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
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答辩日期 | 2020-06
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文献子类 | 博士
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授予单位 | 中国科学院生态环境研究中心
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授予地点 | 北京
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导师 | 李琳
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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
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学位名称 | 工学博士
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其他题名 | Identification and bioconversion of odor pollutants from municipal solid waste landfills
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学位专业 | 环境工程
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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。
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页码 | 152
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内容类型 | 学位论文
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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
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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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