油对水质稳定剂性能的影响及酶法处理含油污水的研究

摘要

含油污水是一类有毒有害，不易降解的有机废水，且会影响水质稳定剂的正常使用。目前，我国绝大部分厂家采用隔油-浮选-曝气的老三套方式处理含油污水，但出水水质难以达到国家污水排放标准。因此，开发高效、环保、经济的除油技术是当前水处理工作者面临的紧迫任务。酶技术由于具有催化效率高、作用条件温和、处理速度快和适用范围广等特点，近年来已成为倍受关注的污水处理新技术。
　　 本研究以模拟含柴油废水为研究对象，针对循环冷却水的水质特点，评价了柴油对缓蚀剂、阻垢剂、杀菌剂、分散剂等常用药剂性能的影响。以去除水中的柴油为目标，试验分别考察了辣根过氧化物酶、漆酶和Fenton试剂处理含油污水的最佳工艺条件，并研究了酶的反应机理和反应动力学特征。此外，试验还考察了金属离子和反应助剂对酶催化氧化柴油反应的影响及变化规律。最后将试验模拟废水和实际废水的除油率进行了比较。结论如下：
　　 1、在25℃下，工业循环水中含有柴油对水质稳定剂的性能有较大影响，柴油可在一定程度上降低缓蚀剂、阻垢剂、杀菌剂和分散剂的效能。水中含有柴油使阻垢剂HEDP和PBTCA提高碳酸钙的相对过饱和度的程度下降；当水中柴油浓度低时，柴油降低了缓蚀剂HEDP的功能，当柴油浓度大于200mg/L时，柴油对碳钢有保护作用；柴油对低浓度的杀菌剂优氯净和异噻唑啉酮的杀菌效果有轻度影响，对高浓度杀菌剂的作用则没有影响；当柴油浓度低于60mg/L时，随着柴油浓度的增大，分散剂T-225和YSW-301对氧化铁的分散能力减弱。
　　 2、采用Fenton试剂法处理含油废水。当柴油浓度为120mg/L时，在4mMFe2+、40mMH2O2pH3.0和30℃的条件下反应2h，水样的除油率为48.4％。
　　 3、辣根过氧化物酶催化氧化柴油的最佳工艺条件为：辣根过氧化物酶0.8U/mL、H2O2250mg/L、聚乙二醇160mg/L、pH7.4和27℃，反应3h后，除油率为75.82％；在相同的条件下，实际废水的除油率达82.25％。Cu2+和Mn2+抑制辣根过氧化物酶催化氧化柴油的反应，而Fe2+、Mg2+和Ca2+可促进该酶催化柴油的反应；辣根过氧化物酶催化氧化柴油的反应机制是乒乓双双机制；在不同的过氧化氢浓度下，酶催化氧化柴油的反应动力学参数Km/Vax比值相差不大；在不同的柴油浓度下，酶催化氧化H2O2的反应动力学参数Vmax比较接近；H2O2是抑制性底物，对酶促反应的影响很大。
　　 4、采用漆酶处理含油废水。在柴油浓度120mg/L、漆酶3U/mL、壳聚糖120mg/L、pH6.0及30℃的条件下反应6h，除油率达83.15％。Cu2+和Fe2+在高浓度时影响了漆酶的催化效率；在相同的条件下，漆酶对实际废水的除油率达93％以上；在不同的酶浓度下，漆酶催化氧化柴油反应的米氏常数Km相差不大；与HRP相比，漆酶与底物柴油的亲和力更好，更适合于降解水中的柴油。
　　 以上试验结果足以说明，利用辣根过氧化物酶和漆酶处理含油污水是完全可行的。在酶的催化作用下，实际污水中的剩余油浓度低于10mg/L，达到了国家污水排放标准。这一研究结果可为酶降解含油废水技术工业化的可行性提供依据，同时为其今后工业化设计提供必要工艺条件和数据。

