生物滴滤塔同步降解多组分挥发性有机物的实验研究

采用定向驯化活性污泥接种生物滴滤塔(BTF)同时处理甲苯、甲醇、丙烯酸乙酯挥发性有机化合物(VOCs)混合废气,考察BTF的长期稳定运行性能及微生物平均代谢活性.结果表明,混合气进口浓度低于910mg/m3时,BTF对VOCs混合废气总去除率可维持在80%以上,BTF可高效同步净化中低浓度VOCs混合废气;当进气负荷>120g/(m3·h)时,去除负荷趋于稳定,为100g/(m3·h)左右;CO2的生成量与混合废气的去除负荷的比值为1.731,表明BTF对此3种混合废气有较高程度的矿化;BTF对甲苯、甲醇、丙烯酸乙酯的降解行为符合Michaelis-Menten动力学模型,单位体积最大降解速率rmax分别是为90.9,50.5,58.5 g/(m3·h).平均吸光度(AWCD)值分析结果表明塔内微生物具有较高的代谢活性.     

固定化优势菌种处理有机废气的试验研究

试验采用含甲苯和乙酸乙酯的基质溶液对接种污泥进行反复选择培养驯化,获得具有高效降解能力的优势菌种.利用正交实验确定了菌种固定化的最优条件.通过调整生物滴滤塔喷淋液的pH,确定处理有机废气的最优pH为7.0.试验分析了滴滤塔不同有机物进口浓度在填料层高度的浓度分布情况,结果表明填料层下部的有机物降解速率大于上部的降解速率,说明在较低浓度下,有机物的降解主要受传质过程的控制.     

恶臭假单胞菌生物滴滤塔净化甲苯废气的研究

在接近于工业化应用的非稳态条件下,采用恶臭假单胞菌为菌源接种生物滴滤塔,处理含甲苯废气.研究了滤塔的挂膜启动情况与稳定运行阶段抗负荷变化能力,并对滤塔内生物膜微观结构进行了观察分析.在停留时间为54 s和43.2 s,进气甲苯浓度为544～1 044 mg·m-3,环境温度为17～26 ℃的操作条件下,滤塔气体出口检测不到甲苯,最大体积去除负荷为105.35g·(m3·h)-1.结果表明,在非稳定条件下,以未经甲苯驯化筛选的恶臭假单胞菌作为菌源降解甲苯废气是可行的;稳定运行阶段滤塔具有较强的抗负荷变化能力,进气浓度与停留时间的变化不会引起处理性能的下降;通过控制营养液添加间隔可以较好地控制生物膜的快速增长;滤塔内微生物菌落发生了变化,大量微孔结构的存在证明了微孔的吸附是生物膜降解甲苯的重要前提.     

生物滴滤塔净化挥发性有机废气动力学模型研究

通过对生物滴滤塔净化VOCs废气过程的分析,建立了动力学模型,简化处理后得出了基于生物降解为一级反应动力学和零级反应动力学的污染物浓度沿填料层高度变化的方程,并通过实验数据对方程进行了验证,结果表明基于生物降解一级反应动力学的方程能较好地与实验数据吻合,但常数ξα/Q却随入口浓度Cgi的增大而升高。最后,采用实验数据回归出了ξα/Q随Cg变化的曲线。     

生物炭降解苯和甲苯混合废气性能研究

该研究以生物炭为过滤介质 ,探讨过滤塔降解气流中苯、甲苯的生物降解性能 .实验表明 ,在总有机负荷低于 3 5 0 g/ (h·m3)、停留时间 1 5～ 90s的实验条件下 ,滤塔对苯和甲苯混合气体有较好的降解性能 ,苯、甲苯的最大削减能力分别为 1 2 0 g/ (h·m3)和 1 5 0 g/ (h·m3) ,甲苯比苯更易被微生物降解 .滤塔中CO2 生成量随苯、甲苯降解量的增加而增加 ,但实验增长速率小于理论增长速率 .菌落分析表明 ,滤塔中微生物主要有真菌、杆菌、芽孢杆菌 ,其中芽孢杆菌为优势菌种 .根据吸附 生物降解机理 ,建立了VOCs去除模型 ,并予以验证 .     

