半经验生物滴滤器模型研究

生物滴滤(BTF)净化有机废气是一个复杂的过程,其数学模型往往形式繁琐、参数众多,实际应用比较困难.半经验生物滴滤模型是基于生物酶促反应基本原理(米-门方程),并在含苯废气的生物滴滤净化动态实验和生物膜静态实验等研究的基础上建立和完善的一个应用模型.为了符合生物滴滤器内的实际状况,在建模过程中引入了微生物质量浓度沿床层深度变化的函数等合理假设.模型的检验采用将静态实验所得参数代入模型计算,并与生物滴滤动态实验结果进行对比的方法.检验结果表明:在较宽的负荷、表观过滤气速范围内,该模型对滴滤器的模拟值均较符合实验值.该模型的数学形式简单,参数也较少,且主要参数,如生物膜最大净化速率,K值及微生物质量浓度分布等均可通过生物膜静态实验测得.      

生物滴滤器中水分对憎水性气态污染物净化性能的影响

通过改变稳定工况下的液气比和测定风干过程中滴滤床净化和阻力性能变化,研究了水分对气体生物滴滤器(BTF)净化甲苯性能的影响,结果表明,生物滴滤器净化憎水性挥发性有机物的性能受滤床水分影响较大,与通常气液吸收过程不同,憎水性气体挥发性有机物的生物滴滤过程存在达到最佳净化效果的液气比,风干过程实验表明,滴滤器中水分含量太高,会影响憎水性污染物和氧气等在气相与生物相之间的传质过程;但水分太低又会影响滴滤器内生物相的活性,对生物滴滤器净化憎水性挥发性有机物而言,存在最适滤床水分,可通过监测设备压降来控制滴滤塔内水分。     

挥发性有机废气生物处理技术研究进展

随着现代工业的快速发展,带来的挥发性有机废气(VOCs)排放到大气中,逐渐增加的VOCs已成为当今关注的重要环境问题之一。生物净化VOCs具有易操作、维护方便、净化效率高、运行费用低、安全性高、无二次污染等优点而备受世界各国的广泛关注。VOCs废气生物处理技术原理是将有机污染物在微生物作用下转换为无害或者低害的物质,而微生物则起到了至关重要的作用。综述了生物滤池、生物滴滤、生物洗涤3种净化工艺的原理和研究进展,将3种反应器优缺点进行了对比;最后论述了该技术当前存在问题及发展趋势。     

基于好氧反硝化的SND生物滴滤塔除氨机制及微生物学分析

采用生物滴滤法除氨时,进气中的氧气会抑制生物反硝化,导致营养液中出现硝酸盐累积,不能真正实现氮素污染物的去除.本研究结合好氧反硝化理论,构建了同步硝化反硝化（SND）生物滴滤塔,探究了SND生物滴滤塔的除氨效率及氮转化规律,并采用16S rRNA技术解析了生物滴滤塔的微生物种群结构.结果表明,与对照生物滴滤塔相比,当停留时间为67 s时,SND生物滴滤塔可快速启动且除氨性能稳定,NH₃去除效率可达95%以上.当停留时间缩短为16 s时,SND生物滴滤塔的NH₃去除效率仍能达到90%,且具有较低的硝酸盐累积特征.高通量测序结果表明,SND生物滴滤塔具有更高的微生物多样性和稀有物种丰富度,其特有的优势菌属主要为黄杆菌属（Flavobacterium）.     

生物滴滤塔净化含低浓度苯乙烯废气的研究

利用菌丝体热解炭作为填料,采用两座相同实验室规模的生物滴滤塔,分别填装热解炭-木屑混合填料和木屑单一填料,并联操作,进行微生物净化含苯乙烯废气的实验,研究并对比了两座生物滴滤塔的净化性能.结果表明,由于热解炭具有比表面积大、孔隙率高等特点,热解炭-木屑混合作为生物滴滤塔填料,比单一的木屑填料挂膜速度快,净化效果好,停运恢复能力强.适宜操作条件为:入口气体浓度50～ 450mg·m-3,停留时间21.6～43.2 s,气液比110.7 ～55.3,净化效率92％ ～ 100％,最大去除负荷可达153.1 g·m-3· h-1.整个实验过程中,系统的压降始终维持在0～255 Pa,动力消耗小.研究发现,循环液中氨氮(NH4+-N)浓度只需能够保证微生物正常的生命活动即可,不宜过量或不足.生物滴滤塔循环液的紫外吸光度(UV254)与苯乙烯去除率具有一定的相关性,可通过测定循环液UV254,了解生物滴滤塔的运行状况.     

