利用潘多拉菌强化生物滤塔去除二氯甲烷废气研究

【摘要】：二氯甲烷(DCM)是一种疏水性且较难生物降解的VOCs,具有生物积累性和生物毒性,其广泛应用于工业生产中,存在于大气环境之中。当前,二氯甲烷被认为是大气污染中毒性较大的卤代烃类物质,工业废气中二氯甲烷排放浓度必须低于150mg/Nm3,因此探索有效的处理技术有重要的社会和环境意义。 本论文选育了一株二氯甲烷的高效降解菌,经鉴定为Pandoraea pnomenusa,为新发现的具有降解二氯甲烷的新菌株,命名为LX-1。实验研究了菌株LX-1的基本降解特性和动力学行为,以及环境因素对菌株LX-1降解DCM的影响,并对脱氯效果和矿化效果进行了简要分析,推测了菌株降解DCM的代谢途径。 菌株LX-1降解DCM适宜的条件为：培养温度35℃,培养基pH和盐度分别为7.0和0%-1%；菌株能降解初始浓度0-1500mg·L-1的DCM,平均矿化率和脱氯率分别为74.15%和96.77%；菌株LX-1在不同初始DCM浓度中生长和降解均符合Haldane's抑制生长动力学模型,当DCM浓度为500mg·L-1时,菌株比生长速率达最大(μmax=0.133h-1)；结合相关文献报道,推测菌株在代谢二氯甲烷的过程中产生了水溶性小分子酸类(如甲酸)等结构较为简单的有机物,它们最终将被矿化为C02.H20和细胞生物量。 基于上述菌株LX-1降解性能和代谢特征的研究,将菌株LX-1应用于生物滤塔强化DCM废气的生物净化。分别采用以聚氨酯小球为填料的生物滴滤塔(BTF)和营养型缓释填料的生物过滤塔(BF)净化DCM废气,采用“菌株LX-1+活性污泥”的接种生物滤塔和气液相联合方法,滴滤塔和过滤塔分别在25d和22d内完成挂膜,在DCM进口浓度100～1500mg·m-3、EBRT34～85s条件下,两者对DCM均有较好的去除效果,滴滤塔和过滤塔的最大去除负荷分别为22.6g·m-3·h-1和29.05g·m-3·h-1。滤塔生物降解DCM受营养液pH和盐度的影响较大。滤塔内CO2生成量随DCM的去除负荷呈一次线性关系,滴滤塔和过滤塔的矿化率分别达到了70.4%和66.8%,表明滤塔内减少的DCM大部分被微生物利用而降解。滤塔内生物膜具有较强的抗负荷冲击能力。 【关键词】：二氯甲烷 生物降解 Pandoraea pnomenusa 动力学 生物滴滤 生物过滤
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：X172;X701
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 绪论12-28
• 1.1 研究目的与意义12-13
• 1.2 研究内容与创新点13-14
• 1.2.1 研究内容13-14
• 1.2.2 创新点14
• 1.3 二氯甲烷废气污染特征14-17
• 1.3.1 二氯甲烷的性质14-16
• 1.3.2 二氯甲烷污染现状16-17
• 1.4 VOCs治理技术17-24
• 1.4.1 物理方法17-19
• 1.4.2 化学法19-20
• 1.4.3 生物法20-24
• 1.5 二氯甲烷废气生物净化24-28
• 1.5.1 二氯甲烷的降解菌研究24-25
• 1.5.2 二氯甲烷废气生物净化现状25-26
• 1.5.3 二氯甲烷生物净化的应用前景和展望26-28
• 第二章 材料与分析方法28-40
• 2.1 试验材料28-33
• 2.1.1 药品及试剂28-29
• 2.1.2 仪器29-30
• 2.1.3 菌株来源30
• 2.1.4 培养基30-31
• 2.1.5 试验装置31-33
• 2.2 分析方法33-35
• 2.2.1 分析检测方法33-34
• 2.2.2 工艺参数测定34-35
• 2.3 菌种选育方法35-36
• 2.3.1 菌种的富集、分离及纯化35
• 2.3.2 微生物浓度测定及生理生化指标测定35-36
• 2.4 菌株降解性能分析36-38
• 2.4.1 菌株生长36
• 2.4.2 环境因素对降解效果的影响36-37
• 2.4.3 二氯甲烷浓度对降解效果的影响37
• 2.4.4 菌株降解二氯甲烷动力学及产率研究37
• 2.4.5 降解过程碳平衡分析及菌株脱氯效果测试37-38
• 2.4.6 可能代谢中间产物的分析38
• 2.5 反应器中生物膜形态观察38-40
• 第三章 二氯甲烷高效降解菌的选育及降解特性研究40-54
• 3.1 菌株的形态特征观察和鉴定40-42
• 3.2 菌株LX-1对DCM的降解特性42-53
• 3.2.1 菌株LX-1生长和降解二氯甲烷的最佳条件42-45
• 3.2.2 菌株LX-1对二氯甲烷的耐受浓度考察45-46
• 3.2.3 菌株LX-1降解过程碳平衡及脱氯过程分析46-49
• 3.2.4 菌株LX-1降解二氯甲烷的比生长动力学49-52
• 3.2.5 菌株LX-1代谢途径初探52-53
• 3.3 本章小结53-54
• 第四章 高效菌株LX-1强化生物滤塔启动研究54-64
• 4.1 反应器启动阶段的运行性能54-60
• 4.1.1 启动阶段去除率54-57
• 4.1.2 滤塔填料生物膜菌落数考察57-58
• 4.1.3 压降考察58
• 4.1.4 滤塔挂膜期pH、Cl~-变化规律考察58-60
• 4.2 滤塔内微生物相考察60-62
• 4.3 本章小结62-64
• 第五章 生物滤塔稳定运行期工艺的考察和比较64-74
• 5.1 去除性能的对比64-68
• 5.1.1 停留时间对二氯甲烷去除率的影响64-66
• 5.1.2 二氯甲烷去除负荷、去除率随进口浓度的变化66-68
• 5.2 CO_2生成量和矿化率考察比较68-70
• 5.2.1 CO_2生成量的比较68-69
• 5.2.2 CO_2生成负荷与DCM去除负荷的线性关系69-70
• 5.3 抗负荷冲击能力考察70-72
• 5.4 本章小结72-74
• 第六章 结论与建议74-77
• 6.1 主要结论74-76
• 6.2 建议76-77
• 参考文献77-87
• 致谢87-89
• 攻读学位期间发表的学术论文及专利情况89

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