V_2O_5污泥陶粒催化生物滴滤塔处理甲苯研究

以市政污泥为原料,采用混合法制备V_2O_5污泥陶粒;采用V_2O_5污泥陶粒生物滴滤塔处理甲苯有机废气,甲苯去除效率可达88.3%,去除能力可达876.0 g/(m~3·h)。在同等条件下,V_2O_5污泥陶粒-生物滴滤塔比V_2O_5污泥陶粒湿式催化去除效率高出35%~62%,比气相催化去除效率高出50%~67%。V_2O_5污泥陶粒催化生物滴滤塔可明显提高对甲苯的去除能力,同时能保持较高的去除效率。     

生物滴滤塔中两种优势菌种对高浓度甲苯废气净化对比实验

以陶粒为填料,用分别负载2种单一降解甲苯的优势菌种S1、S2的生物滴滤塔净化高浓度甲苯废气的性能进行对比实验研究,实验结果表明:虽然2种优势菌种同为芽孢杆菌,但是菌种S1在降解能力以及停用后恢复等各项指标中均明显高于菌种S2。当甲苯进口浓度低于5.81 mg/L时,S1菌种的去除率始终保持在90%以上,最高的进口浓度达到10.00 mg/L时,甲苯的去除率也可以达到59.78%。对于S2菌种而言,当最高进口浓度达到5.72 mg/L,甲苯的降解率仅可以达到65.65%。两个滴滤塔在停用后恢复运行时,菌种S1可以在极短的时间内恢复,菌种S2则是规律性的在恢复初期出现降解率最低点,且甲苯降解效率只能恢复到70%~80%。     

生物过滤塔甲苯降解性能研究

在空塔气速0.7～3.5cm/h、停流时间30s～80s的试验范围内,选取柱状活性炭为滤料,选择甲苯为VOCs代表,研究过滤塔甲苯生物降解性能,分析浓度、流量以及湿含量对降解能力的影响,建立VOC生物降解模型并予以验证.运行试验表明,滤料微生物活性较强,对甲苯有较强的降解能力;菌落分析表明,在甲苯生物降解过程中,起主要作用的是真菌、杆菌和芽孢杆菌,其中芽孢杆菌为优势菌种.     

微量臭氧强化生物滴滤降解甲苯性能研究

生物滴滤(BTF)是目前废气生物处理研究和应用最多的工艺,其长期运行填料层堵塞和运行性能恶化是该技术工程应用面临的共性科学技术难题.本研究提出利用微量臭氧化调控生物膜相,进而强化反应体系长期稳定运行.结果表明,生物滴滤塔间歇通入40 mg·m-3的微量臭氧,可延长反应体系的运行周期(本实验运行180 d),并保证甲苯去除率维持在80%以上,最大去除负荷达到95 g·(m3·h)-1,矿化率达到87.1%.O3-BTF的上、下段最大AWCD值分别为0.90、1.08,明显高于BTF体系,表明微量臭氧在运行后期可明显改善生物膜的代谢活性.床层特性与平均生物量表明,BTF和O3-BTF运行后期,平均生物量分别为36.59 mg·g-1和29.12 mg·g-1,床层孔隙率分别为55%和60%,压降分别为103.2 Pa和44.1 Pa.上述实验结果表明,生物滴滤降解甲苯长期运行过程中,微量臭氧能有效控制填料层堵塞和运行性能恶化,维持生物滴滤塔长期高效运行,并且对甲苯的去除和矿化具有一定的强化作用.     

VOCs生物净化技术研究现状与发展趋势

生物法处理挥发性有机化合物(VOCs)具有反应条件温和、运行费用低,二次污染小等优点。文章综述了生物过滤、生物滴滤、生物洗涤、膜生物反应器等4种净化工艺;总结了前人就废气性质、降解菌、填料结构与特性、pH与温度等因素对反应体系降解性能的影响;综述了研究废气生物降解过程和研究生物量积累与运行性能关系等的动力学模型。最后论述了该技术当前存在的问题和发展趋势。     

生物过滤塔降解挥发性有机物动力学模型

提出了挥发性有机物(VOCs)生物降解新机理——吸附传递生物降解机理,建立了模型动力学方程,选择活性炭为滤料,以甲苯为VOCs代表,求取模型参数,获得了VOCs生物降解经验方程,并验证了模型的正确性。      

6种挥发性有机物在甲苯驯化微生物中的好氧生物降解性能

利用振荡摇瓶法测定了6种典型挥发性有机物,甲苯、邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯、苯和氯苯在甲苯驯化微生物中的好氧生物降解性能.结果表明,在本研究的液相浓度范围内(甲苯＜174mg/L,邻二甲苯＜149mg/L,间二甲苯＜129mg/L,对二甲苯＜133mg/L,苯＜234mg/L,氯苯＜146mg/L),3种二甲苯、苯和氯苯的降解速率随其初始浓度的增大而增加,符合一级反应,这5种VOCs未对微生物产生明显的抑制或毒害作用;甲苯的液相浓度大于85mg/L时,其降解速率不随初始浓度的增大而改变,其降解规律符合Monod方程.     

