三氯乙烯的好氧共代谢与挥发模型研究

论文摘要

大量的氯代烃因不合理的使用、处理和处置进入环境中造成了严重的地下水环境污染,引起了环境工作者的广泛关注,其中三氯乙烯(TCE)是地下水中常见的一种氯代烃有机污染物。对于地下水中TCE的修复,由于生物法具有成本低、操作方便、易行、能够充分发挥微生物的降解能力,针对性地去除某种或某类有机物等特点,成为国内外专家和学者的研究热点。生物法修复TCE尤以好氧共代谢降解TCE最为有效。论文选取了甲苯、苯、氯苯、苯酚、苯甲酸、苯胺等六种芳香族化合物作为TCE的共代谢基质,通过对微生物的驯化、富集培养,以瓦呼仪作为测试手段,分析了六种共代谢基质在其驯化后活性污泥中的可生物降解性,及六种共代谢基质驯化后的混合微生物共代谢降解TCE的可能性。研究了六种共代谢基质和TCE共代谢降解的动力学性质。为了比较TCE好氧共代谢降解速率,实验同时对TCE为唯一碳源的降解动力学进行了研究。研究表明,TCE的降解动力学均符合一级反应动力学方程。TCE的降解速率常数的关系为:Ksa苯酚> Ksa甲苯> Ksa苯甲酸> Ksa苯胺> Ksa苯> KsaTCE唯一碳源> Ksa氯苯,速率常数依次为0.3078, 0.1698, 0.1254, 0.0443, 0.0286, 0.0268, 0.0147 L / g?h。本实验分别对单一代谢基质的降解(不加TCE)和共代谢条件下基质的降解动力学进行了研究,结果表明在两种情况下代谢基质的降解均符合一级动力学方程。通过对TCE和共代谢基质速率常数的比较,得出如下结论:苯酚是最有效的共代谢基质,其次是甲苯、苯;氯苯不宜作为TCE的共代谢降解的基质。经研究化合物的分子结构和生物降解性的关系得出,共代谢基质的空间参数是影响共代谢降解的主要因素。在实验室条件下研究了TCE在灭菌污泥和活性污泥中的挥发模型。由于生物降解的作用,活性污泥中TCE的挥发速率常数明显低于灭菌污泥中对应的数值;25℃时两体系中TCE的挥发速率常数均与该温度下TCE在水溶相中的挥发速率常数在一个数量级上,这说明在含有污泥的溶液体系中挥发模型同样适用。

论文目录

• 第一章 概述
• 1.1 三氯乙烯的来源及危害
• 1.2 三氯乙烯的修复技术
• 1.2.1 物理法
• 1.2.2 化学法
• 1.2.3 生物法
• 1.3 三氯乙烯好氧共代谢的国内外研究进展
• 1.3.1 共代谢基质、微生物、酶
• 1.3.2 好氧共代谢的机理
• 1.3.3 三氯乙烯降解动力学
• 1.4 本研究的目的、内容和意义
• 第二章 好氧活性污泥的驯化及分析方法
• 2.1 活性污泥的驯化
• 2.1.1 活性污泥的来源
• 2.1.2 活性污泥驯化的目的
• 2.1.3 共代谢基质的选择
• 2.1.4 好氧活性污泥的驯化方法
• 2.2 分析方法
• 2.2.1 瓦呼仪的工作原理
• 2.2.2 瓦呼仪实验材料
• 2.2.3 瓦呼仪实验方法
• 2.2.4 分析方法
• 2.3 活性污泥驯化的实验结果
• 2.3.1 共代谢基质在其驯化后的活性污泥中的降解特性研究
• 2.3.2 TCE 在不同共代谢基质驯化的活性污泥中的共降解特性研究
• 2.3.3 活性污泥驯化结果的比较
• 2.4 本章小结
• 第三章 TCE 好氧共代谢降解动力学的研究
• 3.1 TCE 为唯一碳源的降解动力学
• 3.2 甲苯与TCE 共代谢的降解动力学
• 3.2.1 甲苯的降解动力学
• 3.2.2 甲苯TCE 共代谢时TCE 的降解动力学
• 3.3 苯与TCE 共代谢的降解动力学
• 3.3.1 苯的降解动力学
• 3.3.2 苯TCE 共代谢时TCE 的降解动力学
• 3.4 氯苯与TCE 共代谢的降解动力学
• 3.4.1 氯苯的降解动力学
• 3.4.2 氯苯TCE 共代谢时TCE 的降解动力学
• 3.5 苯酚与TCE 共代谢的降解动力学
• 3.5.1 苯酚的降解动力学
• 3.5.2 苯酚TCE 共代谢时TCE 的降解动力学
• 3.6 苯甲酸与TCE 共代谢的降解动力学
• 3.6.1 苯甲酸的降解动力学
• 3.6.2 苯甲酸TCE 共代谢时TCE 的降解动力学
• 3.7 苯胺与TCE 共代谢的降解动力学
• 3.7.1 苯胺的降解动力学
• 3.7.2 苯胺TCE 共代谢时TCE 的降解动力学
• 3.8 TCE 共代谢降解实验结果分析与讨论
• 3.8.1 降解速率常数的比较
• 3.8.2 降解机理的探讨
• 3.9 本章小结
• 第四章 活性污泥中TCE 的挥发模型初探
• 4.1 挥发的理论基础
• 4.2 溶液中TCE 挥发速率的估算
• 4.3 实验室中TCE 的挥发模型
• 4.3.1 灭菌污泥中TCE 的挥发速率
• 4.3.2 活性污泥中TCE 的挥发速率
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论和建议
• 5.1 结论
• 5.2 建议
• 致谢
• 参考文献