高性能生物滴滤器净化甲苯气体的试验研究

为研究开发净化挥发性有机物的高性能生物滴滤器 ,以甲苯为唯一碳源筛选出对甲苯具有高生化降解能力的适宜微生物菌种 ,采用气液相同步驯化菌种 ,强化接种 ,投加营养改善挂膜的方法 ,挂膜周期由 2 3d左右缩短为 7d。甲苯气体的生物滴滤器净化试验研究结果表明 :在入口气体甲苯浓度范围为 0 4 2～ 4 71mg L和表观气速为 4 8～ 12 0m h(停留时间 10 5～ 2 6 7s)的条件下 ,该生物滴滤塔对废气中甲苯的最大去除能力为 6 2 6g m3·h ,稳定甲苯净化去除能力为 36 0g m3·h。     

生活垃圾堆肥恶臭气体的生物滴滤净化性能研究

城市生活垃圾生物处理过程中会产生并散发大量的恶臭物质. 以纤维表面活性炭(ACOF)生物滴滤器(BTF)为载体,以进气风量及循环液流量为调控参数,对城市生活垃圾生化预处理过程中散发的恶臭气体进行现场试验. 结果表明:高气力负荷时,生物滴滤器对恶臭气体具有较好的净化效果.在空塔气速为1 274 m/h,液气比为1 L/m3左右时,总挥发性有机物(TVOCs)的去除率可保持在70%以上,而臭气浓度的去除率也大于70%,设备压降为2 150 Pa左右,总挥发性有机物(以异丁烯计)的消除能力可达130 g/(m3·h). BTF运行过程中压降保持相对稳定,循环液中ρ(COD_Cr)和ρ(NH₃-N)未出现明显的累积现象,说明BTF对于污染物有良好的降解能力.      

生物滴滤器去除挥发性有机物的影响因素

生物滴滤器用于处理挥发性有机物,有机物的去除效率受到许多因素的影响。总结和讨论了填料、营养液、进气等诸多因素对生物滴滤器性能的影响。这些讨论结果有助于在生物滴滤器实际应用中选择合适的设计和操作条件,从而达到更佳的处理效果。     

滴滤塔气液流动与微生物膜分布的相互影响

生物膜滴滤塔性能受多孔填料、生物膜和气液两相流体流动特性的共同影响,传质过程复杂,流体流动强烈地影响生物滴滤塔生物膜的形成和分布,同时生物膜在滴滤塔中的分布反过来影响填料层内气液两相流体流动。实验研究了生物滴滤塔挂膜前后填料层的孔隙率和不同气、液流量下压强降的变化,结果表明:滴滤塔内生物膜分布不均匀,填料层孔隙率随填料层高度增加而增加,填料层中下部,孔隙率低,生物量最大,填料层顶部,孔隙率与挂膜前相等,无生物膜生长;挂膜前气体流量对填料层压强降影响较液体流量影响大,挂膜后液体流量对填料层压强降影响较气体流量影响大;同时微生物挂膜成功后填料层气体压强降远大于挂膜前压强降。     

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.     

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.      

SDS提高生物滴滤床净化氯苯废气的研究

以ACOF和陶粒作为生物滤床的填料,利用P.putida净化气相中的氯苯,并将十二烷基磺酸钠（SDS）添加于生物滴滤床的喷淋液中,研究其对滤床处理氯苯废气效果的影响.微生物静态培养结果表明,当培养基中SDS浓度大于35 mg/L时,对P.putida存在明显抑制作用.在喷淋液中添加25 mg/L的SDS,有助于缩短滤床的适应期,并提高稳态下滤床的性能.对于填料为ACOF的情况,喷淋液中的SDS最优添加浓度为25 mg/L,此时滤床的最大去除负荷为234.7 g/(m³·h).喷淋液中的SDS经过5 d的运行,会有18%～20%的损失,但对滤床的性能没有明显影响.     

