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含硫化氫和VOCs廢氣的生物過濾研究方向
含硫化氫和VOCs廢氣的生物過濾研究方向:
還原性硫化合物(Reduced Sulfur Compounds, RSCs)和揮發性有機物(Volatile Organic Compounds, VOCs)是眾多工業過程中排放的兩類重要的大氣污染物,這些污染物對人體健康和環境都有非常有害的影響.另外,已證實VOCs還參與大氣的光化學反應,是導致近地層大氣臭氧濃度升高,氧化性增強的重要原因.目前,工礦企業必須對所排放的廢氣進行凈化處理.生物過濾已被證明是一種低成本和環境友好的從廢氣中去除RSCs和VOCs等污染物的選擇,目前生物過濾技術已成為一種具有良好前景的污染控制技術.本研究針對工業過程排放的含H2S和VOCs廢氣,利用生物過濾技術在不同的污染源開展了一系列的中試研究,在實驗室富集了3個降解菌群,并利用菌群開展了處理混合BTEX廢氣的小試研究.實驗分析了工藝條件與去除效率的關系,并利用PCR-DGGE,克隆文庫和454-焦磷酸測序等生態學分析技術研究了生物過濾過程中細菌群落結構與工藝條件的關系.
具體的研究結果如下:
1,生活污水處理廠惡臭污染物的濃度在不同的污水處理工藝段差異較大,硫化氫是污水廠惡臭污染的關鍵污染物,其濃度沿著污水處理的工序順序降低.廢氣中污染物的濃度變化還與氣候條件密切相關,尤其和溫度的相關度較高.污水廠不同處理單元釋放廢氣中還含有多種類型的有機化合物,在格柵,沉砂池和污泥濃縮池產生的主要有機物為甲苯和二氟一氯甲烷.污泥脫水車間惡臭氣體還含有種類較多的還原性有硫化合物,以甲硫醚和乙硫醇為主.生物濾池成功用于污水廠和垃圾壓縮站的惡臭污染控制,對于大流量,含低濃度惡臭污染物的廢氣,可以在極短的停留時間內獲得良好的去除效果. 2,在利用生物滴濾池處理生活污水廠沉砂池惡臭氣體的實驗研究中,兩個裝填不同填料的生物滴濾池啟動運行5天后即可達到擬穩定狀態,硫化氫的去除率即可接近99%,火山巖生物滴濾池的氣體停留時間甚至可以縮短至3s而不影響去除效率.硫化氫的去除效果和穩定性與定植于生物滴濾池中的微生物群落的結構組成關系密切.在負荷增加,停留時間縮短后,兩個生物滴濾池的去除性能逐步顯示出差異.陶粒生物滴濾池的去除效率的降低可歸因于pH的下降抑制了微生物的活性,而火山巖生物滴濾池的表現出持續,良好的去除性能.焦磷酸測序結果表明Thiomonas能夠迅速在兩個生物滴濾池中繁殖,但Acidithiobacillus屬僅在火山巖生物滴濾池中發展為優勢種群,這類細菌對于生物滴濾池能在酸性條件下表現出良好的去除性能至關重要.
3,在評價生物滴濾池去除涂料廠廢氣中VOCs的實驗中,生物滴濾池能夠成功在非穩定狀態(VOCs濃度波動和間歇運行)下啟動,但生物滴濾池需要比丙酮和甲乙酮更長的時間去適應甲苯和苯乙烯.營養濃度和設備的暫停顯著影響生物滴濾池處理芳香族化合物的能力.增加營養濃度有助于提高生物滴濾池處理甲苯和苯乙烯的效率,說明微生物利用VOCs為碳源時需要相應量的氮源.另外,細菌群落分析表明,變性細菌綱的細菌種群是生物滴濾池中的優勢微生物.生物滴濾池啟動時的接種物對于提高生物滴濾池的去除能力有重要作用.營養濃度的變化和設備的暫停也許是引起細菌群落結構變遷的原因,并導致生物滴濾池在處理疏水性化合物時效率下降.
4,從石油污染的土壤當中,經過長期的馴化富集了3個菌群,菌群的群落結構利用16S rDNA基因克隆文庫技術進行了較為詳細的解析.三個菌群均以變性細菌綱的種屬為主.菌群經過馴化后群落結構趨向簡單,主要的優勢菌屬均為2個,優勢菌屬的比例在三個菌群中分別為42.4%,62.3%和68.3%.從上述三個菌群中,分別分離純化得到3個降解菌株T3,DX1和DS2,其中T3降解譜最廣.DX1對m-二甲苯和p-二甲苯具有較強的降解能力,而DS2僅能降解苯乙烯.
5,在生物滴濾池處理含混合VOCs的小試實驗中,接種專門馴化菌群的生物滴濾池能在很短時間完成馴化過程并獲得理想的對BTEX的去除效果.生物量增長迅速,但未引起填料床壓降的明顯上升.在擬穩定狀態下,盡管同時接種活性污泥和菌群的生物滴濾池能比僅接種菌群的生物滴濾池更快的達到擬穩定狀態,但兩者之間的更大去除負荷無顯著差異.在生物滴濾池前附加活性炭吸附柱對于生物滴濾池的去除負荷有顯著的增強作用,更大去除負荷從176g/m3.h(進氣負荷為189g/m3.h)增加至263g/m3.h(進氣負荷為270g/m3.h).而無活性炭吸附柱的生物滴濾池盡管去除負荷從176g/m3.h增加至191g/m3.h,但去除率從99%下降至91%以下.DGGE指紋圖譜表明,馴化菌群中的優勢微生物能夠在兩個反應器中穩定存在,生物滴濾池上下層填料的細菌群落結構相似性程度高,可能是PU作為填料能使得營養和廢氣污染物的垂直分布較為均勻.
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