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生物滴滤工艺净化H2S废气的性能及微生物种群结构研究

2020-12-11阅读(936)

生物滴滤工艺净化H2S废气的性能及微生物种群结构研究

论文摘要

本研究中均采用自制的聚氨酯小球为填料的板式生物滴滤塔（PTBTF）与普通生物滴滤塔（BTF）净化H2S废气,比较两套系统的挂膜启动时间及对H2S的降解性能等各种特性。结果表明,采用气液相联合方法,PTBTF系统和BTF系统分别在14d和17d内完成挂膜；两塔挂膜完成后电镜分析表明,挂膜前后填料表面明显形成微生物膜,主要以短杆菌和丝状菌为主。在H2S进气负荷为65.7～1987.5mg·m-3、EBRT为3.3-6s的条件下,两塔均有较好的去除效果,当H2S去除率≥90%时,PTBTF系统和BTF系统的去除负荷随EBRT（3.3～6s）的增加而增大。通过荧光染色观察填料上的细胞数,发现在挂膜阶段微生物数量增长明显,PTBTF系统第125d上层、中层和下层填料上的菌落数（以干填料计）分别达到了1.29x107、5.47x108和1.07x109个·g-1；BTF系统第125d上层、中层和下层填料上的菌落数分别达到了2.49×108、5.56×108和1.08×109个·g-1。压降和负荷冲击考察情况表明,两塔压降均不大,但BTF系统的总体压降略大于PTBTF系统,PTBTF系统抗负荷冲击能力较BTF系统好。通过对产物的分析,确定两塔降解H2S后主要产生S042-和单质硫。PTBTF系统和BTF系统降解H2S的过程符合Michaelis-Menten模型,相关系数（R2）分别为0.992和0.962；PTBTF系统和BTF系统单位生物滴滤塔体积最大降解速率rmax分别为4219.4和632.9g·m-3·h-1；气相表观半饱和常数Ks分别为2.152和0.306g·m-3。进口负荷、进口浓度、EBRT、填料湿度、营养循环液中的pH、营养循环液喷淋量均对两塔去除H2S的效果有一定的影响。长期（120d）饥饿状态后重新启动系统。当进口H2S为浓度为400mg·m-3、EBRT为5s的条件下,PTBTF系统第10d,对H2S的去除率达到98.7%,去除负荷为257.1g·m-3·h-1; BTF系统第12d,对H2S的去除率达到90.6%,去除负荷为225.1g·m-3·h-1。PCR-DGGE指纹图表明,两塔在挂膜期间微生物种群和结构均发生了较为复杂的变化,PTBTF系统和BTF系统在稳定运行阶段微生物种群和结构均具有高度稳定性。DGGE条带回收的DNA测序结果表明,在PTBTF系统内,主要优势菌群有Acidithiobacillus thiooxidans, Pseudomonas fluorescens, Uncultured gamma proteobacterium, Amorphus, Ochrobactrum anthropi, Achromobacter piechaudii等；而在BTF系统内,其主要优势菌群有Uncultured Acidithiobacillus, Frateuria, Uncultured bacterium, Pseudaminobacter, Methylosinus, Achromobacter xylosoxidans等,两塔优势菌群种类有所不同。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 1.1 课题研究背景
  • 1.1.1 恶臭的概念
  • 1.1.2 恶臭的来源
  • 1.1.3 恶臭的阈值和检测限
  • 1.1.4 恶臭对人体健康的危害
  • 2S的物理化学性质及其危害'>1.1.5 恶臭中H2S的物理化学性质及其危害
  • 1.2 传统的恶臭气体污染治理技术及其应用
  • 1.2.1 物理法
  • 1.2.2 化学法
  • 1.2.3 生物法
  • 2S臭气技术研究进展'>1.3 生物法净化H2S臭气技术研究进展
  • 1.3.1 生物法净化工业废气的技术原理
  • 1.3.2 废气生物处理工艺设备
  • 1.4 生物法除臭的意义
  • 1.4.1 生物法除臭的优点
  • 1.4.2 生物法除臭亟待解决的问题
  • 1.5 PCR-DGGE技术及其在微生物生态学中的应用
  • 1.5.1 PCR-DGGE技术的基本原理
  • 1.5.2 PCR-DGGE技术在生物处理研究中的应用
  • 1.6 课题研究意义及内容
  • 1.6.1 课题研究意义及目的
  • 1.6.2 课题研究内容
  • 1.6.3 课题创新之处
  • 1.6.4 课题来源
  • 第二章 材料与方法
  • 2.1 实验材料
  • 2.1.1 实验试剂
  • 2.1.2 实验仪器
  • 2.1.3 活性污泥及其挂膜驯化
  • 2.1.4 生物填料的选择
  • 2.1.5 营养循环液的配制
  • 2.1.6 PTBTF和BTF实验装置
  • 2.2 PTBTF和BTF参数与填料特性参数
  • 2.2.1 PTBTF和BTF的基本参数
  • 2.2.2 PTBTF和BTF生物填料的特性参数
  • 2.3 分析监测项目与方法
  • 2.3.1 工艺参数测定方法
  • 2.3.2 微生物相分析方法
  • 2.3.3 PCR-DGGE分子生物学分析方法
  • 2S挂膜启动研究'>第三章 PTBTF和BTF净化H2S挂膜启动研究
  • 3.1 去除率考察
  • 3.2 填料生物膜菌落数考察
  • 3.3 压降考察
  • 3.4 微生物相考察
  • 3.5 硫形态变化考察
  • 3.6 本章小结
  • 2S稳定运行研究'>第四章 PTBTF和BTF净化H2S稳定运行研究
  • 4.1 去除性能考察
  • 4.2 填料生物膜菌落数考察
  • 4.3 压降变化情况考察
  • 4.4 耗氧速率考察
  • 4.5 硫形态变化考察
  • 4.6 单质硫含量变化考察
  • 4.7 动力学考察
  • 4.8 硫平衡初步考察
  • 4.9 本章小结
  • 2S影响因素研究'>第五章 PTBTF和BTF净化H2S影响因素研究
  • 5.1 进气负荷对去除效果的影响
  • 5.2 进气浓度和EBRT对去除效果的影响
  • 5.3 进气负荷冲击对去除效果的影响
  • 5.4 填料层湿度对去除效果的影响
  • 5.5 填料层pH对去除效果的影响
  • 5.6 营养循环液喷淋量对去除效果的影响
  • 42-浓度对去除效果的影响'>5.7 营养循环液中的SO42-浓度对去除效果的影响
  • 5.8 长期饥饿状态对去除效果的影响
  • 5.9 本章小结
  • 第六章 PTBTF和BTF内微生物群落变化及多样性分析
  • 6.1 PCR-DGGE技术对生物滴滤塔内微生物的16S rDNA的指纹分析
  • 6.1.1 填料生物膜样品基因组DNA的检测
  • 6.1.2 填料生物膜样品PCR产物检测
  • 6.1.3 填料生物膜样品的DGGE分析
  • 6.2 PTBTF和BTF内微生物种群多样性分析
  • 6.3 本章小结
  • 第七章 结论与建议
  • 7.1 结论
  • 7.2 建议
  • 参考文献
  • 致谢
  • 攻读学位期间发表的学术论文目录

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