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《四川大学》 2004年
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城市垃圾渗沥液—烟气脱硫体系中高浓度SO_4~(2-)的生物转化

万海清  
【摘要】:我国大气污染以煤烟型为主,每年由于SO_2和酸雨所造成的直接和间接经济损失高达千亿元,因此控制“煤烟型”SO_2污染的任务紧迫。与此同时,国内主要采用的卫生填埋处置日益增多的城市垃圾,其直接后果是产生大量有毒有害的有机废水—垃圾渗沥液,如何处理垃圾渗沥液已经成为环保领域又一紧迫任务。 本论文提出垃圾渗沥液湿法烟气脱硫-微生物硫转化互补体系,使上述两种污染治理过程合二为一。即垃圾渗沥液用于烟气脱硫后变成富含硫酸盐的有机废水,再用硫酸盐还原菌等生物处理转化;在有效降低硫酸盐浓度的同时,将大量的S~(2-)氧化为单质硫,从而避免造成二次污染。因此,本研究为获得对硫酸盐或硫化物有强转化性能的优势菌,对硫酸盐还原菌(SRB,能使SO_4~(2-)→S~(2-))、硫氧化光合菌(SPSB,能使S~(2-)→S~0)分别进行了分离筛选,并对这两种菌的生物学特性,以及它们对垃圾渗沥液烟气脱硫尾液中硫酸盐、硫化物的生物转化能力、单质硫的生成情况等进行了详尽的研究,得到了以下结论: 1.从硫酸厂废水淤泥中分离筛选出了一株SRB,其菌体形态呈弧状或细杆状,成熟细胞大小为0.4~0.6×3.0~5.0μm,摇摆式运动,单极生鞭毛,芽孢染色阴性,革兰氏染色阴性。分离的SRB属中温菌,最适生长温度为35℃;最适生长pH6.0~6.5;非严格厌氧,适量氧气不会影响菌体生长。该菌株初步鉴定为脱硫弧菌属(Desulfovibrio)细菌。 万海清:城市垃圾渗沥液一烟气脱硫体系中高浓度50扩一的生物转化 2.从城市河流滞水区域中分离筛选出的一株SPSB,其菌体形态呈杆状, 略有弯曲,大小为1.0一1.ox2.0林m。染色特性为革兰氏染色阴性、未观察到芽 抱、无鞭毛,细胞以二分分裂方式繁殖。所得SPSB属中温菌,严格厌氧,最 适生长温度为30℃;在pH 6.0一9.0的范围内都能生长;其最适pH为8.0,坛 佳光照条件为1500 lux,细菌叶绿素a是其主要光合色素,在黑暗情况下分离 菌不能生长;初步鉴定为着色菌属内的小着色菌(Chromatium minus)。 3.SRB菌株在硫酸盐异化作用过程中,能以甲醇、乙醇、乳酸、葡萄糖等 有机物作为电子供体,因此兼有去除coD的作用。实验表明:coD/sO42一比值 越大,硫酸盐还原反应进行得越彻底,但是超过2.5以后影响逐渐变小; coD/s042一为2.0一2.5时,coD的去除率在55%左右,5042一的去除率在70% 以上。 4.SPSB对生长环境中的营养要求比较简单,经硫酸盐还原菌处理后的城 市垃圾渗沥液即可满足分离菌正常生长的营养要求,只需一定的光照条件。 SPSB菌株在氧化硫化物过程中,可以利用乳酸、柠檬酸和碳酸氢钠,但 不能利用乙酸、乙醇、甲酸及葡萄糖。在氮源的利用上,分离菌能很好的利用 氨盐,但不能利用NOZ一、NO3一及脉。 5.通过对SRB菌株的无机盐培养基配方的正交优化试验,确定出了最佳 配方,且发现KHZPo;和Nacl对菌体细胞生长的影响最大;考察了FeZ+对分 离菌生长的影响,随着Fe2+浓度的增大,细胞生长代谢活动更加旺盛,但是当 Fe2+浓度达到3一4g几以后,细胞生长对Fe2+的需要达到了饱和程度。 6.在厌氧反应器中对分离菌SRB进行了放大培养,并采用N:吹脱HZS, 提高了硫酸盐还原率;在最适环境条件中分离菌SRB培养5天后,硫酸根还原 能力达19o0m岁l,还原率为76%。 7.通过逐步提高SPSB菌周围生长环境硫化物的浓度,培养SPSB对硫 化物环境的适应能力,提高对硫化物的氧化性能。实验证明,当控制好菌的生 长影响因素,SPSB菌可以在环境中硫化物浓度高达1000m留L的条件下生长良 好;且发酵反应液中93%左右的硫化物被氧化转化,其中部分硫化物被氧化成 硫酸,部分的硫化物被氧化成硫单质;硫元素在SPSB培养沉淀物中的含量达 80.44%。 四川大学博士学位论文 8.在共同处理高浓度硫酸盐有机废水时,SPSB与SRB先后单独处理方式 的处理效果比两种菌同时混合处理方式的效果好,但前者的成本比后者高。 本研究分离得到了对垃圾渗沥液烟气脱硫尾液中的硫酸盐、硫化物具有较 强还原和氧化能力的硫酸盐还原菌和硫氧化光合菌;研究了它们的生物学特性 与生长影响因子;利用两菌配合处理垃圾渗沥液烟气脱硫尾液并获得单质硫, 得到了较好的结果。研究成果为对该互补体系进一步开展相关研究、为生物处 理硫酸盐有机废水的研究和应用奠定了良好的基础。 本论文提供了一种治理环境问题的新思路,即实现两类污染物(烟气,垃 圾渗沥液)在同一套工艺中进行互补生物处理,体现“以废治废”的环境生物 工程新概念,降低污染物质治理成本的同时提高环境保护的社会效益。 关键词:城市垃圾渗沥液,烟气脱硫,互补体系, 硫酸盐还原菌,硫氧化光合菌,生物转化
【学位授予单位】:四川大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:X799.3

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