零价铁强化喹啉厌氧降解产甲烷及其微生物群落结构解析

发布时间：2017-12-14 12:28

  本文关键词：零价铁强化喹啉厌氧降解产甲烷及其微生物群落结构解析

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【摘要】：喹啉是一种常见的难降解性含氮杂环化合物,可以导致畸形、癌变和突变。随着工业进程的飞速发展,喹啉广泛存在于焦化废水和印染废水中,已经成为土壤和水环境中主要的污染物,对人类的健康和动植物的生长有着巨大的危害作用。对含喹啉废水的处理有三种传统的方法:物理法、化学法和生物法;然而他们都各自有着一些致命的缺点:物理法不能将喹啉转化为无毒无害的物质,只是在相的水平上对其进行转变;化学法虽然降解速率快,但是其操作复杂,成本很高,无法在工程中大面积应用;而生物法降解喹啉时存在由于水解速率受限而进一步导致生物处理效能较低的瓶颈问题。零价铁(ZVI)是一种价格低廉且不引起二次污染的还原剂,它不仅可以调节环境中pH值使其保持稳定,还可以为微生物的生长提供电子,这些特质为其促进厌氧微生物降解喹啉提供了理论上的可行性。因此本研究提出了将零价铁与厌氧微生物耦合来处理含喹啉废水的方法。本文主要探究零价铁-厌氧微生物耦合体系(ZVI-AD)中工艺参数(初始pH值和ZVI投加量)的最优值,并研究了在最佳条件下,铁的不同种类在喹啉降解和产甲烷过程中,一些关键参数的变化趋势;最后通过高通量测序技术分析了微生物群落结构组成,以期探究铁的不同种类促进厌氧微生物降解喹啉的潜在机理,主要得出如下结论。(1)ZVI-AD耦合体系的初始pH值分别为6.5、7.0、7.5、8.0和8.5时,96h后的喹啉降解率依次为63.3%、71.3%、76.7%、70%、64.6%,故ZVI-AD耦合体系的最佳初始pH值为7.5。(2)ZVI-AD耦合体系中ZVI投加量分别为0g/L、1g/L、2g/L、3g/L、4g/L、5g/L时,经过96h,喹啉的降解率依次为50.6%、71.6%、78.9%、88.6%、76.2%、70.3%,得出ZVI最佳投加量为3g/L。(3)将铁的不同种类(铁粉、铁屑、生锈铁屑)与厌氧微生物组成耦合体系中,喹啉的降解率依次为74.1%、82.9%、90.1%,甲烷的产量依次为8mL、17.5mL、26.9mL。可以看出生锈铁屑促进厌氧微生物降解喹啉及产甲烷效果最好,铁屑次之,最后是铁粉。(4)采用高通量测序技术分析了空白组和实验组(单独AD体系、三种铁的不同种类体系)的微生物群落结构组成,结果显示,单独AD和耦合体系的微生物群落结构有较大差异,耦合体系中与喹啉降解有关的微生物菌属含量明显得到增加,这也从本质上解释了外加ZVI促进厌氧微生物降解喹啉的思路是合理可行的。另外在门、纲、属的水平上,对比分析铁粉、铁屑和生锈铁屑实验组发现,三个实验组对细菌群落的影响各不相同。
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：X703;X172

【参考文献】

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1 徐伟超;吴翠平;张玉秀;张琪;张怡鸣;;喹啉降解菌Ochrobactrum sp.的好氧降解特性及其在焦化废水中的生物强化作用[J];环境科学;2017年05期

2 杨中U，

本文编号：1287908