刘志伟,李 欣,张慧超,孙艳瑞,安众一

(烟台大学土木工程学院,山东 烟台 264005)

随着全球能源需求的增加,石油勘探与开发加速发展,催生了以聚合物驱油为代表的第3代驱采油技术[1-2],但同时产生了大量含高分子聚丙烯酰胺(PAM)的废水[3]。由于PAM加入水中可以提高溶液的黏度从而强化油田的采收率[4],因此被广泛应用于石油开采行业[5-7]。虽然PAM毒性较低不会对环境造成巨大污染[8-11],但PAM降解过程中会产生较多中间体,特别是具有累积性神经毒性并被归类为“可能对人类致癌的物质”的丙烯酰胺单体(AM),若不能将其妥善处置,这类含聚废水将直接威胁受纳水体周边。因此,如何将含聚废水彻底无害化处理变得紧迫而重要[12]。

含聚废水的高黏度和强乳化性是处理过程中需要面对的难题[13-14]。目前可用来处理含聚废水的方法包括物理法、化学法[15-20]、生物法[21-23]以及耦合处理手段[24]。尽管物化处理具有较高的降解效率,但处理过程中很容易产生有毒的AM,而且需要能源供应或药剂投加,增加了其处理成本。生物法降解PAM已显示出低成本、环保且不产生有毒底物的优势[25-26]。

先前的研究表明,PAM是微生物碳或氮的来源,并且PAM生物降解的代谢途径在厌氧和好氧条件下均可发生。如果碳源充足,土壤微生物可将PAM作为唯一氮源,这表明此类微生物可以分解PAM上的酰胺基支链,但不能降解碳碳长链[27-28]。厌氧菌包括硫酸盐还原菌[29-30]和产甲烷菌[31]都可以使用PAM作为氮源。有研究表明,从油田驱采废水中获得的微生物在培养时可以利用PAM作为氮源或碳源[32]。……