国内外研究微生物降解法处理含聚污水进展

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时间：2016-06-15 19:21:49

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国内外研究微生物降解法处理含聚污水进展　　自20世纪80年代大庆油田和大港油田的聚合物驱矿场试验取得成功以来，采用聚丙烯酰胺驱油一直是我国东部大多数油田实现“高产稳产

　　自20世纪80年代大庆油田和大港油田的聚合物驱矿场试验取得成功以来，采用聚丙烯酰胺驱油一直是我国东部大多数油田实现“高产稳产”目标的重要手段。但聚合物驱在提高原油产量的同时，也逐渐显现出一些较难解决的问题，如注聚井及生产井易腐蚀、结垢，地层易堵塞，含聚污水处理困难等，其中油田含聚污水处理难问题尤为凸显。由于聚丙烯酰胺的存在，与普通水驱污水相比，含聚污水的黏度较高，又因聚丙烯酰胺对乳化油滴有稳定作用，导致乳化油滴的数目较多、粒径较小、不易破乳，使用常规污水处理工艺处理后的水质不达标。因此，含聚污水处理成为油田污水处理的重要内容。此外，聚丙烯酰胺在特殊条件下（如高温）会缓慢降解，产生丙烯酰胺单体，可能导致人体器官功能受损。因此，需对外排污水中的聚丙烯酰胺进行降解、缔合等处理。近年来，国内外学者对聚丙烯酰胺的降解方式及机理进行了大量探讨与研究，总结起来主要有热降解法、光降解法、化学降解法、物理降解法、微生物降解法等。笔者重点分析了聚丙烯酰胺微生物降解的机理和评价方法，介绍了近年来微生物降解法处理含聚污水的国内外研究进展。

　　1、聚丙烯酰胺的微生物降解

　　1.1微生物的来源

　　（1）从环境中分离获得。油田的地表、地下水源和土壤中通常含有大量有机质，微生物会大量繁殖，分离后可获得适应性较强的微生物，这是获取微生物较为简易的一种手段。何新等从油田采出液中分离出一种高适应性降解菌，该菌能够降解原油中的烃类来获取生长所需碳源。

　　（2）通过人工培养筛选后驯化获得。在许多高温、高矿化度及化学驱油田中，油井产出污水的温度及盐浓度较高，且可能含有大量残存化学处理剂，而多数情况下直接分离得到的微生物并不具备抗高温、高盐及抗化学药剂特性。因此，以特定油田的产出污水为培养基，采用人工培养筛选技术及微生物驯化技术，培养筛选出能适应高温高盐等苛刻污水条件，同时又对聚丙烯酰胺有高降解性能的微生物。

　　（3）通过基因工程获得。将分散于多种微生物中的能产生聚丙烯酰胺降解生物酶的各种基因，通过基因工程技术转入一种微生物体内，使此种微生物同时产生多种聚丙烯酰胺降解生物酶。这是今后获得高性能微生物的有效手段。

　　1.2聚丙烯酰胺的微生物降解机理

　　据报道，对驱油用聚丙烯酰胺有生物降解作用的微生物（主要是细菌）有硫酸盐还原菌、腐生菌、产碱假单胞菌、梭状芽孢杆菌等，其作用过程和机理为：微生物刚处于含聚丙烯酰胺的环境中时需经历一个适应过程，即微生物体内控制产生聚丙烯酰胺生物降解酶的基因选择性激活过程；当微生物逐渐适应此生存环境后，为获得生存所需的碳或氮源，基因控制产生可降解聚丙烯酰胺的生物酶。由于驱油用聚丙烯酰胺为阴离子型，而微生物体通常也带部分负电，因此微生物难以直接作用于聚丙烯酰胺分子链上的—COO-，而是以作用于不带电的—CONH2为主。在非蛋白质类还原性物质和胞外其他物质的参与下，微生物释放的脱氨酶使分子链的C—N键断开，解离出NH2-，剩下的—CO+与OH-结合生成—COOH。另外在氧存在下，微生物释放的单加氧酶可使聚丙烯酰胺主链末端的—CH3逐渐断开，被其他微生物酶分解。在多种微生物酶、还原性物质、胞外物质及氧的参与下，聚丙烯酰胺大分子链被逐步氧化分解成短链小分子，最终被分解成CH4、CO2、H2O等，而解离出来的NH2-和分解出的小分子有机物则作为氮源和碳源被某些微生物利用。

　　在微生物降解过程中，在多种微生物酶和胞外物质的联合作用下，聚丙烯酰胺的分子结构被破坏，大分子链裂解成小分子链，又进一步分解成微生物的营养源，结果使聚丙烯酰胺溶液的黏度下降；此外在微生物作用下，聚丙烯酰胺分子链上的酰胺基被分解氧化成羧基，故聚丙烯酰胺溶液体系的酸性增加，酰胺基数量下降。