【摘要】：焦化廢水中存在種類復(fù)雜的有機(jī)物,其中多環(huán)芳烴(Polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)作為其中優(yōu)先控制的持久性難降解有機(jī)污染物,由于其“致癌、致畸、致突變”的三致毒性效應(yīng)引起國內(nèi)外研究者的廣泛關(guān)注。在焦化廢水的生物處理過程中,具有強(qiáng)疏水性和難生物利用性的PAHs以較高的濃度不斷富集于各個工藝單元污泥中,導(dǎo)致外排污泥中PAHs濃度不斷升高,超過工業(yè)污泥回收利用標(biāo)準(zhǔn),含有高濃度PAHs的污泥經(jīng)傳統(tǒng)處理方法焚燒、填埋后,導(dǎo)致PAHs進(jìn)入自然環(huán)境,對地下水、土壤和空氣造成嚴(yán)重的二次污染。苯酚是焦化廢水中有機(jī)污染物的主要組成部分,也是生物處理過程中微生物主要可利用的碳源,對廢水中難生物降解污染物的去除有協(xié)同作用。為實(shí)現(xiàn)PAHs的高效生物降解,本文選取某焦化廢水處理工程好氧階段的污泥作為降解微生物來源,通過快速平板篩選法得到一株高效降解PAHs菌株N5,經(jīng)16S rDNA測序鑒定該菌株屬于寡養(yǎng)單胞菌屬(Stenotrophomonas sp.),以對高分子量PAHs苯并[a]芘(Benzo[a]pyrene,BaP)作為底物為例,通過添加苯酚等基質(zhì),研究實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化PAHs生物降解過程的可行性進(jìn)行降解研究,主要成果包括:(1)通過單因素實(shí)驗(yàn)和響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)優(yōu)化了N5菌株對BaP唯一碳源的降解實(shí)驗(yàn)的三個關(guān)鍵因素:培養(yǎng)溫度、初始pH值和接種量,在此基礎(chǔ)上,應(yīng)用Box-Behnken中心設(shè)計(jì)原理,結(jié)合響應(yīng)面分析法共設(shè)計(jì)三因素三水平17個實(shí)驗(yàn),其中包括了5次零點(diǎn)實(shí)驗(yàn)對BaP的降解實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行優(yōu)化,通過方差分析、模型的顯著性、因素的顯著性、因素之間交互作用等參數(shù)對模型有效性進(jìn)行了檢驗(yàn),得出最佳BaP降解條件為:培養(yǎng)溫度35.1℃,初始pH值7.5,接種量9.4%。在最佳條件下,N5菌在7天內(nèi)對BaP的降解率可以達(dá)到19.4%。(2)在最佳培養(yǎng)條件下,以萘、菲、熒蒽作為不同環(huán)數(shù)PAHs的代表化合物,得出在50 mg/L的初始濃度下,Stenotrophomonas sp.N5對三種PAHs 7天的日平均降解能力分別是3.28 mg/(L·d),2.53 mg/(L·d),0.96 mg/(L·d)。以BaP(初始濃度20mg/L)為唯一利用碳源的22天后的降解率可以達(dá)到46.8%,日平均降解能力為0.62 mg/(L·d),同時測定22天內(nèi)降解體系中的活菌量變化,作為培養(yǎng)周期內(nèi)評估菌株降解潛能的指標(biāo)。(3)考察了苯酚、葡萄糖和鼠李糖脂共代謝條件下BaP的生物降解性能,與對照組(48.6%)相比,添加三種碳源作為單基質(zhì)22天后分別提升BaP降解率至51.9%、60.9%和53.0%,電子傳遞活性值分別提高1.18倍、1.69倍、1.39倍。添加苯酚+鼠李糖脂和葡萄糖+鼠李糖脂雙基質(zhì),BaP降解率提升至64.9%和68.2%�？梢娛罄钐侵砻婊钚詣┳鳛樵鋈軇┡c苯酚和葡萄糖對BaP降解有協(xié)同促進(jìn)作用,而苯酚作為焦化廢水中主要污染物,可作為環(huán)境中已有的共基質(zhì)底物,在此基礎(chǔ)上,通過將鼠李糖脂表面活性劑添加到焦化廢水中,可以實(shí)現(xiàn)污泥中PAHs原位削減去除的倍增效應(yīng)。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：X784
【圖文】：

6種多環(huán)芳烴(PAHs)的結(jié)構(gòu)

華南理工大學(xué)工程碩士學(xué)位論文即為 PAHs 形成的主要機(jī)理。高溫中空間體積大的煤分子的單雙鍵三維裂解，產(chǎn)生分子質(zhì)量相對小的飽和或不飽和芳烴，小分子物質(zhì)在高溫中生成苯環(huán)數(shù)量少的低環(huán)芳烴。低環(huán)芳烴與焦化產(chǎn)生的其它不飽和烯烴縮高環(huán)芳烴。如圖 1-2 反應(yīng)過程為例，煤分子中含有的飽和芳烴熱解為 C的脫氫縮合反應(yīng)后生成苯乙烯，苯乙烯高溫下與其它不飽和分子聚合反 PAHs。[16,17]

圖 1-4 細(xì)菌降解 BaP 的可能途徑g. 1-4 Proposed pathways for degradation of BaP by bact質(zhì)強(qiáng)化降解研究 PAHs 分子內(nèi)苯環(huán)數(shù)量的增加，疏水性更強(qiáng)，更也更低。這些化合物的難利用性主要有兩個原代謝高環(huán)芳烴的酶系；二是高疏水性使得多數(shù)降。因此 Leadbetter 和 Foster[44]于 1959 年提解難降解物質(zhì)的酶，或者通過提供易降解碳源(eooxidation)是指微生物在利用其它碳源的同常被稱為共氧化，后來，Solem 對其內(nèi)涵進(jìn)行源和能源存在的條件下，微生物的酶活增強(qiáng)，代謝作用[45]。物代謝途徑比較簡單，一般通過雙加氧酶作用

【參考文獻(xiàn)】

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1 伍鳳姬;張夢露;郭楚玲;廖長君;陳梅芹;黨志;;菌源對多環(huán)芳烴降解菌的篩選及降解性能的影響[J];環(huán)境工程學(xué)報;2014年08期

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本文編號：2796242