規(guī)模較小，但與搖床培 養(yǎng)實驗相比，該研究所獲得的數(shù)據(jù)更接近于工業(yè)化 效果。
2.3.1生物膜工藝小試流程
生物膜工藝小試流程見圖1。
采用工藝為厭氧段和好氧段兩段法，混合菌中 有13種菌為兼性菌，可以在厭氧條件下生長。厭氧 段不需要充氧氣，為兼性菌創(chuàng)造厭氧環(huán)境;在好氧段 用兩個曝氧栗和5個曝氣頭為污水供氧，以滿足需 氧菌的生長需要。每個罐里纏繞細(xì)繩為填料,供混合 菌掛膜；同時安裝溫控器，控制每段溫度在混合菌生 長范圍內(nèi)。
2.3.2工藝條件
生物膜工藝小試裝置處理量為410 mL/h,即 10 000 mlVd;溫度由室溫升到37 ^HPAM的質(zhì) 量濃度由50 mg/L升到150 mg/L;綿白糖的質(zhì)量濃 度為 200 mg/L。
2.3.3 pH變化情況
定期監(jiān)測進(jìn)水與出水的pH變化情況，結(jié)果如 圖2所示。
由圖2可以看出，經(jīng)過混合菌處理后，pH升高 了，升髙幅度在0.31-0.64范圍內(nèi)，這與文獻(xiàn)〔5〕、 〔6〕介紹的不同，文獻(xiàn)〔5〕的作者用從土壤中分離得 到的兩株菌處理PAM污水,pH由6.8降到5.8。文 獻(xiàn)〔6〕的作者用從常年處理含油含聚合物污水的某 污水處理廠曝氣池中分離出的一組混合菌（由7株菌組成）處理PAM污水，經(jīng)過6 d的降解，pH由的菌株因代謝產(chǎn)物不同而導(dǎo)致pH或升或降。
7.00降低為6.50。2.3.4實驗結(jié)果
由此可以看出，通過生化處理含HPAM的污混合菌生物膜工藝處理含HPAM污水的實驗
水，pH是升高還是降低與所篩到的菌種有關(guān)，不同結(jié)果。
可以看出：
(1)污水處理量為410 mIVh、HPAM的質(zhì)量濃度 為50 mg/L、溫度為室溫或稍高于室溫時,COD去除 率為58.0%~61.6%;HPAM的質(zhì)量濃度升高到100 mg/L、溫度升到37 ^時,COD去除率降為60.0%~ 60.9%;HPAM的質(zhì)量濃度升髙到150 mg/L、溫度為 37 t時，COD 去除率為 56.4%~62.2%。
(2)在厭氧段溫度為室溫，好氧段為室溫或稍 高于室溫時，顯色法測得吸光度出水比進(jìn)水高，見 圖3。
圖3出水波峰發(fā)生偏移的UV譜
由圖3可以看出，出水最大波峰與進(jìn)水比明顯 右移，這說明出水里顯色物質(zhì)與進(jìn)水不同，即細(xì)菌代 謝后的產(chǎn)物發(fā)生顯色反應(yīng)。
(3)污水處理量為410 mL/h、HPAM的質(zhì)量濃度 為150 mg/L、溫度為37 t時，HPAM的去除率為 50.1%。
3結(jié)論
從油田篩到一組混合菌，通過搖床培養(yǎng)和生物 掛膜實驗發(fā)現(xiàn)該混合菌具有很好的降解聚丙烯酰胺 的性能，同時能夠去除污水中的COD和石油?；旌?菌能夠在6 000 mg/L礦化度下生長，說明混合菌不 僅適用于處理陸上聚合物驅(qū)采出水，而且適用于處 理海上聚合物驅(qū)采出水。