目录

文摘

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符号说明

前言

第1章 综述

1.1 含油污水的来源、性质、特点及其危害

1.1.1 含油污水的来源及性质

1.1.2 含油污水的特点

1.1.3 含油污水对环境的危害

1.2 国内外处理含油污水的传统方法

1.2.1 分离法

1.2.2 氧化还原法

1.2.3 电化学法

1.2.4 吸附法

1.2.5 粗粒化法

1.3 近年来受到关注的方法

1.3.1 膜分离法

1.3.2 臭氧氧化法

1.3.3 光催化法

1.3.4 生物氧化法

1.3.5 Fenton试剂法

1.4 酶技术的特点及其在有机废水处理中的研究进展

1.4.1 酶技术的特点

1.4.2 酶的种类及其在有机废水处理中的研究现状

1.5 本研究的来源、意义和内容

1.5.1 课题来源

1.5.2 问题的提出和研究意义

1.5.3 研究内容

第2章 油对常用水稳剂的影响

2.1 实验试剂与仪器

2.1.1 实验试剂

2.1.2 实验仪器

2.2 试验方法

2.2.1 静态阻垢性能的评定方法

2.2.2 缓蚀性能的评定方法

2.2.3 分散氧化铁性能的评定方法

2.2.4 杀菌性能的评定方法

2.3 试验结果与分析

2.3.1 柴油对阻垢剂阻垢性能的影响

2.3.2 温度对阻垢性能影响

2.3.3 柴油对HEDP缓蚀效果的影响

2.3.4 柴油对杀菌剂杀菌性能的影响

2.3.5 柴油对分散剂分散性能的影响

本章小结

第3章 酶催化氧化柴油数据的可靠性论证

3.1 絮凝剂的选择

3.2 絮凝剂对水样中柴油去除率的影响

3.3 酶活的变化

3.4 过氧化氢溶液中H2O2浓度的变化

本章小结

第4章 辣根过氧化物酶催化氧化柴油工艺条件的研究

4.1 实验试剂与仪器

4.1.1 实验试剂

4.1.2 实验仪器

4.2 实验原理

4.2.1 HRP催化氧化有机化合物的原理

4.2.2 反应助剂对酶的保护原理

4.2.3 动力学参数的测定及酶促反应机制的确定原理

4.3 试验方法

4.4 试验结果与分析

4.4.1 H2O2浓度对除油率的影响

4.4.2 HRP浓度对除油率的影响

4.4.3 pH值对除油率的影响

4.4.4 温度对除油率的影响

4.4.5 反应时间对除油率的影响

4.4.6 金属离子对柴油去除率的影响

4.4.7 强化HRP催化氧化柴油反应的研究

4.4.8 实际废水与模拟废水的除油率的比较

4.5 酶促反应动力学的研究

4.5.1 酶促反应机理的确定

4.5.2 酶促反应动力学特征

4.5.3 H2O2抑制系数的测定

本章小结

第5章 漆酶催化氧化柴油工艺条件的研究

5.1 实验试剂与仪器

5.1.1 实验试剂

5.1.2 实验仪器

5.2 实验原理

5.3 试验方法

5.4 试验结果与分析

5.4.1 反应时间对除油率的影响

5.4.2 漆酶浓度对除油率的影响

5.4.3 pH值对除油率的影响

5.4.4 反应温度对除油率的影响

5.4.5 金属离子对除油率的影响

5.4.6 反应助剂对除油率的影响

5.4.7 实际废水与模拟废水的除油率的比较

5.5 酶促反应动力学特征

本章小结

第6章 Fenton试剂法处理含油污水工艺条件的研究

6.1 实验试剂与仪器

6.1.1 实验试剂

6.1.2 实验仪器

6.2 实验原理

6.3 试验方法

6.4 试验结果与分析

6.4.1 反应时间对除油率的影响

6.4.2 H2O2浓度对除油率的影响

6.4.3 FeSO4浓度对除油率的影响

6.4.4 pH值对除油率的影响

6.4.5 温度对除油率的影响

本章小结

第7章 结论

参考文献

附录1 电导法评定阻垢剂的阻垢性能

附录2 油的测定-紫外分光光度法

附录3 HRP酶活的测定方法

附录4 漆酶酶活的测定方法

附录5 过氧化氢溶液的标定方法

致谢

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