二氯甲烷生物法降解.ppt

二氯甲烷的生物法处理研究 主要内容 课题研究意义 二氯甲烷 DCM 是一种被广泛应用于工业中的有机溶剂 它主要用作生产三醋酸纤维胶片 即电影胶片 照相片 X光片 的原料 其次用作脱漆剂和医药生产的萃取剂 金属脱脂脱漆 粘合剂 农药 化工生产等领域 1 随着城市化 工业化进程的不断加快 二氯甲烷的需求量日益增加 DCM具有生物积累性和生物毒性 及可能导致红细胞发生癌变 美国等将二氯甲烷列为可疑致癌物 A2 2 已被美国环保署 EPA 列为129种优先控制的有毒污染物名单之中 3 课题研究意义 由于DCM在环境中具有累积性和可持续性 对人类生活的环境产生重大的负面影响 近年来越来越受到人们的关注 已被美国环保署 EPA 列为129种优先控制的有毒污染物名单之中 4 研发出经济又有实效的处理DCM方法已经成为国际上环境污染控制技术领域的研究热点 也是当前和未来我国社会和经济发展所需要解决的重要和迫切的科学技术问题 国内外研究现状 二氯甲烷降解技术比较 国内外研究现状 好氧颗粒污泥 微生物在特定环境下自凝聚 增殖形成的高活性的粒状聚集体 特点 结构致密 具有一定的颗粒强度 沉降性能优异 生物量丰富 丰富的微生物相 形成高效代谢网络 将好氧颗粒化技术应用于氯苯胺类有毒物质的高效降解具有独特的优势 有望实现该类有毒物质的高效生物降解 国内外研究现状 高浓度有机废水处理 除氮方面的应用 除磷方面的应用 有毒有机物降解的应用 在高有机负荷条件下颗粒污泥通过水力剪切力与传质作用的增强来维持紧凑 致密的结构 COD去除率稳定在85 以上 Tayetal 2004 具有一定粒径的颗粒污泥内部存在DO浓度梯度 可依次形成好氧 缺氧获厌氧环境 构成同步硝化和反硝化的微观环境 Beunetal 2001 颗粒污泥结构致密 颗粒平均磷吸收率远高于普通EBPR工艺的除磷污泥 Cassidyetal 2005 以葡萄糖为共代谢基质 用序批式气提生物反应器处理氯苯胺类有机废水 氯苯胺的去除率能达到99 9 以上 朱亮等 2005 研究内容 体系微生物群落变化分析 好氧颗粒污泥系统稳定运行过程中微生物菌群的多样性及稳定性 不同负荷培养下好氧颗粒污泥微生物群落结构的变化 高效降解菌选育及特性研究 好颗粒污泥的形成及其特性 颗粒污泥评价指标 微生物量浓度 污泥体积指数 沉降速度 颗粒污泥直径变化 氯苯胺去除效果评价 氯苯胺的进出水浓度 反应器内pH值Cl TOC值的变化 筛选氯苯胺类混合物的高效降解菌菌株种属及降解特性分析检测菌株降解氯苯胺过程的中间产物 双加氧酶活性 分析氯苯胺可能的降解途径 实验方案 反应器尺寸 工作容积 4L内径 8cm总高度 92cm 运行参数 进水 5min排水 5min沉淀 10min曝气 2140min 接种污泥 中石化镇海炼化曝气池活性污泥 废水 人工配制模拟废水 进水浓度为400mg L 对氯苯胺 间氯苯胺 邻氯苯胺质量比 2 3 3 1 空气泵 2 气体流量计 3 反应器 4 恒温水浴 5 蠕动泵 6 7 储水罐 8 恒流泵 9 PLC时间控制器 实验装置示意图 1 反应器启动 研究方案 2 好氧颗粒污泥培养及氯苯胺降解评价 污泥外观观察 颜色 形状 粒度分布生物量 混合液悬浮固体 MLSS 浓度 混合液挥发性悬浮固体 MLVSS 浓度沉降性能 污泥体积指数 SVI 沉降速度 反应器污泥驯化 污泥评价 氯苯胺降解及矿化情况 污泥颗粒化过程中氯苯胺进出水浓度 Cl 及TOC变化情况 运行至不同时期一个周期内氯苯胺 TOC Cl NH4 N及NO3 变化规律 氯苯胺类混合物的降解模式 考察在一元 二元或三元混合底物中好氧颗粒污泥对该类物质的降解优先顺序 研究方案 3 不同时期好氧颗粒化体系微生物群落变化分析 提取不同时期的污泥样品 提取总DNA 16srDNA的PCR扩增 DGGE分析 取稳定运行期不同运行时间的污泥样品 比较不同样品的DGGE指纹图 研究颗粒污泥中微生物种群的多样性和稳定性 确定关键微生物群落 不同负荷培养下好氧颗粒污泥微生物群落结构的变化 研究方案 取单菌落 检测降解效率 分离纯化 驯化后污泥 玻璃珠 振荡30min 稀释涂布 MM培养基 氯苯胺为唯一碳源 培养箱培养 挑选菌落划线分离 高效降解菌株 4 氯苯胺高效降解菌株的筛选 研究方案 5 氯苯胺高效降解菌株特性研究 高效降解菌 16srDNA PCR扩增测序 BIOLOG确定菌株种属 一元 二元及三元混合体系中降解动力学研究 不同氯苯胺浓度下菌株的生长曲线 衰亡系数及产率系数研究 第二碳源及氮源对菌株降解氯苯胺性能的研究 邻苯二酚双加氧酶活测定 静息细胞法探索菌株的代谢途径 课题拟解决的关键问题 在已有好氧颗粒污泥研究基础上 通过控制运行条件 培养好氧颗粒污泥体系 实现氯苯胺类混合物的高效降解 筛选获得氯苯胺类混合物的高效降解菌株 探讨其对氯苯胺类混合物的降解特性 高效降解菌株对氯苯胺类混合物的代谢途径的研究 课题创新之处 首次以氯苯胺类混合物为唯一碳源和氮源 在SBR反应器中成功实现好氧污泥颗粒化 有望实现氯苯胺类混合物的高效生物降解 筛选得到氯苯胺类混合物的高效降解菌株 分析菌株的降解特性及对氯苯胺类物质的代谢途径 为深入探讨好氧颗粒污泥体系关键微生物种群的功能化模式奠定基础 课题研究进度安排 2008年8月 2008年10月 试验方案设计 反应器装置设计及搭建 建立目标污染物的分析测试方法 2008年10月 2009年2月 驯化污泥作为接种污泥 启动反应器并进行相关工艺参数测定 进行DNA提取及PCR扩增实验 并进行DGGE