鼠李糖脂强化生物滴滤塔去除乙苯废气效能及菌群结构研究

对添加表面活性剂鼠李糖脂后生物滴滤塔(BTF)去除乙苯废气的效能及滴滤塔中微生物16S r DNA高通量测序结果进行分析,探讨了鼠李糖脂对生物滴滤塔处理有机废气效能的影响机理.结果发现:鼠李糖脂在浓度为21.6 mg·L~(-1)时对微生物生长的促进作用尤为明显,BTF2(添加鼠李糖脂)和BTF1(对照)在挂膜启动期间生物量都呈现出逐渐增加的趋势,添加鼠李糖脂的BTF2在第35 d时生物量比BTF1增加了39.62 mg·g-1.BTF2的挂膜启动时间比BTF1缩短了5 d,并且系统挂膜稳定后对乙苯废气的去除率提高了12%.BTF1和BTF2的微生物群落组成基本相同,主要优势菌群是变形杆菌门.在BTF1系统中,变形杆菌门占62.3%;在BTF2系统中,变形杆菌门占81.9%.在属水平上,BTF1下层系统的主要优势菌属占45.7%,在BTF2下层系统主要优势菌属占73.4%.研究表明,在BTF系统中添加鼠李糖脂可以促进优势菌的富集生长,缩短系统启动挂膜时间,强化BTF系统对乙苯的降解,并提高BTF的去除效率和稳定性.     

生物滴滤池对BTEX的去除及相应细菌群落分析

以预先驯化的菌群和活性污泥作为起始接种物用于生物滴滤池(BTF)中,研究评估了BTF去除苯、甲苯、乙苯和二甲苯混合气体(BTEX)的性能,并利用变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术分析了微生物群落结构的变化.结果表明,BTF能在短时间内得到驯化,填料附着的生物量从第10 d的5.7 mg.g-1迅速增加至第30 d的112 mg.g-1.BTF能同时有效去除混合BTEX中的各组分,在进气负荷和停留时间分别为269.7 g.(m3.h)-1和39 s时,可获得的最大去除能力为216.6 g.(m3.h)-1.DGGE图谱表明,BTF中优势微生物种群主要来源于富集菌群,微生物群落结构随着运行时间发生变化,但在BTF上下空间分布较为均匀.     

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.     

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.     

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.     

BF和BTF工艺去除DCM性能比较

分别以营养型缓释填料的生物过滤塔(BF)和聚氨酯小球为填料的生物滴滤塔(BTF)去除二氯甲烷(DCM)模拟废气.结果表明,采用"专属菌+综合菌"挂膜方式,BTF和BF分别在25 d和22 d内完成快速挂膜.扫描电镜结果表明,BF填料表面的菌落结构较为疏松、生物膜较薄,BTF填料表面的菌落结构致密、生物膜较厚.在DCM进口浓度100~1 500 mg·m-3、停留时间25~85 s条件下,BTF和BF对DCM均有较好的去除效果,最大去除负荷分别为22.61 g·(m3·h)-1和29.05g·(m3·h)-1.滤塔中CO2生产量与DCM降解量呈线性关系,经拟合得出BTF和BF的矿化率分别为70.4%和66.8%,且BTF矿化程度好于BF,表明滤塔内减少的DCM主要是被微生物利用降解.滤塔内DCM的降解动力学行为符合Michaelis-Menten模型,BTF和BF单位体积最大降解速率r max分别为22.779 0 g·(m3·h)-1和28.571 4 g·(m3·h)-1,气相饱和常数K s分别为0.141 2 g·m-3和0.148 6 g·m-3.     

