利用潘多拉菌強化生物濾塔去除二氯甲烷廢氣研究

【摘要】：二氯甲烷(DCM)是一種疏水性且較難生物降解的VOCs,具有生物積累性和生物毒性,其廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中,存在于大氣環(huán)境之中。當(dāng)前,二氯甲烷被認(rèn)為是大氣污染中毒性較大的鹵代烴類物質(zhì),工業(yè)廢氣中二氯甲烷排放濃度必須低于150mg/Nm3,因此探索有效的處理技術(shù)有重要的社會和環(huán)境意義。 本論文選育了一株二氯甲烷的高效降解菌,經(jīng)鑒定為Pandoraea pnomenusa,為新發(fā)現(xiàn)的具有降解二氯甲烷的新菌株,命名為LX-1。實驗研究了菌株LX-1的基本降解特性和動力學(xué)行為,以及環(huán)境因素對菌株LX-1降解DCM的影響,并對脫氯效果和礦化效果進行了簡要分析,推測了菌株降解DCM的代謝途徑。 菌株LX-1降解DCM適宜的條件為：培養(yǎng)溫度35℃,培養(yǎng)基pH和鹽度分別為7.0和0%-1%；菌株能降解初始濃度0-1500mg·L-1的DCM,平均礦化率和脫氯率分別為74.15%和96.77%；菌株LX-1在不同初始DCM濃度中生長和降解均符合Haldane's抑制生長動力學(xué)模型,當(dāng)DCM濃度為500mg·L-1時,菌株比生長速率達(dá)最大(μmax=0.133h-1)；結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)報道,推測菌株在代謝二氯甲烷的過程中產(chǎn)生了水溶性小分子酸類(如甲酸)等結(jié)構(gòu)較為簡單的有機物,它們最終將被礦化為C02.H20和細(xì)胞生物量。 基于上述菌株LX-1降解性能和代謝特征的研究,將菌株LX-1應(yīng)用于生物濾塔強化DCM廢氣的生物凈化。分別采用以聚氨酯小球為填料的生物滴濾塔(BTF)和營養(yǎng)型緩釋填料的生物過濾塔(BF)凈化DCM廢氣,采用“菌株LX-1+活性污泥”的接種生物濾塔和氣液相聯(lián)合方法,滴濾塔和過濾塔分別在25d和22d內(nèi)完成掛膜,在DCM進口濃度100～1500mg·m-3、EBRT34～85s條件下,兩者對DCM均有較好的去除效果,滴濾塔和過濾塔的最大去除負(fù)荷分別為22.6g·m-3·h-1和29.05g·m-3·h-1。濾塔生物降解DCM受營養(yǎng)液pH和鹽度的影響較大。濾塔內(nèi)CO2生成量隨DCM的去除負(fù)荷呈一次線性關(guān)系,滴濾塔和過濾塔的礦化率分別達(dá)到了70.4%和66.8%,表明濾塔內(nèi)減少的DCM大部分被微生物利用而降解。濾塔內(nèi)生物膜具有較強的抗負(fù)荷沖擊能力。 【關(guān)鍵詞】：二氯甲烷 生物降解 Pandoraea pnomenusa 動力學(xué) 生物滴濾 生物過濾
【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：X172;X701
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 緒論12-28
• 1.1 研究目的與意義12-13
• 1.2 研究內(nèi)容與創(chuàng)新點13-14
• 1.2.1 研究內(nèi)容13-14
• 1.2.2 創(chuàng)新點14
• 1.3 二氯甲烷廢氣污染特征14-17
• 1.3.1 二氯甲烷的性質(zhì)14-16
• 1.3.2 二氯甲烷污染現(xiàn)狀16-17
• 1.4 VOCs治理技術(shù)17-24
• 1.4.1 物理方法17-19
• 1.4.2 化學(xué)法19-20
• 1.4.3 生物法20-24
• 1.5 二氯甲烷廢氣生物凈化24-28
• 1.5.1 二氯甲烷的降解菌研究24-25
• 1.5.2 二氯甲烷廢氣生物凈化現(xiàn)狀25-26
• 1.5.3 二氯甲烷生物凈化的應(yīng)用前景和展望26-28
• 第二章 材料與分析方法28-40
• 2.1 試驗材料28-33
• 2.1.1 藥品及試劑28-29
• 2.1.2 儀器29-30
• 2.1.3 菌株來源30
• 2.1.4 培養(yǎng)基30-31
• 2.1.5 試驗裝置31-33
• 2.2 分析方法33-35
• 2.2.1 分析檢測方法33-34
• 2.2.2 工藝參數(shù)測定34-35
• 2.3 菌種選育方法35-36
• 2.3.1 菌種的富集、分離及純化35
• 2.3.2 微生物濃度測定及生理生化指標(biāo)測定35-36
• 2.4 菌株降解性能分析36-38
• 2.4.1 菌株生長36
• 2.4.2 環(huán)境因素對降解效果的影響36-37
• 2.4.3 二氯甲烷濃度對降解效果的影響37
• 2.4.4 菌株降解二氯甲烷動力學(xué)及產(chǎn)率研究37
• 2.4.5 降解過程碳平衡分析及菌株脫氯效果測試37-38
• 2.4.6 可能代謝中間產(chǎn)物的分析38
• 2.5 反應(yīng)器中生物膜形態(tài)觀察38-40
• 第三章 二氯甲烷高效降解菌的選育及降解特性研究40-54
• 3.1 菌株的形態(tài)特征觀察和鑒定40-42
• 3.2 菌株LX-1對DCM的降解特性42-53
• 3.2.1 菌株LX-1生長和降解二氯甲烷的最佳條件42-45
• 3.2.2 菌株LX-1對二氯甲烷的耐受濃度考察45-46
• 3.2.3 菌株LX-1降解過程碳平衡及脫氯過程分析46-49
• 3.2.4 菌株LX-1降解二氯甲烷的比生長動力學(xué)49-52
• 3.2.5 菌株LX-1代謝途徑初探52-53
• 3.3 本章小結(jié)53-54
• 第四章 高效菌株LX-1強化生物濾塔啟動研究54-64
• 4.1 反應(yīng)器啟動階段的運行性能54-60
• 4.1.1 啟動階段去除率54-57
• 4.1.2 濾塔填料生物膜菌落數(shù)考察57-58
• 4.1.3 壓降考察58
• 4.1.4 濾塔掛膜期pH、Cl~-變化規(guī)律考察58-60
• 4.2 濾塔內(nèi)微生物相考察60-62
• 4.3 本章小結(jié)62-64
• 第五章 生物濾塔穩(wěn)定運行期工藝的考察和比較64-74
• 5.1 去除性能的對比64-68
• 5.1.1 停留時間對二氯甲烷去除率的影響64-66
• 5.1.2 二氯甲烷去除負(fù)荷、去除率隨進口濃度的變化66-68
• 5.2 CO_2生成量和礦化率考察比較68-70
• 5.2.1 CO_2生成量的比較68-69
• 5.2.2 CO_2生成負(fù)荷與DCM去除負(fù)荷的線性關(guān)系69-70
• 5.3 抗負(fù)荷沖擊能力考察70-72
• 5.4 本章小結(jié)72-74
• 第六章 結(jié)論與建議74-77
• 6.1 主要結(jié)論74-76
• 6.2 建議76-77
• 參考文獻(xiàn)77-87
• 致謝87-89
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及專利情況89

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