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固定化微生物净化挥发性有机废气研究

张占生  
【摘要】:VOCs的成分复杂,具有三致效应(致癌、致畸、致突变作用),特别是苯、甲苯及二甲苯对人体健康会造成很大的伤害。生物法能够有效处理VOCs,而且能够克服传统处理技术的缺点,将来必定在VOCs治理领域广泛应用。因此研究微生物降解VOCs有重要的理论意义和应用价值。本实验以苯、甲苯、二甲苯作为VOCs代表,驯化筛选对苯系物具有降解能力真菌,优化真菌的生长代谢和降解苯系物条件,测定其对水中和空气中苯系物的降解效率,同时研究采用SA、PVA包埋降解真菌的优化条件以及将固定化微生物颗粒作为生物滤塔填料对不同浓度苯系物的去除效率。 苯系物降解真菌的驯化筛选实验结果:选用苯系物排放量大的厂区附近污泥为菌种分离驯化来源,以苯、甲苯、二甲苯作为底物,在好氧震荡条件下,驯化、筛选和分离出两株苯系物降解真菌分别命名为1号真菌和2号真菌,初步鉴定分别为青霉菌和踝节霉菌。1号菌最佳生长降解条件为C:N=5:1,最佳温度为30℃、最佳pH为5,最佳生物接种量5.5mL菌悬液(50mL基础培养基),在培养3d后进入对数生长期,5d后进入衰亡期,1号真菌对水中苯系物降解效果为甲苯苯二甲苯,最高降解效率分别达到87.39%,85.21%,81.47%;2号真菌最佳生长条件为C:N=5:1,最佳温度为30℃、最佳pH为6,最佳生物接种量5.5mL菌悬液(50mL基础培养基),对水中的苯系物,降解效果为甲苯苯二甲苯,最高降解效率分别达到86.30%,83.34%,82.40%;两株真菌对空气中苯系物,1号真菌降解效果达到60%~80%,2号真菌降解效果达到57%~78%。 本实验以分离筛选获得的1号真菌目标菌,系统研究了包埋固定化材料,方法,浓度配比对真菌固定化效果的影响。通过材料筛选、配比优化、参数确定并对固定化颗粒进行了稳定性,传质性以及降解效果的比较,最终确定了适用于1号真菌化学包埋固定的配方及条件:PVA浓度为6%,SA浓度为2%,活性炭浓度为1%,加入含2%氯化钙饱和硼酸,交联时间为24h。同时,以包埋颗粒为填料研究生物滤塔装置对苯系物的降解效率,研究结果表明:(1)生物塔净化效率在55%~78%;(2)生物滤塔的净化效率随苯系物入口浓度的增大而增大,在相同气体停留时间、相近入口浓度的情况下,净化效率最高的为甲苯,净化效率最低的是二甲苯;(3)对于苯系物三种污染物总体的趋势是浓度相近的情况下净化效率随停留时间缩短而降低,停留时间越短,则净化效率越低。随着停留时间缩短,净化效率随苯系物入口浓度增加而降低的趋势逐渐加大。综合考虑经济技术因素,选择停留时间为103.6s。


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