聚丙烯酰胺的微生物降解处理污水
更新时间：2015-08-13 07:12
来源：水博网
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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。
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。
聚丙烯酰胺微生物降解的评价方法
由1.2可知，微生物作用后聚丙烯酰胺溶液体系的黏度降低，酸性增加，酰胺基数量下降，羧基数量增加。故理论上凡是可以测定上述参数变化的方法均可作为微生物降解聚丙烯酰胺的评价方法，黏度法就是常用的简易方法之一。但在实际操作过程中，聚丙烯酰胺溶液黏度降低只能反映出聚丙烯酰胺长链的旋转半径缩短，而且溶液pH降低也会导致聚丙烯酰胺黏度相应降低，故不能确切说明是长链发生了断裂；而溶液pH的变化也只能从宏观上粗略反映溶液中酸基数量增加，间接反映酰胺基被氧化后羧基数量增多。所以，黏度和pH均不能反映微观条件下聚丙烯酰胺大分子结构的变化。
笔者认为，利用酰胺基（如淀粉-碘化镉光度法）和聚丙烯酰胺相对分子质量的变化（如凝胶渗透色谱法、光散射法），以及分子链结构的变化（如扫描电镜法、核磁共振法等）共同分析聚丙烯酰胺的降解程度较为准确。
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