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《中国地质大学(北京)》 2006年
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不同厌氧环境中四氯乙烯生物降解研究

李烨  
【摘要】:四氯乙烯(PCE)是一种广泛用于干洗和脱脂的有机溶剂,是地下水中常见的污染物。关于PCE的处理引起了广泛关注,目前有物理、化学和生物三种处理方法。生物法最大的优点是可以实现无害化,无二次污染,处理成本低,是一种较经济的污染处理措施。PCE只能在厌氧条件下发生共代谢降解,本文主要对较弱的还原环境,包括硫酸盐还原、铁还原、反硝化、混和电子受体和天然地下水环境的PCE脱氯性能进行研究。 本实验采用的是室内培养微生物的方式,当系统中的微生物活性较高时,以醋酸为共代谢基质,进行驯化实验,为了消除地下水中硝酸根和硫酸根的干扰,同时以实验配水和天然地下水为基础培养液,加入相应的电子受体营造不同的还原环境。 当所营造的还原环境已经形成,而且微生物可以适应浓度为120.0μg/L的PCE之后,对PCE在不同厌氧条件下的降解情况进行研究。研究结果表明,铁还原环境比天然地下水环境的PCE脱氯效果要好,到实验的第13天,去除率分别为90.00%以上和84.71%。在这两个环境中,可以使PCE很快转化为三氯乙烯(TCE),并可以进一步转化为二氯乙烯(DCEs)。根据实验结果进行拟合,PCE的降解和TCE的产生均符合准一级反应动力学方程。 在混和电子受体环境、硫酸盐还原环境和反硝化环境,PCE的去除率主要都以挥发为主,降解只占很小的比例,而且最终的降解产物只有TCE。根据实验第13天PCE的去除率来衡量其它各个环境的PCE降解性能,反硝化环境PCE的降解能力最差;混和电子受体环境次之;硫酸盐还原环境最好。相比较而言,硫酸盐初始浓度低的微环境比硫酸盐初始浓度高的微环境,PCE的降解效果好一些。 在以实验配水营造的铁还原环境PCE的降解性能最好,选择该环境作PCE的影响因素分析,结果表明,PCE在脱氯过程中受温度、pH值、电子受体的影响。温度为20℃时脱氯能力较强,半衰期为2.78天,温度为12℃时PCE仍可以脱氯,半衰期为6.45天;到实验结束时,初始pH值在6.00~8.00之间的微环境,PCE的去除率达到90.00%以上;pH值在5.00左右,铁还原作用较强烈,产生的Fe(Ⅱ)浓度为67.71mg/L,PCE的去除率为34.52%;而当pH值9.00时,铁还原作用不明显,产生的Fe(Ⅱ)浓度为4.52mg/L,而且PCE的去除率不足20.00%。加入硝酸盐和硫酸盐后,会使PCE的脱氯受到抑制,而且抑制作用与加入的硝酸盐和硫酸盐浓度成正比。实验结束时,未加N__3~-的微环境中,PCE的反应速率常数是NO_3~-浓度为500.0mg/L的环境中的5.12倍;未加入SO_4~(2-)的微环境中,PCE去除率达到了100.0%,而在SO_4~(2-)初始浓度为100.0mg/L的微环境中,PCE的去除率仅为47.79%。
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