甲苯是重要的化工原料,是基本有机原料之一,从甲苯中可以衍生出许多种化工原料,同时,甲苯又有毒性,会对中枢神经产生影响,从而造成对人身体的伤害。 本研究以甲苯为目标污染物,从核心动力微生物菌种进行研究,在收集与整理大量微生物降解理论资料的基础上,研究了VOCs降解菌的驯化、培养及降解性对比；在接近于工业应用的非稳态条件下,以单一纯菌种恶臭假单胞菌、城市污水厂活性污泥、焦化厂活性污泥与驯化后的高效降解菌作为菌源,进行了生物滴滤装置的挂膜启动及处理工艺研究,验证纯菌种挂膜启动和错流操作方式的可行性；利用分子生物学手段建立了总细菌和恶臭假单胞菌细菌丰度的标准曲线；通过对生物膜微观结构进行扫描电镜观察,提出了生物滴滤法去除甲苯的机理过程,从微观生物膜上的气相扩散和膜中的代谢反应、宏观浓度梯度在反应器长度上的变化出发,建立了数学动力学模型。 实验结果表明： 底物的接种量会影响反应速度以及菌种的降解性能,不同的菌种会对应一个最佳的接种量； 在接近于工业化应用的非稳定条件下,以未经过目标污染物甲苯驯化的具有降解能力的纯菌种恶臭假单胞菌作为菌源启动生物滴滤塔是可行的,最大体积去除负荷为105.35 g·m-3·h-1;漫灌冲洗法和调整营养液加入量可以去除部分多余生物膜,控制生物膜的增长,保证滤塔内生物量保持较长时间的稳定；通过在进气截面上进行填料大小极配,来进行气体在反应器内的再分布,解决中心气速高,两侧低的问题； 在环境温度、湿度变化,昼夜温差较大,进口甲苯浓度波动的情况下,以单一底物甲苯驯化后的纯菌种恶臭假单胞菌作为菌源,采取错流式生物滴滤反应器处理甲苯废气是可行且有效的,挂膜启动仅需要7天,挂膜速度很快且较为稳定,最大体积去除负荷为276.62g·m-3·h-1:错流式生物滴滤装置的设备结构和操作方式的改变提高了反应器的有效降解空间,较好地调节了反应器内的湿度,生物膜分布比较均匀,更适于实际工业中排放的以大气量、低浓度为特点的挥发性有机废气的治理；采取控制营养液温度的控制策略,可以有效调整反应器温度,从而提高反应器去除效率,在环境温度为17℃左右时,控制营养液温度为28-34℃,反应器的去除效果较好且稳定；温度、氮源以及生物膜量对反应器去除效率的影响是相对比较大的； 利用分子生物学手段可以有效地对反应器内细菌丰度的变化进行检测,为运行阶段菌源补充提供了重要的依据； 生物膜内不仅有细胞物质,而且还存在大量微孔结构,生物质的分布呈现非均匀性,生物膜的微孔结构在一定程度上起到了输送氧的功能；根据得到的模型可知,甲苯浓度在填料层长度方向上的分布呈指数曲线分布,对下一阶段的研究奠定了基础。
- 作 者：
- 张书景
- 学科专业：
- 环境工程
- 授予学位：
- 博士
- 学位授予单位：
- 北京工业大学
- 导师姓名：
- 金毓峑
- 学位年度：
- 2008
- 研究方向：
- 语 种：
- chi
- 基金项目：
