循环冷却水中生物粘泥的性质分析与控制研究

摘要

降低石化企业生产用水和新鲜水消耗的关键在于减少循环冷却水系统新鲜水补充量,因此将达标排放的炼油废水经深度处理后回用于循环冷却水系统必然成为发展趋势。而炼油废水回用于循环冷却水时,系统中生物粘泥的控制问题是亟需解决的问题。
　　 本文针对循环冷却水补充水的水质特点,采用定时排水浓缩法,在模拟静态循环冷却水系统中培养生物粘泥。通过绘制生长曲线,初步探讨了生物粘泥的生长机理。通过设计单因素实验,考察了循环冷却水中的营养物质(BOD5、NH4+-N、TP)、矿物离子(Ca2+、Mg2+、Fe3+、Na+)、颗粒物(CaCO3)和悬浮细菌浓度对生物粘泥的化学组成及活性的影响。同时通过PCR-DGGE分析方法考察了循环水中的营养水平对生物粘泥中优势菌种的影响。并根据前面实验结果,选择了两种杀菌剂,考察其对不同营养水平下生物粘泥的杀灭效果。实验结果表明:
　　 (1)碳源是影响生物粘泥的胞外聚合物EPS、脱氢酶活性、湿重的最主要因素。
　　 在[BOD5]=5mg/L、[NH4+-N]=10mg/L、[TP]=1mg/L时生物粘泥的EPS浓度、脱氢酶活性、湿重都最小,此配比最不利于生物粘泥的生长。
　　 (2)循环水中颗粒物和各种无机离子对生物粘泥的化学组成与活性具有不同的影响。为控制生物粘泥的生长,需控制循环水中[CaCO3]≤50mg/L,[Ca2+]≤120mg·L-1,[Mg2+]为60mg/L-210mg/L,[Na+]≤70mg/L,[Fe3+]≤1mg/L。
　　 (3)在不同营养水平下,初始悬浮细菌数量对生物粘泥的生长有不同的影响,应分别控制初始悬浮细菌数量以控制生物粘泥生长。贫营养下,初始悬浮细菌数量应控制在6×105个/mL,左右；中营养下,初始悬浮细菌数量应控制在1×105个/mL-2.6x105个/mL之间；富营养下,初始悬浮细菌数量应控制在O.11×105个/mL-2.6×105个/mL之间。
　　 (4)在贫营养、中营养、富营养水平下,生物粘泥中菌种的多样性和丰富性各不相同。
　　 (5)在相同ClO2或季铵盐投加浓度下,都是营养水平越高,生物粘泥脱落率越大。ClO2浓度为2mg/L或季铵盐浓度为200mg/L时,杀菌剂用量与杀菌效果均最佳。在两种杀菌剂的常用浓度范围内,季铵盐的作用效果优于ClO2。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 课题来源及背景

1.2 研究目的及意义

1.3 国内外研究现状

1.3.1 石化废水深度处理回用概况

1.3.2 炼油废水回用于循环冷却水系统概况

1.4 主要研究内容及创新点

1.4.1 研究内容

1.4.2 创新点

第二章 生物粘泥生长机理的研究

2.1 实验部分

2.1.1 实验仪器

2.1.2 实验方法

2.2 结果与讨论

2.2.1 生物粘泥生长曲线

2.2.2 生物粘泥生长机理研究

2.3 小结

第三章 营养水平对生物粘泥组成与性质的影响

3.1 实验部分

3.1.1 实验仪器

3.1.2 实验方法

3.2 结果与讨论

3.2.1 营养水平对生物粘泥EPS及所含组分的影响

3.2.3 营养水平对生物粘泥脱氢酶活性的影响

3.2.3 营养水平对生物粘泥湿重的影响

3.2.4 验证实验结果

3.3 小结

第四章 颗粒物与无机离子浓度对生物粘泥组成与性质的影响

4.1 实验部分

4.2 结果与讨论

4.2.1 实验用水分析

4.2.2 颗粒物浓度对生物粘泥组成与性质的影响

4.2.3 钙离子浓度对生物粘泥组成与性质的影响

4.2.4 镁离子对生物粘泥组成与性质的影响

4.2.5 钠离子对生物粘泥组成与性质的影响

4.2.6 铁离子对生物粘泥组成与性质的影响

4.3 小结

第五章 悬浮细菌数量对生物粘泥组成与性质的影响

5.1 实验部分

5.1.1 生物粘泥的培养

5.1.2 分析方法

5.2 结果与讨论

5.2.1 不同营养水平下悬浮细菌数量对生物粘泥化学组成的影响

5.2.2 不同营养水平下悬浮细菌数量对生物粘泥活性的影响

5.3 小结

第六章 生物粘泥主要组成菌种的鉴定

6.1 实验部分

6.1.1 异养菌计数

6.1.2 生物粘泥群落分析(PCR-DGGE技术)

6.2 结果与讨论

6.2.1 异养菌数量检测结果

6.2.2 生物粘泥外观观察

6.2.3 PCR-DGGE实验结果

6.3 小结

第七章 杀菌剂对不同营养水平下生物粘泥的控制研究

7.1 实验方法

7.1.1 生物粘泥的培养

7.1.2 生物粘泥脱落率的测定

7.1.3 生物粘泥脱氢酶活性的测定

7.2 结果与讨论

7.2.1 生物粘泥脱落率作用时间的确定

7.2.2 杀菌剂对生物粘泥脱落率的影响

7.2.3 杀菌剂对生物粘泥脱氢酶活性的影响

7.2.4 生物粘泥微观结构分析

7.3 小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间取得的学术成果

致谢