典型行业恶臭废气的污染特征及其生物降解研究

发布时间：2020-05-21 19:14

【摘要】：恶臭污染是目前全世界存在的一种很严重的大气污染问题,这种污染给人们的生活、学习和工作带来了很大的影响,严重影响了人们的身心健康。恶臭污染物种类繁多,来源广泛,其中含硫恶臭污染物是环境中影响较大的主要污染物,它们的嗅觉阈值极低,且极具难闻的气味。因此,对该类污染物的去除是势在必行的,在各类污染物的去除方法中,生物法降解恶臭有机废气受到更加广泛的关注和应用,这是由于生物法降解恶臭废气相比其他方法具有更大优势。本研究检测分析了垃圾中转站和垃圾压缩站的恶臭气体排放情况;并将喷淋塔-生物过滤塔联用装置应用于纺织印染废水处理厂处理排放的废气,从恶臭废气的污染状况和净化及其生物过滤塔塔中的微生物群落等方面进行分析研究;最后以含硫恶臭污染物为底物分离纯化了一株高效降解菌,并研究其降解性能。主要的研究内容和结果如下:(1)对广州市某垃圾中转站和垃圾压缩站对居民生活垃圾释放的恶臭气体进行监测分析,发现两站恶臭物质相同组分浓度均大致相同,高浓度组分为NH_3、NO、N_2和HCl,浓度高达几百个ppb;其他含硫化合物、酸类、酮类和醛类等浓度较低。在两站所研究恶臭物质中NH_3浓度平均占比达到47.9%,NO平均占比23%,N_2平均占比18.5%,HCl平均占比6.9%,而其他类恶臭成分总平均占比仅约3.75%。说明两站中生活垃圾产生的主要恶臭物质为含氮化合物。(2)将喷淋塔-生物过滤塔联用装置用于广东省某大型印染厂废水所释放的恶臭气体进行进化研究。发现其挥发性有机物(VOCs)成分中占比最大的是含氮、含氧类化合物(NAOCCs),达到85.1%;其次是脂肪烃类(AIHs)为7.05%,芳烃类(AHs)6.3%和卤代烃类(HHs)1.53%。经过装置连续运行处理90天后,各组分NAOCCs,AIHs,AHs和HHs的平均去除率分别为66.7%,67.9%,11.7%和52.08%,说明联用装置能有效的去除VOCs。同时通过毒性评估发现,在未经处理第1天,第20天,第90天的样品的癌症风险比大于1,对工人表现出潜在的癌症风险,而经ST-BF处理过后所有研究的VOC癌症风险大大降低,该联合技术能大大降低排放的VOCs带来的癌症风险。对所得微生物群落的进一步研究,发现变形菌门Proteobacteria是VOC的主要降解菌门,嗜酸硫杆菌Acidithiobacillus是VOC降解过程中的优势菌种。微生物群落的变化与排放的VOCs显著相关。(3)从广州某垃圾填埋场渗滤液中分离纯化筛选出了一株能同时降解乙硫醇和二甲基二硫醚的高效降解菌种,经生理生化鉴定和16s rRNA分析该菌株属于革兰氏阳性菌,与Lysinibacillus fusiformis在同一分支,且同源性为100%,属于纺锤形赖氨酸芽孢杆菌,我们最终将其命名为纺锤形赖氨酸芽孢杆菌Lysinibacillus fusiformis GDUTAN6。该菌种最适合的生长温度为35°C,最适pH为7,在转速为200 rpm与250 rpm时降生长最为良好。乙硫醇初始浓度为5 ppm,经过120 h降解,降解率可达93.17%;二甲基二硫醚初始浓度为75 ppm,经过68 h降解,降解率可达100%。
【图文】：

均匀分布,细菌群落,挥发性有机化合物,生物群落

图 3-13 PCA 分析 ST-BF 处理前后的 VOCs 变化Fig. 3-13 PCAanalysis of VOCs changes before and after ST-BTFtreatm生物多样性物群落受周围环境的影响会发生变化，包括温度、pH、碳源等[85]。因为同的 VOCs 成分或者浓度下，生物群落也会发生相应的变化，，本实验测序分析，所得结果如下表 3-2 所示：第 1 天样品的 OUT 值高于 20 天表明在培养基上形成了明显不同的细菌群落。用每个样本中存在多少分度以及这些群的丰度是否均匀分布来评估多样性[86]。结果表明，AC数值在处理过程中降低，说明处理 VOCs 时微生物丰富度降低。Shannon类似的趋势，表明在处理器中含有的挥发性有机化合物会抑制部分细菌果反映在计算的 Simpson 指数中，其在 BF 的第 1 天为 0.4，并且远低于

相对丰度,热图,细菌,样本

图 3-14 样本细菌在门水平上的相对丰度的热图Fig. 3-14 Heat map of relative abundance of sample bacteria at the gate level由于 VOCs 是生物过滤塔提供的唯一碳源，因此在应变生长过程中会施加选择压导致某些属在存活菌株中占优势[20]。反应器中细菌群落微生物群落结构的变化（图）显示，第 1 天，第 20 天和第 90 天的 Acidithiobacillus 的相对丰度分别为 25.0%，%和 53.1％。此外，聚类分析表明，第 1 天和第 20 天的群落结构相似。还检测到 BF 的已知的降解芳烃细菌物种。例如，Novosphingobium（0.60％）是一种能够降酚，苯胺，硝基苯和菲等芳香族化合物的属。不动杆菌属是重要的土壤生物，有助香化合物的矿化。此外，Alicyclobacillus 属具有降解苯酚的能力，苯酚是甲苯的生解产物[84]。类似地，一些 Hyphomicrobium 菌株可以降解甲醛[88]。Do 等报道，dobacter 有助于去除猪粪中排放的有臭味的 VOCs[89]。因此，我们得出结论，变形 Proteobacteria 是 VOC 的主要降解菌门，嗜酸硫杆菌 Acidithiobacillus 是 VOC 降
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X512

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