生物膜填料床内废气净化的理论模型

介绍了废气生物净化技术的基本原理，并对废气生物净化技术中的生物过滤法和生物滴滤法的理论模型研究进展进行了综述，探讨了理有理论模型存在的主要问题。     

颗粒载体生物滴滤床处理低浓度污水对比试验研究

选用生物陶粒和Hat Creek煤两种颗粒载体,应用于滴滤床颗粒填料生物反应器模型中,进行去除有机污染物的性能对比试验研究。研究表明,生物陶粒可作为滴滤床填料去除低浓度污水中的有机污染物,但在贫营养条件时,处理效果不如Hat Creek煤;而在进水浓度或水量增加,营养不成为限定因素的运行条件下,其极限负荷与处理效果明显要优于Hat Creek煤。     

生物滴滤塔装置脱硝效率优化改进实验

针对生物滴滤塔系统脱硝效率偏低的问题,在原实验室装置基础上,对滴滤塔系统进行改进,并模拟燃煤烟气的特性,考察了重金属离子、氧气含量以及强化剂对净化效果的影响,并探究了生物滴滤塔系统对锅炉非稳定运行工况的适应性。结果显示:烟气内的重金属离子对微生物具有较强的抑制作用,其中As离子和Pb离子对体系微生物组成的毒性影响最大,Zn离子的影响最小;氧气含量对脱硝效率影响的研究结果表明,系统含氧量越低,脱硝效率降低幅度越大;强化剂组合结果表明,亚硝酸钠+Fe(II)EDTA的组合,强化效果最为明显;生物滴滤塔脱硝系统对锅炉非稳定运行工况适应能力较差,系统停运再启动,停运1周之内,系统经过10 d可以恢复至原来的性能,如果停运12 d以上,系统恢复则长达30 d。根据研究结果,为中试研究提出优化及研究方向建议。     

低温等离子体-生物法处理硫化氢气体研究

采用低温等离子体-生物法处理硫化氢恶臭气体,硫化氢的去除效率比单独等离子体提高83.4%~90.1%,而且可消除等离子体氧化硫化氢产生的二氧化硫等二次污染物,将其转化为硫酸根和水.采用PCR-DGGE技术研究低温等离子体臭氧对处理硫化氢恶臭气体的生物滴滤塔内微生物群落结构变化规律.结果表明,低温等离子体臭氧影响生物滴滤塔内微生物群落结构,会导致一部分菌群消失,同时产生一些新的菌群;塔内微生物由8个菌种变为9个菌种,3个脱硫作用的硫杆菌菌群消失,出现4个分别具有脱硫作用和嗜酸性的新菌种,5个分别具有脱硫和硫酸盐还原菌种不变.低温等离子体-生物法系统生物滴滤塔内主要有硫杆菌属(Uncultured Thiobacillus sp.,Acidithiobacillus thiooxidans strain dfI,Uncultured Thiobacillus sp.,Uncultured Acidiphilium sp.),黄单胞菌属(Uncultured Xanthomonadaceae bacterium clone SBLE6C12),δ-变形菌(Unculturedδ-Proteobacterium)及副球菌属(Paracraurococcus sp.1PNM-27).     

生物滴滤塔中挥发性有机物降解模型及应用

选择拉西环为滤塔填料,甲苯为VOCs代表,运行生物滴滤塔,研究滴滤塔的甲苯降解性能,建立滴滤塔中VOCs的降解模型.试验表明,在实验工况和挂膜条件下,生物滴滤塔对甲苯有较强的降解能力,滤料体积降解速率可达240g甲苯/(m3滤料(h),降解效率均大于80%,生物滴滤法处理低浓度甲苯废气是可行的;所建模型可以较好地模拟生物滤塔处理含苯废气的实验结果,验证了模型的正确性.     

