论文摘要
挥发性有机化合物是一类非常普遍且对人体危害较大的污染物。生物过滤器法是目前公认的最经济有效的废气处理方法之一,在合适的操作条件下,处理低浓度恶臭废气可以获得较高的去除效率,且无二次污染产生,因此用微生物来降解VOCs废气具有重大的理论意义和应用价值。本研究以苯、甲苯为VOCs代表,筛选苯系物的高效降解真菌,优化高效降解菌的降解条件,研究高效降解菌对苯系物的降解中间产物,考察了以煤质柱状活性炭、竹材、生物过滤为填料的三种真菌生物过滤塔对不同浓度的苯废气的去除负荷。苯系物降解菌的筛选鉴定实验结果:以活性污泥中和实验室保存的真菌为菌源,筛选到两株苯和甲苯高效降解真菌HD-3和H1,HD-3在苯浓度为300mg/L的无机盐培养基中仍表现出很好的去除能力。用形态学方法和ITS法进行鉴定,HD-3为杂色曲霉Aspergillus versicolor,H1为毛栓菌Trametes hirsuta。研究表明杂色曲霉较易降解苯,毛栓菌较易降解甲苯。苯系物降解菌降解条件的优化:对HD-3菌种降解苯的温度、pH和初始底物浓度进行单因子实验表明,HD-3菌种在第8d对初始浓度439.3mg/L和4393mg/L的苯的降解率分别为78.56%、33.96%。HD-3降解苯的最适温度为30℃,最适pH为4.5。对H1菌株降解甲苯的温度、pH、初始甲苯浓度、吐温添加量4个因素进行了正交实验。结果表明菌株H1降解甲苯的最佳条件为30℃、pH5.0、甲苯浓度300mg/L、吐温80浓度0.5ml/L,在该条件下H1对甲苯的最大降解率为85.3%,降解率比未优化有了显著提高。测定了毛栓菌在三种培养基中漆酶的酶活,毛栓菌在土豆液体培养基中的漆酶产量最高,培养第7d时,酶活达到16500U/L。研究了杂色曲霉P450的含量,当苯和甲苯作诱导剂时,杂色曲霉P450的含量分别为126pmol/mg蛋白和95.3pmol/mg蛋白,比未诱导时的含量高。通过气相质谱法测定毛栓菌和杂色曲霉真菌降解苯、甲苯的中间产物,检测到的中间产物有邻苯二酚、原儿茶酸、苯甲醛,两株真菌降解苯和甲苯的途径有待进一步研究。考察了不同苯进口浓度对3套生物滤塔的去除性能的影响。实验结果表明:（1）随着苯的浓度提高,苯的降解率逐渐降低。当苯的浓度为200mg/m3时,煤质柱状活性炭生物过滤塔、生物陶粒生物过滤塔、竹材生物过滤塔的苯平均去除率REave分别为93.63%、93.16%、82.38%;当苯的进口浓度增加到3000mg/m3时,三种生物过滤塔的苯平均去除率分别为79%、68.6%、51.87%。（2）不同填料对苯的去除能力不同,煤质柱状活性炭>生物陶粒>竹材。通过对不同停留时间下下三套生物过滤塔对苯的净化效率,停留时间对去除率的影响较大,对三种填料的影响的总体趋势是停留时间越长,苯的去除率越高。但延长停留时间的同时会增加生物过滤塔的体积,综合考虑将停留时间确定为106s。电子扫描电镜对三种填料表面的微生物挂膜情况进行观察表明,煤质柱状炭和竹材适合作为真菌挂膜的填料。