SDS对生物滴滤器处理正己烷气体及生物膜分泌物组成的影响

利用两套相同实验室规模的生物滴滤器(Biotrickling filters,BTFs)(BTF1对照组和BTF2添加表面活性剂SDS)进行表面活性剂SDS强化正己烷生物降解实验,对比分析了正己烷在3种表面活性剂SDS、Tween20和Triton X-100中的分配系数(K),并在正己烷进口负荷为72 g·m-3·h-1的条件下探讨了SDS添加量对生物滴滤器性能和不同填料层生物膜分泌物组成的影响.结果表明,正己烷在3种表面活性剂中的分配系数要远低于其在水中的分配系数,且在SDS中的分配系数最低.由于SDS的添加能促进正己烷在水中的溶解度,SDS浓度在158.6mg·L~(-1)时,正己烷的去除率从50%(BTF1)增加到70%(BTF2),相应的去除能力达到50.4 g·m-3·h-1.但作为碳源,高浓度SDS与正己烷之间存在竞争作用,当SDS浓度为475.8 mg·L~(-1)和793.0 mg·L~(-1)时,BTF2对正己烷的去除性能低于BTF1的.BTF1第2层填料上生物膜分泌的蛋白质和多糖含量要高于其它几层填料,而当BTF2中SDS浓度在158.6 mg·L~(-1)时,第2层填料上生物膜分泌的蛋白质含量和多糖均高于BTF1中第2层填料.     

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.     

生物滴滤塔净化多组分废气的研究

通过生物滴滤塔(biotrickling filter,BTF)净化硫化氢(H2S)、四氢呋喃(THF)、二氯甲烷(DCM)混合废气,研究其挂膜启动和稳定运行条件下的降解性能.结果表明,混合废气H2S、THF、DCM浓度分别为200、100和100 mg·m-3,空床停留时间(empty bed retention time,EBRT)50～20 s的条件下,H2S和THF的去除率分别能够维持在99%和60%左右,而DCM的去除率随EBRT的缩短从90%逐渐降低至37%左右.利用Michaelis-Menten动力学模型分析得到,理论降解效果为H2S>THF>DCM.     

生物滴滤塔净化含硫混合废气

利用甲硫醚(DMS)降解菌Alcaligenes sp.SY1和丙硫醇(PT)降解菌Pseudomonas putida.S-1强化生物滴滤塔(BTF)处理DMS和PT的混合废气,研究了其挂膜启动及稳定运行阶段的降解性能,并考察了该系统同时去除H2S的能力.结果表明,BTF在DMS和PT进口浓度均为50 mg·m-3,EBRT为30 s的条件下,运行11 d即可完成挂膜启动,填料上的生物量明显增加,DMS、PT的去除率分别可达到90%和100%.系统稳定运行时,DMS和PT的最大去除负荷分别为8.7 g·(m~3·h)~(-1)和12.4 g·(m~3·h)~(-1),PT的去除效果更佳.DMS和PT混合废气在降解过程中,PT对DMS的降解有较明显的抑制作用,当PT进气浓度大于51 mg·m-3时,DMS的去除效率下降.BTF还能同时有效去除H2S,当混合废气中H2S浓度达到230 mg·m-3时,H2S去除率仍能高达98%,但是115 mg·m-3以上的H2S会对DMS的降解产生不利影响.     

生物滴滤床对H_2S废气的去除效率研究

本试验采用生物滴滤床(BTF)工艺净化制药厂污水站H2S废气。装置采用实验室分离纯化的菌种经现场培养扩增后所得的高浓度混合菌菌液,在8d内迅速完成启动;试验过程H2S气量为11.3m3/h,平均浓度为385.6mg/m3,平均空床停留时间(EBRT)为13.5s,H2S的平均去除效率96%,且去除率稳定。随着污染物在BTF内EBRT的减少,去除率逐渐减小;H2S去除负荷极限ECmax为209.6g/(m3.h),且80%的去除负荷由填料床的下层承担;增加液体喷淋量有助于强化处理效果,但液膜厚度对净化效率有着负面影响,循环液中的SO42-累积浓度>28g/L时,去除率低于90%。试验结果表明,BTF系统运行稳定,适应性好,应用于工业废气处理是可行的。     

