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硝基芳香烃降解菌的分离鉴定和在炸药废水处理中的应用

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文摘

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第一章 前言

1.1 炸药废水的特征污染物及环境毒害作用

1.2 炸药废水的常规处理方法

1.2.1 物理方法

1.2.2 化学方法

1.2.3 生化法

1.3 炸药废水生化治理研究概况

1.4 硝基苯类污染物降解菌株的特征和多样性

1.5 硝基苯类污染物降解菌的固定化

1.5.1 固定化微生物载体的选择和种类

1.5.2 固定化微生物的制备方法

1.6 固定化高效降解菌株在炸药废水处理中的应用

1.6.1 固定化生物膜工艺的特点和优点

1.6.2 TNT炸药废水处理的工艺选择

1.7 本研究的目的、意义和主要研究内容

第二章 材料与方法

2.1 硝基苯类降解菌株的分离和鉴定

2.1.1 菌株分离

2.1.2 菌株的16S rRNA基因鉴定

2.2 菌株复配

2.2.1 实验材料

2.2.2 实验方法

2.3 复配菌株的生长条件实验

2.3.1 TNT测定

2.3.2 营养剂对复配菌株降解硝基类芳香族化合物的影响

2.3.3 氮源对复配菌株降解硝基类芳香族化合物的影响

2.3.4 温度对复配菌株降解硝基类芳香族化合物的影响

2.3.5 pH对复配菌株降解硝基类芳香族化合物的影响

2.3.6 溶解氧对复合菌群降解菌株降解硝基类芳香族化合物的影响

2.4 复配菌株的固定化

2.4.1 实验材料

2.4.2 实验方法

2.5 硝基芳香烃降解菌株在炸药废水生物处理中的应用(小试)

2.5.1 生物反应器设计

2.5.2 试验工艺

2.5.3 水质分析

2.6 炸药废水生物处理中试

2.6.1 实验材料

2.6.2 试验方法

2.7 生物系统所产生的污泥的分析

2.7.1 污泥数量比较

2.7.2 污泥毒性分析

第三章 结果与讨论

3.1 硝基芳香烃降解菌株的分离

3.2 硝基芳香烃降解菌株的16S rRNA基因鉴定

3.2.1 硝基苯芳香烃降解菌株的16s rRNA基因的PCR扩增

3.2.2 PCR产物的克隆

3.2.3 硝基芳香烃降解菌株16s rRNA基因的核苷酸序列分析

3.3 硝基芳香烃降解菌株的复配试验

3.4 复合菌株的生长条件实验

3.4.1 不同浓度营养剂的添加对复合菌株降解硝基类芳香族化合物的影响

3.4.2 不同氮源浓度对复合菌株降解硝基类芳香族化合物的影响

3.4.3 培养温度对复合菌株降解硝基类芳香族化合物的影响

3.4.4 pH对复合菌株降解硝基类芳香族化合物的影响

3.4.5 不同溶解氧对复合菌株降解硝基类芳香族化合物的影响

3.5 复合菌株的固定化

3.6 硝基芳香烃降解菌株在炸药废水生物处理中的应用(小试)

3.6.1 炸药废水处理的工艺路线

3.6.2 炸药废水的水质分析结果

3.6.3 生物反应器的挂膜试验

3.6.4 生物反应器的稳定运行

3.7 炸药废水处理的中试

3.7.1 中试设备构成

3.7.2 中试试验结果

3.8 生物系统所产生的污泥的分析

3.8.1 四套不同的生物系统污泥量的比较

3.8.2 污泥毒性的分析

第四章 结论

致谢

参考文献

个人简历和在学期间发表的学术论文

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摘要

从被炸药废水污染的土壤中分离到5株高效降解硝基芳香烃类化合物的菌株TD1、TD2、TD3、TD4和TD5。16S rRNA基因序列分析表明,TD1、TD2、TD3和TD4属于节杆菌属(Arthrobacter),TD5属于不动杆菌属(Acinetobacter)。菌株复配试验表明,TD1、TD2、TD3、TD4和TD5的比例为2:2:2:1:1时对炸药废水的CODcr和三硝基甲苯(TNT)去除率最好。对复合菌株的最佳生长条件,包括营养剂的添加,氮源的添加,最佳生长温度,最适pH范围和溶解氧(DO)范围做了研究。复合菌株的最适生长条件是,营养剂糖蜜的添加比例为1 mg/L,不需要补充外加氮源,最佳生长温度为25℃-35℃,最佳pH范围为7-8,最适溶解氧范围为2-5 mg/L。在复合菌株固定化的过程中比较了四种固定化载体的性能,实验结果表明由黑色聚氨酯泡沫和白色鲍尔环的组合载体比表面积最大,固定的生物量也最大,是最适合的复合菌株固定化的载体。
   在实验室小试过程中,将复合菌株的菌液按体积比为2%的比例投加到装有黑色聚氨酯泡沫和白色鲍尔环的组合载体的生物反应器中,用于处理炸药废水,在系统挂膜完成以后变换不同的水力停留时间(HRT),连续稳定运行59d后出水的CODcr去除率为85%以上,TNT浓度在0.5 mg/L以下。实验表明,用复合菌株处理炸药废水的最佳水力停留时间为72h。现场中试验证了小试过程对CODcr和特征污染物TNT的处理效果和最佳水力停留时间是可靠的。
   对在中试过程中生物系统产生的污泥进行了分析,结果表明使用黑色聚氨酯泡沫和白色鲍尔环的组合载体的固定化生物膜系统的污泥产量仅为普通生物系统的25%,并且所产生的生物污泥中不含有硝基苯类物质,证明污泥没有毒性,避免了对环境造成的二次污染,同时也减少了污泥处理费用。

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