题名生活垃圾填埋异味污染物识别及生物转化研究
作者杨凯雄
答辩日期2020-06
文献子类博士
授予单位中国科学院生态环境研究中心
授予地点北京
导师李琳
关键词生活 垃圾填埋, Vocs,二氯甲烷 ,生物滤池,电 活性菌生物反应器 municipal Solid Waste Landfill, Vocs, Dichloromethane, Biofilter, Electroactive Microorganisms Bioreactor
学位名称工学博士
其他题名Identification and bioconversion of odor pollutants from municipal solid waste landfills
学位专业环境工程
英文摘要

      生活垃圾填埋 过程 逸散的 挥发性有机物( volatile organic compounds,VOCs) 危害人体健康 、引起 恶臭污染 。本研究 针对生活垃圾填埋 VOCs污染 问题 ,解析 不同地区 典型 生活 垃圾填埋 VOCs的污染特征, 评价不同 VOCs的健康风险和嗅 觉影响, 建立模糊综合评价体系筛选优先控制 VOCs;分别 构建 功能菌 生物反应 器(生物滤池) 和电 活性菌 生物反应 器处理 目标污染物,考察 并比较 两种 生物 反 应体系 的运行性能 和微生物 特征 ,阐明生物降解过程的宏观动力学, 推测目标污 染物的降解途径, 将研发的 生物技术应用于 实际 VOCs处理 工程 。
      北方地区 典型 生活垃圾填埋场( N-SD)和南方地区 典型 生活 垃圾填埋场( S-DY)VOCs污染特征差异显著。 N-SD生活 垃圾填埋场 VOCs主要为 含硫物质 (H2S、甲硫醚、二硫化碳等) 和含氮物质( NH3、二乙胺 等),S-DY生活 垃圾 填埋场 逸散的 VOCs以含氯物质(二氯甲烷、氯苯等) 和芳香烃(苯、间二甲苯等) 为主。 由于较高的温度和相对湿, S-DY生活 垃圾填埋场 VOCs的总浓度 (11459.58μg/m3)显著高于 N-SD生活 垃圾填埋场 (1493.46μg/m3)。
      N-SD和 S-DY生活 垃圾填埋场 VOCs均会造成严重的慢性毒害和致癌风险,其危害商数总和 及致癌因子总和分别为 11.77、15.73和 1.71×10-3、7.03×10-3。H2S和甲硫醚是 N-SD生活 垃圾填埋场的关键 臭味 物质, 三乙 胺和乙酸 对 S-DY生活 垃圾填埋场 臭味 污染 的贡献较大。 基于模糊综合评价体系筛选出 N-SD生活垃圾 填埋 场优先控制污染物为 H2S、苯、 NH3、甲硫醚 和二乙胺 等,S-DY生活垃圾填 埋场优先控制污染物为三乙胺、苯氯烯 二甲烷和等。
      功能菌生物反应 器(生物滤池) 对优控物质二氯甲烷的最大去除率 、最大 去 除能力 和矿化程度 分别为 85.84%、26.6g/(m3·h)和 53.57%,二氯甲烷在 生物滤池 中的降解过程 存在底物抑制现象, 其宏观动力学符合 Haldane模型 。Bacillus sp.、 Hyphomicrobium sp.、Rhodanobacter sp.、Clostridium sp.、Rhizomicrobium sp.和 Pseudomonas sp.等为生物滤池 不同运行阶段的 优势菌群 ,微生物的主要代谢功能为外源物质的生物降解和代谢、碳水化合物代谢和氨基酸代谢 。二氯甲烷进气浓 度的改变 引起微生物群落结构和代谢功能的波动 。
      在某生活垃圾填埋场建立工程应用的物滤池 ,处理 垃圾填埋区和 垃圾渗滤 液调节池 逸散的 VOCs。该生物滤池可实现 主要污染物 NH3、H2S、二乙胺和甲醇的高效去除 ,其最高去除率分别为 93.82%、95.03%、85.78%和 93.67%;受底 物浓度影响, 苯和二氯甲烷的 去除率 分别在 63.12%-80.99%和 55.74%-74.18%之 间变化 。经该生物滤池处理后,多数 VOCs对人体的健康风险大幅下降 、低于安 全阈值。在 0.6V外加电压下, 电活性菌生物反应 器处理二氯甲烷过程未出现底物抑 制现象,对二氯甲烷的最大去除率、最大去除能力和 矿化程度分别为 97.09%、 79.3g/(m3·h)和 70.24%,二氯甲烷 降解过程 的宏观动力学 可用 Michaelis-Menten模型 描述 。优势菌群 Pseudomonas sp.、Chryseobacterium sp.、Sphingomonas sp.、 Pseudochrobactrum sp.、Rhodanobacter sp.和 Mycobacterium sp.等在电活性菌生物 反应 器中稳定存在 ,微生物群落结构和代谢功能 受二氯甲烷进气浓度 的影响较小 。
      模型计算结果显示 ,相比于 生物滤池 ,二氯甲烷 在电活性菌生物反应 器中的 去除效果更接近理论值, 外加电压 对电活性菌生物反应 器运行性能的 增强因子为 11.39±3.25%。两种 生物 反应体系的 微生物差异主要由具有电活性Pseudomonas sp.、Chryseobacterium sp.和 Pseudochrobactrum sp.造成。
 

页码152
内容类型学位论文
源URL[http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/43685]  
专题生态环境研究中心_水污染控制实验室
推荐引用方式
GB/T 7714
杨凯雄. 生活垃圾填埋异味污染物识别及生物转化研究[D]. 北京. 中国科学院生态环境研究中心. 2020.
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