Nitric oxide removal by wastewater bacteria in a biotrickling filter

Nitric oxide(NO) is one of the most important air pollutants in atmosphere mainly emitted from combustion source. A biotrickling filter was designed and operated to remove NO from an air stream using bacteria extracted from the sewage sludge of a municipal sewage treatment plant. To obtain the best operation conditions for the biotrickling filter, orthogonal experiments(L9(34)) were designed. Inlet oxygen concentration was found to be the most significant factor of the biotrickling filter and has a significant negative effect on the system. The optimal conditions of the biotrickling filter occurred at a temperature of 40℃, a pH of 8.0 and a chemical oxygen demand of 165 mg/L in the recycled water with no oxygen in the system. The bacteria sample was detected by DNA sequencing technology and showed 93%–98% similarity to Pseudomonas mendocina. Moreover, a full gene sequencing results indicated the bacterium was a brand new strain and named as P. mendocina DLHK. This strain can transfer nitrate to organic nitrogen. The result suggested the assimilation nitrogen process in this system. Through the isotope experimental analysis, two intermediate products(15NO and 15N2O) were found. The results indicated the denitrification function and capability of the biotrickling filter in removing NO.     

生物滴滤池法处理挥发性有机污染物的进展

在综述生物法降解挥发性有机气体进展的基础上，着重讨论了生物滴滤池填料的选择，菌种的驯化方法，运行条件的选择及运行工况的调节等，并分析其存在问题和今后的技术发展方向。     

生物膜净化含苯废气的性能研究

在生物法净化废气装置中生物膜是设备的主体和关键．研究以净化含苯废气的生物滴滤塔为对象,采用静态反应器对塔内生物膜的净化性能进行研究,探索其过程机理,为生物滴滤器的优化提供技术支持．结果表明,在生物滴滤器中单位体积生物膜的呼吸速率和苯去除速率都沿气流方向逐渐减小,但单位质量生物膜的苯去除速率却是塔中部高两边低．研究发现,当生物膜经过3d的闲置后,苯的消除能力提高了70％左右,但闲置时间超过5d后,生物净化性能开始下降．综合实验结果,推测在生物膜中同时存在苯的生物降解过程和生物储备能源的合成过程,在苯浓度越高的地方储备能源的量也越多,储备能源的存在降低了生物膜的净化能力但增强了生物膜的稳定性．     

复合生物滤池处理H2S和NH3的研究:生物相机理分析

采用天然斜发沸石和木屑作为复合生物滤池(生物滴滤池+生物过滤池)的填料,研究了该工艺处理含H₂S和NH₃混合恶臭气体的生物相机理.结果表明:生物滴滤池中形成了由细菌、藻类及原生动物组成的复杂生态系统,而生物过滤池中真菌为优势微生物.生物滴滤池的下层优势菌种主要为葡萄球菌属和球形芽孢杆菌等细菌,中层主要为梨形四膜虫属和肾形虫属,上层主要为钟虫和舟形藻属;生物过滤池优势菌种主要是聚多曲霉菌种.据对复合生物滤池的生物相机理探讨推论,生物滴滤池去除H₂S和NH₃机理主要是生物链的分级捕食和沸石的吸附-生物再生机理;生物过滤池去除H₂S和NH₃机理主要是真菌降解.因此,通过控制生物滴滤池和生物过滤池处于不同的环境条件,可使复合生物滤池能高效地同时处理H₂S和NH₃组成的混合恶臭气体.      

甲苯废气的生物净化性能与动力学模拟研究

该研究以轻质陶块为填料，探讨了生物膜填料塔净化处理高气体流量负荷下低浓度甲苯废气的生物降解性能。实验结果表明：生物膜填料塔对甲苯具有较强的降解能力，净化效率维持在40．6％～61．9％；随着气体流量负荷和入口气体甲苯浓度负荷的增加，甲苯的净化效率也随之下降。结合实验数据对“吸附-生物膜”理论的动力学模式进行模拟研究，对比验证结果表明动力学模拟计算值和实验值之间均有很好的拟合性，从而验证了该模型的正确性．     

生物滴滤器净化甲苯废气研究

为探索气态挥发性有机污染物（ＶＯＣｓ）高负荷生物滴滤器（ＢＴＦ）处理的可能性，采用筛选出的纤维附着活性载体材料，用经以甲苯为唯一碳源驯化而得的微生物菌种，进行了甲苯废气的净化实验。结果表明：采用ＡＣＯＦ的ＢＴＦ最大消除能力值可达２８０ｇ／ｍ＾２．ｈ。在甲七小于２８０ｇ／ｍ＾３．ｈ，停留时间１５．７ｓ的条件下，表观气速２３０ｍ／ｈ时间可保持９０％以上的净化效率。闲置恢复实验表明：数地的停运闲置对设备