生物洗涤装置净化餐饮油烟污染物性能强化技术研究

来源 :桂林理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zengjinsongduanli
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针对生物洗涤装置净化油烟污染物存在效率不高、生化降解量偏低的问题,本论文在实验室规模上,从桂林市雁山镇污水处理厂取回的活性污泥进行驯化培养,通过添加不同填料或优势单菌协同洗涤液进行油烟污染物降解研究,强化其洗涤效果,确定最佳填料与优势单菌;制备高效吸附剂进行二级强化处理研究,进一步提高降解油烟污染物净化效率;同时,通过 GC/MS对油烟污染物和洗涤液中微生物降解油烟的代谢产物进行组分分析,确定各成分的处理效果,并对油烟污染物降解高效菌株进行分子生物学鉴定。主要结论如下:  通过驯化污水处理厂的活性污泥25 d后,VSS/SS值由71%减小到64%,油烟污染物洗涤去除率达到80%以上,液相油烟污染物在前12 h时降解速率最大,可达0.558 mg·L-1·h-1,比降解速率为0.001699 mg(油)·mg-1(菌)·h-1。通过GC-MS对初始油烟组分共解析出36中化合物,其中醛类8种、酸类7种、醇类5种,共占总质量分数的73%,为油烟污染物的主要成分;对洗涤液相组分解析出正己醇、十五烷、8-十七烷烯、正己酸、庚酸、(E)-11-二十烯酸、雌一醇、Dasycarpidan-1-甲醇醋酸酯等主要微生物的代谢产物。  对3种填料(滤泥、油茶壳、油茶果壳炭)协同洗涤液强化生物降解油烟污染物进行动力学实验研究,发现其降解油烟的一级降解速率常数分别为0.000043、0.000060、0.000061 L·mg-1(菌)·h-1,最大比降解速率分别为0.0110、0.0098、0.0174 mg(油)·mg-1(菌)·h-1,一级降解反应的液相油烟浓度分别为255.50、163.29、288.19 mg·L-1。  对投加5种优势菌(空白、黑曲霉、白腐菌、铜绿假单胞菌、地衣芽孢杆菌、施氏假单胞菌)协同强化洗涤液生物降解油烟污染物进行动力学研究,发现其降解油烟的一级降解速率常数分别为0.000048、0.000051、0.000050、0.000052、0.000052、0.000051 L·mg-1(菌)·h-1,最大比降解速率分别为0.0109、0.0249、0.0124、0.0181、0.0205、0.0144 mg(油)·mg-1(菌)·h-1,一级降解反应的液相油烟浓度分别为228.12、491.71、247.79、351.25、393.98、282.28 mg·L-1。  利用扫描电镜、傅里叶红外光谱FT-IR、X-射线粉末衍射、N2吸附-脱附对吸附材料结构进行性能分析表征,结果表明,羟基自由基改性材料的孔隙结构部分被覆盖,不含铁矿物晶体,表面产生了大量的羰基、羧基基团,能够有效的改善油茶果壳炭的吸附效果;油茶果壳炭改性前后比表面积分别为1244 m2/g、167 m2/g,平均孔径分别为3.284 nm和4.021 nm。  对三种材料的穿透曲线和油烟吸附量进行对比,确定改性油茶果壳炭(COSC-1)为最佳吸附剂。探讨油烟入口浓度、体积空速和吸附床层高度因素对穿透曲线和吸附容量的影响。结果表明,在油烟浓度在50-130 mg/m3递增过程中,其吸附量先增后减,吸附量在90mg/m3达到最大为44.20mg/g;体积空速2100-6400 h-1递增过程中,其吸附量逐渐减小,吸附量在2100 h-1时达到最大为71.13mg/g;床层厚度在10-50cm范围时,其吸附量逐渐增加,吸附量在50 cm时达到最大为71.15 mg/g;通过GC-MS分析得知仍存在部分烷烯烃类、醇类等化合物吸附效果较低。  根据各高效菌株形态特征、序列同源性比较及系统发育树鉴定,菌株XJ01、XJ02分别与产碱杆菌属(Alcaligenes sp.)、梭状芽胞杆菌群(Lysinibacillus fusiformis group)同源性最高均达到100%;菌株ZJ01、ZJ02分别与产红青霉群(Penicillium rubens group)、枝孢霉(Cladosporium halotolerans)同源性最高均达99%。
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