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．     

陶瓷球填料生物膜滴滤塔挂膜启动工艺及对甲苯废气的净化性能实验研究

对陶瓷球填料生物膜滴滤塔挂膜启动工艺以及挂膜后的净化性能进行了实验研究 .实验结果表明 ,挂膜过程主要由成膜期、生长期和稳定期 3个过程组成 .在挂膜期间循环液吸光度、填料床压力损失、滴滤塔降解量以及气相进出口温差的变化规律基本相同 ,这几个参数可以作为衡量挂膜完成的综合评价指标 .在挂膜初期 ,进口甲苯浓度和循环液吸光度对挂膜有很大影响 .在实验工况范围内 ,滴滤塔净化效率随着气体流量和液体流量的增大而降低 ,而进口甲苯浓度较小时 ,其对降解效率的影响较小     

生物法净化废气中低浓度挥发性有机物的过程机理研究

 针对生物法净化低浓度挥发性有机废气的过程机理研究表明，生物膜填料塔净化低浓度甲苯气体是一个以气膜控制为主的传质过程，其中甲苯的生化降解属于瞬时快速化学反应，即甲苯的生化降解反应速率远远超过甲苯在液膜中的扩散速率，甲苯的生化降解在气液相界面处即可发生，其宏观表现即为甲苯气体直接吸附在润湿的生物膜上后迅速被微生物生化降解。因此，可以从气体吸附理论的新角度去解释生物法净化废气中低浓度挥发性有机物的动力学过程。对于低浓度挥发性有机废气的生物法净化装置的设计与操作而言，凡能改善传质条件、减少气膜阻力的措施均能强化这一生物吸收净化过程。     

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     

利用新型组合填料的生物滴滤塔净化混合废气研究

建立了生物滴滤中试装置,并将前期研发的纹翼多面球和空心多面柱作为组合填料,以甲苯和乙醇混合气为废气,研究了组合填料生物滴滤塔的污染物去除性能.结果表明,装有组合填料的生物滴滤塔能在8 d内完成挂膜,稳定运行时对甲苯和乙醇的去除负荷分别为97.14 g·(m3·h)~(-1)和113.10 g·(m3·h)~(-1).空床停留时间(EBRT)和进气浓度对甲苯去除效果影响明显,当EBRT为21.11 s,甲苯和乙醇最大去除负荷分别为123.34 g·(m3·h)~(-1)和206.36 g·(m3·h)~(-1);受营养液喷淋量影响不明显,本系统最佳液气比为6.82 L·m~(-3).模拟了不稳定工况对系统处理效果的影响,用Na OH溶液减轻填料层堵塞效果明显,并可以3 d内恢复对甲苯和乙醇的去除效果;停运10 d后继续运行,净化性能可迅速恢复.     

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.     

生物滴滤器处理高温甲苯废气的探讨

以甲苯为目标污染物,设计可控温的双塔生物滴滤器为净化装置,考察了高温条件下挥发性有机物的生物处理性能,镜检确定了高温条件下降解甲苯的优势菌种。结果表明:(1)液相驯化菌种对气相甲苯适应性较差,挂膜120～140h可形成稳定的生物膜;(2)随甲苯废气温度升高,甲苯去除效率下降,40℃效率最高,60℃仍有一定的去除能力;(3)短杆菌和球形菌为降解甲苯的优势菌种,球形菌是高温优势菌;(4)温度高于40℃时降解产物中检测到有机中间产物。     

Performance of biotrickling filters packed with structured or cubic polyurethane sponges for VOC removal

Two identical bench-scale biotrickling filters (BTFs), BTF 1 and BTF 2, were evaluated for toluene removal at various gas empty bed contact times (EBCTs) and organic loadings. BTF 1 and BTF 2 were packed with structured and cubic synthetic polyurethane sponges, respectively. At a constant toluene loading of 16 g/(m3 hr), toluene removal efficiencies decreased from 98.8% to 64.3% for BTF 1 and from 98.4% to 74.1% for BTF 2 as gas EBCT decreased from 30 to 5 sec. When the toluene loading increased from 35 to 140 g/(m3 hr) at a gas EBCT of 30 sec, the removal efficiencies decreased from 99.1% to 77.4% for BTF 1 and from 99.0% to 81.5% for BTF 2. The pressure drop for both BTFs increased with increased air flow rate, and did not significantly vary while the toluene loading was increased under similar operation conditions. BTF 1 and BTF 2 could start up successfully within 19 and 27 days, respectively, when packed with fresh sponge media, and the performances could be restored in 3–7 days after biomass was removed and wasted from the media. BTF 2 displayed higher removal efficiency even under shorter EBCT or higher loading rate than BTF1 when other operation conditions were similar, while it showed lower pressure drop than BTF 1 during the whole period of operation. These results demonstrated that both BTFs could treat waste gas containing toluene effectively.     

