生物絮凝剂改性粉煤灰漂珠强化处理压裂返排液：工艺优化与机理解析

本研究开发了一种环境可持续策略，利用从压裂返排液（FFF）中分离的Bacillus paramycoides YQ1合成的微生物絮凝剂（MBF）结合坎德里拉蜡改性粉煤灰漂珠（CWFACs），通过工艺优化显著提升MBF产量（达5.78 g·L?1）和絮凝效率（87.84%），对色度、悬浮物（SS）和油的去除率分别达88.50%、96.29%和95.30%，为石油工业废水处理提供绿色解决方案。

　　

亮点

材料

压裂返排液（FFFs）样品采集自中国长庆油田，存放于无菌容器中，用于絮凝剂生产菌的筛选及后续模拟处理实验。pH值使用便携式pH计（雷磁PHS-25，中国）分析，溶解氧（DO）使用便携式DO仪（雷磁JPB-607A，中国）测定，化学需氧量（COD）使用COD快速分析仪（连华DR1010，中国）测量，总有机碳（TOC）通过TOC分析仪（岛津TOC-L系列，欧洲）检测，离子浓度则通过离子色谱仪（戴安ICS-900，美国）进行分析。

絮凝菌的筛选与鉴定

如图1(a)所示，从FFFs中分离出12株絮凝菌株。其中Bacillus paramycoides YQ1和Enterobacter sp. YE2（系统发育树见图1b-c）表现出最高的絮凝效率，分别为60.06%和42.36%。

絮凝活性物质的分布分析显示菌株间存在明显差异（图2a）。Bacillus paramycoides YQ1在上清液、菌悬液和提取沉淀中的效率分别为60.10%、20.36%和19.54%，表明其絮凝活性物质主要分泌到胞外。

结论

本研究成功从长庆油田的FFFs中分离出一株新型絮凝菌株Bacillus paramycoides YQ1。通过系统优化培养条件和MBF制备参数，该菌株实现了5.78 g·L?1的高MBF产量和87.84%的絮凝效率。所生产的MBF表现出卓越的环境稳定性，在宽温度范围（0–100°C）和盐度条件（0–100 g·L?1 NaCl）下均能保持性能。

最佳FFFs处理条件为：MBF投加量120 mg·L?1，CWFACs投加量2 g·L?1，pH 7.0，快速搅拌（200 rpm）2分钟后再慢速搅拌（80 rpm）10分钟。在此条件下，MBF单独处理可实现86.67%的色度去除率、81.98%的悬浮物（SS）去除率和65.13%的油去除率，并对多环芳烃（PAHs）具有有效降解作用。MBF-CWFACs集成系统表现出增强的性能，达到88.50%的色度去除率、96.29%的SS去除率和95.30%的油去除率。机理分析揭示了生物絮凝与吸附过程之间的协同效应。