基于藻菌协同作用的聚驱废水污染物去除和碳固定效能及机理研究

作     者：上官默涵 

作者单位：烟台大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张慧超

授予年度：2024年

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 

主      题：聚丙烯酰胺 无机碳 藻菌共生体系 颗粒污泥 驱采废水 

摘      要：我国主力油田已进入开发后期,为了提高采收率,石油工业广泛采用聚合物驱采技术。然而,这种技术所产生的驱采废水中含有大量的聚丙烯酰胺(PAM)和无机碳(IC),其所造成的水污染和温室效应会对环境带来很大的危害。现阶段,对于驱采废水的处理,大多着眼于化学方法以及细菌群落的生物处理方法,很少有研究利用微藻和真菌来处理废水。另外,由于驱采废水的粘度较大,含油量高,传统的活性污泥法很难有效处理此类型的废水。 因此,本研究着眼于微生物摇瓶实验的悬浮体系以及使用序批式生物反应器的固定化颗粒实验各自的应用特点,分析了具有特种降解效果的真菌、微藻和藻菌耦合体系,以及多种微生物组成的藻菌颗粒污泥在不同PAM浓度、不同共代谢氮源、不同时间周期条件下对PAM、总有机碳(TOC)和IC的协同去除,并对处理后的出水进行水质指标测定,关注不同环境条件下废水处理效能的差别,分析水中降解产物官能团的组成以及水体毒性情况;对于颗粒污泥中的造粒情况,使用电子显微镜跟踪记录颗粒造粒过程,并同时分析微生物群落变化。研究结果如下: 1、微藻摇瓶实验表明,小球藻和镰刀菌属形成的共生体与单一生物系统处理相比,其在降解PAM和固碳方面更有效。设定PAM初始浓度为400 mg/L,以PAM为唯一氮源时,与单一培养相比,共生体对PAM的降解分别提高了35.17±0.86%和21.63±2.23%。这可能取决于两个物种之间的协同效应。对于水中IC的去除,共生体的去除效率比微藻高38.5±0.08%,这可能归因于真菌的存在有促进微藻营养物质吸附及其同化能力的作用。 2、利用序批式生物反应器(SBR)中的藻菌颗粒污泥(ABGS)进行废水处理的实验表明,在最佳运行条件下,随着颗粒化程度的提高,ABGS的生物量保持稳定,沉降性逐渐提高,微藻的生物量在ABGS成熟后期持续增长。另外,ABGS能在24 h的较短水力停留时间(HRT)内实现污染物的高效降解,降解率高达90%以上。ABGS中与污染物降解有关的代表性微生物丰度较高,并且与颗粒结合紧密,颗粒稳定性高。 本文基于藻菌间的协同作用,利用筛选出的具有特种降解效果的真菌,以及驯化后成功适应环境的小球藻,将两者耦合实现高效处理废水;同时培养完全适应模拟驱采废水环境的藻菌颗粒污泥,克服了传统活性污泥法处理过程中的问题,为驱采废水的处理和碳中和提供了可行的方案。