生物滴滤塔降解甲苯废气长期运行生物膜相特性研究

分析生物滴滤(BTF)长期运行过程生物量积累和分布规律、生物膜相特性变化,旨在探讨生物膜相特性变化与体系运行性能恶化的相关作用效应.结果表明,生物滴滤塔运行130 d后呈现出降解性能恶化的趋势,生物膜厚度和床层压降逐渐增加,且生物膜呈现出非均匀性分布,填料层上、下半段孔隙率已从启动期的85%和82%分别降低至65%和40%,表征生物膜平均代谢活性的AWCD值也明显降低,表明生物膜出现老化现象.生物膜胞外多聚物(EPS)总分泌量和蛋白质含量运行后期分别约为前期的2倍.蛋白质与多糖比值(PN/PS)逐渐从0.3增至0.95;生物膜表面疏水性与PN/PS值呈正相关,也相应从33%增为73%;EPS的平均分子量呈现减小的趋势;FTIR分析结果进一步表明,EPS的主要化学成分发生了变化.EPS分泌量和主要成分的变化可能是导致反应体系运行性能恶化的本质原因之一.上述结果可为从本质上解决生物滴滤体系长期运行面临的填料层堵塞和运行性能恶化等共性技术难题奠定基础.     

生物滴滤降解氯苯废气的实验研究

采用定向驯化活性污泥接种生物滴滤塔（BTF）处理氯苯废气,考察BTF稳定运行阶段的运行性能、微生物平均代谢活性（AWCD）及微生物种群结构.结果表明,当进口浓度低于0.6 g·m-3时,EBRT高于45 s时,BTF对氯苯总去除率维持在80%以上,因此,BTF在处理中低浓度（≤0.6 g·m-3）氯苯废气具有较明显的优势;当进气负荷〉80 g·（m3·h）-1时,去除负荷趋于稳定,为70 g·（m3·h）-1左右;CO2的生成量与氯苯的去除负荷的比值为1.92,表明BTF对氯苯较高程度的矿化（考虑部分有机碳用于微生物自身的生长）;BTF对氯苯的降解行为符合Michaelis-Menten动力学模型,单位体积最大降解速率rmax为35.6g·（m3·h）-1·AWCD值分析表明塔内微生物具有较高的生物活性.生物膜PCR-DGGE指纹图分析表明,在稳定运行阶段塔内微生物种群结构具有较高程度的稳定性和复杂性,而微生物种群的稳定性和复杂性同时也促进BTF对目标污染物的高效降解和矿化.     

降解乙苯生物滴滤塔稳定运行期生物膜特征及微生物多样性研究

通过检测降解乙苯生物滴滤塔(BTF)长期稳定运行过程中生物量积累、塔内压降改变、生物膜显微结构特征、微生物种群分布及优势菌株分子测序,探讨BTF稳定运行期间生物膜相结构、特征及菌群多样性协作作用的规律.结果表明,生物滴滤塔运行95 d期间的降解性能稳定,降解效率保持在90%以上,最大去除负荷为62.4 g·m~(-3)·h~(-1);BTF稳定运行期间生物膜形态、颜色和厚度沿着BTF塔内废气的流向呈现不均匀分布和梯度改变的特征.生物量和生物膜的致密度沿气流方向逐步递减;塔内压降随着反应时间延长逐渐增加,但未出现堵塞现象;生物膜种群营养结构复杂,食物链长且相互交叉,高端营养级微生物种群所占比例较高;采用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)和分子测序技术研究降解乙苯生物滴滤塔填料表面菌群的分布特征,结果表明,在BTF不同塔层上菌群分布稍有差异,表现出明显的空间多样性,但是整个BTF生物膜具有一定的稳定性,主要的优势菌群为变形杆菌,其中优势菌包括3种伽马变形杆菌和4种贝塔变形杆菌.     

苯系混合气体生物滴滤器非稳态工况性能

用以纤维附着活性炭(ACOF)和不锈钢丝网为载体材料的气体生物滴滤器(BTF)进行了净化TEX(甲苯、乙苯和二甲苯)混合气体的负荷冲击和闲置恢复运行.负荷冲击实验表明,在最大消除能力范围以内,污染负荷加倍后,起始阶段净化效率下降20%左右,但2d后就基本恢复原有效率.闲置恢复实验表明,8～12 h的停运闲置对设备的性能基本无影响;2d闲置停运后,恢复开机时性能下降20%左右,但在4～6h内便能恢复;29d的闲置对设备的性能影响较大,恢复开机时性能下降70%～80%,需10d左右的时间才能基本恢复.结果表明,采用ACOF和不锈钢丝网的BTF具较好的抗负荷变化及缓冲能力.