生物柴油吸收VOCs的特性及热力学

采用具有高沸点、低粘度特性的生物柴油作为非极性挥发性有机废气（VOCs）的吸收剂,以甲苯为典型VOCs代表,通过吸收实验考察了生物柴油的甲苯吸收特性.结果发现,在同一浓度下生物柴油吸收甲苯容量优于矿物油,且比水提高1个数量级,并且随着初始浓度升高,吸收容量等比例上升.温度是吸收敏感因素,温度上升会导致吸收容量大幅下降.采用UNIFAC模型计算溶解度数据与实验数据吻合较好,平均相对误差为3.37%,可有效预测生物柴油吸收VOCs特性.在此基础上论文也考察了生物柴油对四氯乙烯、苯乙烯、氯苯的吸收特性,并计算了4种VOCs在生物柴油中的无限稀释活度系数、亨利系数及吸收过程的ΔG、ΔH和ΔS.结果表明生物柴油对这4种VOCs的吸收性能排序为：苯乙烯>氯苯>四氯乙烯>甲苯,饱和吸收容量分别为55.17,27.75,20.46,11.93mg/g.     

光催化降解模拟室内挥发性有机污染物研究

用浸渍-提拉法制备玻璃弹簧负载型TiO2薄膜催化剂,在自制的反应器中进行光催化降解由丙酮、甲苯、对二甲苯组成的模拟室内挥发性有机污染物VOCs研究。研究发现：催化剂中掺杂金属离子能影响催化剂的降解效果,降解效果依次为掺铈TiO2〉纯TiO2〉掺银TiO2;气体流量显著影响降解效果,丙酮、甲苯和对二甲苯的最佳降解流量分别为3、5、7L／min;混合气体中非对称性的极性分子的降解效率高于对称性分子,导致丙酮、对二甲苯组分降解率降低,甲苯降解率增高。     

甲苯在渗流区的生物通风去除模拟

建立了数学模型来描述生物通风过程中渗流区土壤中甲苯的运移和生物降解过程,模型考虑了对流通量、扩散通量、相间传质和生物降解项,模型中的生物降解参数由独立间歇实验用Levenberg Marquardt方法确定.在实验室中用土柱实验来模拟生物通风过程,结果显示,实验数据与模型比较吻合,经过50h后,约有98%的甲苯已被去除.利用土柱尾气中甲苯实验数据和质量衡算式计算可得:挥发去除的甲苯占初始加入甲苯的53 78%,生物降解去除的甲苯为42 92%,土壤中残余甲苯浓度为2 56mg·kg-1.     

电晕法处理易挥发性有机物(VOCs)的实验研究

叙述了电晕法处理易挥发性有机物（ＶＯＣｓ）的实验研究。从实验中得出ＶＯＣｓ去除率与电场强度和空管速度的关系。对比了有填料与无填料时线 管式反应器处理ＶＯＣｓ的效果     

低温等离子体技术净化空气中的甲苯

等离子体技术是一种有效去除VOCs的方法. 介绍了等离子体净化技术的原理,通过甲苯净化实验,分析了在改变电压、污染物入口质量浓度等参数后净化效率的变化. 结果表明:在电压为9 kV,ρ(甲苯)小于12 g/m3时,反应器有较高的净化效率,尤其在低ρ(甲苯)时,净化效率可接近于100%. 实验还主要观察了副产物ρ(CO)的变化,在处理低ρ(甲苯)时,ρ(CO)较低;而随着ρ(甲苯)的增加,ρ(CO)增长较快. 等离子体协同催化实验提高了反应器的处理极限,通过添加催化剂,降低了CO的产生量,使有机物更多地转化为无害的CO₂;同时,由于反应器放电过程还会产生高浓度的臭氧,必须使用后置处理装置将其去除,以彻底实现无二次污染.