零价铁—微生物—活性炭耦合固定化颗粒去除地下水中三氯乙烷

【摘要】：氯代烃作为工业清洗剂广泛使用,因管理和储存不当,造成严重的地下水污染问题。生物修复技术是应用广泛的地下水处理技术其经济有效,且无二次污染,但不足是反应速率低,修复时间较长,故向微生物体系中加入零价铁用以强化降解是目前的研究热点。本研究将零价铁、厌氧微生物和活性炭制备成耦合固定化小球,考察小球对三氯乙烷的还原转化效果,并将其应用到地下水污染处理中。本文采用活性污泥和污染场地地下水中的微生物菌种经过驯化,通过包埋法将其固定在用聚乙烯醇、海藻酸钠和活性炭制成的凝胶小球内。当活性炭浓度在1.0%(w/v)时,小球的机械强度最佳,并且小球在TCA浓度为160mg/L的模拟地下水中重复使用6次,表现出良好的重复使用性。其次,在耦合作用研究中发现,零价铁和微生物共同作用时TCA转化速率是单独零价铁作用的1.5倍、单独微生物作用的2.3倍,说明零价铁和微生物有明显的协同强化作用。同时分析零价铁形态的变化,发现腐蚀产物多为FeS和FeC03。分析小球中微生物群落结构,发现主要菌群有Gammaproteobacteria、Betaproteobacteria其中克隆子FeCl、FeC3和FeC8具有脱氯功能的菌株明显得到富集,其他具有硫酸盐还原和零价铁还原功能的菌株也存在小球中。 【关键词】：1 1 1-三氯乙烷 微生物固定化 零价铁 厌氧微生物降解
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：X523
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 前言10-22
• 1.1 课题来源和研究背景10-11
• 1.1.1 课题来源10
• 1.1.2 研究背景10-11
• 1.2 地下水氯代烃污染物污染现状11
• 1.3 氯代有机物的厌氧生物降解机制研究11-13
• 1.3.1 还原脱氯机制11-12
• 1.3.2 共代谢机制12-13
• 1.3.3 氯代有机化合物降解菌13
• 1.4 微生物固定化技术13-17
• 1.4.1 固定化方法14-15
• 1.4.2 固定化材料15-16
• 1.4.3 固定化生物技术的应用16-17
• 1.5 零价铁还原技术研究进展17-19
• 1.5.1 零价铁还原技术反应机理17-18
• 1.5.2 零价铁与厌氧微生物耦合技术研究18-19
• 1.6 研究目的及意义19-20
• 1.6.1 研究目的19-20
• 1.6.2 研究意义20
• 1.7 研究内容20-21
• 1.8 技术路线图21-22
• 第2章 实验材料与分析方法22-31
• 2.1 实验器材与试剂22-25
• 2.1.1 实验试剂22-23
• 2.1.2 试剂配制及保存23-24
• 2.1.3 培养基的配置24-25
• 2.2 主要实验装置及仪器25-28
• 2.2.1 实验仪器25-26
• 2.2.2 实验装置26-28
• 2.3 三氯乙烷的分析方法28-31
• 第3章 三氯乙烷厌氧降解菌的富集筛选及其降解特性31-34
• 3.1 研究背景31
• 3.2 材料方法31-32
• 3.2.1 菌种来源31
• 3.2.2 试验装置31-32
• 3.2.3 污泥的驯化32
• 3.3 结果与讨论32-33
• 3.3.1 厌氧污泥连续驯化试验32-33
• 3.4 本章小结33-34
• 第4章 微生物-ZVI-活性炭固定化小球的制备及其特性34-44
• 4.1 研究背景34
• 4.2 材料方法34-36
• 4.2.1 实验材料34
• 4.2.2 多孔炭的预处理34
• 4.2.3 ZVI酸洗预处理34
• 4.2.4 小球的固定化方法34-35
• 4.2.5 小球机械强度试验35
• 4.2.6 小球降解性能的测定35
• 4.2.7 小球复利用性和耐受性试验35-36
• 4.3 结果与讨论36-43
• 4.3.1 小球结构性能单因素试验36-38
• 4.3.2 小球降解性能单因素试验38-40
• 4.3.3 全因子试验40-41
• 4.3.4 扫描电镜表征41-42
• 4.3.5 小球重复利用性和耐受性42-43
• 4.4 本章小结43-44
• 第5章 微生物-ZVI-活性炭固定化小球去除TCA的机理研究44-56
• 5.1 研究背景44
• 5.2 材料方法44-47
• 5.2.1 零价铁和微生物协同强化试验44
• 5.2.2 微生物基因组DNA提取及纯化44-45
• 5.2.3 PCR扩增体系及参数设置45-46
• 5.2.4 克隆46-47
• 5.2.5 铁形态变化47
• 5.3 结果与讨论47-54
• 5.3.1 零价铁和微生物协同强化试验47-48
• 5.3.2 16S rRNA基因的PCR扩增48-49
• 5.3.3 克隆文库法研究群落结构多样性49-51
• 5.3.4 零价铁腐蚀过程分析51-53
• 5.3.6 零价铁-微生物-活性炭固定化小球还原转化机制53-54
• 5.4 本章小结54-56
• 第6章 固定化小球对TCA的原位修复研究56-60
• 6.1 研究背景56
• 6.2 材料方法56-58
• 6.2.1 试验装置56-58
• 6.2.2 试验方法58
• 6.3 结果与讨论58-59
• 6.3.1 固定化小球污染场地原位试验58-59
• 6.4 本章小结59-60
• 第7章 结论与展望60-62
• 7.1 结论60-61
• 7.2 展望61-62
• 参考文献62-68
• 致谢68-69
• 硕士期间的相关研究论文及专利69

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