DBD协同CuO/MnO2耦合生物滴滤塔降解氯苯的工艺性能分析

以氯苯为目标污染物,选择CuO/MnO_2作为耦合系统中的催化剂,采用介质阻挡放电(Dielectric Barrier Discharge,DBD)技术协同催化作为生物系统的预处理技术,开展废气净化的研究.实验结果发现,耦合生物滴滤塔(Biotrickling Filter,BTF)和单一生物滴滤塔系统分别在13 d和15 d内完成挂膜,氯苯的去除率分别达到100%和97%.稳定运行期,停留时间(EBRT)为90 s时,单一BTF在处理低进气浓度氯苯废气时,去除效果与耦合系统相当;进气浓度较大时,耦合系统的处理效果要明显优于单一BTF.EBRT缩短至45 s时,无论氯苯进气浓度高或低,耦合系统的处理效果均优于单一BTF.单一BTF的最大去除负荷(Eliminatory Capacity,ECmax)为41 g·m~(-3)·h~(-1),在同样实验条件下,耦合系统未达到最大去除负荷,而耦合系统和单一BTF对氯苯的矿化率分别为95%和86%.DBD协同催化能有效改善BTF对于高进气负荷氯苯废气的处理,预处理工艺能强化BTF对氯苯废气的彻底净化.通过对各功能单元对氯苯去除的贡献分析,发现DBD协同CuO/MnO_2工艺主要负责转化氯苯,BTF下段填料主要负责预处理工艺产生的中间产物的矿化,BTF上段填料主要负责剩余氯苯的去除及其矿化.     

复配表面活性剂水溶液处理甲苯气体的研究

以非离子表面活性剂吐温-20(Tween-20)为主表面活性剂,添加助表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)以及助剂氯化钠,形成复配水溶液吸收剂处理VOCs废气.以甲苯为VOCs的典型代表,研究了Tween-20,Tween-20/SDBS和Tween-20/SDBS/氯化钠3种水溶液吸收剂的临界胶束浓度(CMC)及其对甲苯去除率的影响.结果表明,当表面活性剂浓度达到CMC时,水溶液对甲苯的吸收效果开始明显增强,加入助表面活性剂SDBS和助剂氯化钠有利于甲苯的去除,同时可降低溶液的CMC,减少表面活性剂的用量,降低水溶液吸收法处理VOCs成本.当空气流量G为300mL/min、液体喷淋量L为75mL/min、进口甲苯浓度800mg/m3、温度T为30℃时,分别以Tween-20、Tween-20/SDBS(摩尔比1/4)和Tween-20/SDBS/氯化钠(摩尔比1/4/0.1)的水溶液为吸收剂,且浓度均为1CMC时,甲苯去除率分别为56%、70%和77%,三元复配表面活性剂水溶液的吸收效果最佳.     

一种负载功能型微生物的营养缓释填料的制备及性能评价

根据乳化交联和吸附固定化原理,制备了一种负载功能型微生物的营养缓释填料(SC填料),并以乙酸丁酯作为模拟废气,考察了其在生物反应器中的使用效果.填料理化特性分析结果表明,该填料孔隙率为92.6%,堆积密度为40.75kg·m~(-3),比表面积为2.45 m2·g~(-1),真密度为551.52 kg·m~(-3);表面存在大量的O—H、C=O等亲水基团,同时填料内分布氮(N)、磷(P)等营养元素,N和P的释放速率分别为22.35 mg·(L·d)-1和8.36 mg·(L·d)-1;微生物负载量(蛋白/填料)为14.61 mg·g~(-1),储藏7 d和30 d后填料内微生物对乙酸丁酯的去除率 96%,表明其储藏稳定性较好.应用SC填料的生物滴滤塔经过8 d完成挂膜过程,在外界不供给营养、不调节循环液pH的情况下,应用SC填料的反应器运行性能稳定,去除率始终保持在94%以上,而采用聚氨酯海绵填料(PU填料)的生物滴滤塔挂膜期稍长、运行不稳定.高通量测序表明,填料制备过程中固定的特定降解菌在整个运行阶段均处于优势地位,且菌群结构较为稳定,从而能保证反应器的稳定运行.     

生物滴滤塔对疏水性VOCs气体的去除及其生物膜特性研究

利用正己烷降解菌Pseudomonas mendocina NX-1和二氯甲烷（DCM）降解菌Methylobacterium rhodesianum H13强化生物滴滤塔（BTF）同时净化不同疏水性的正己烷和DCM混合废气,研究了挂膜启动阶段及稳定运行阶段BTF对污染物的去除性能与限制因素及生物膜相的特性变化.结果表明,在正己烷和DCM浓度均为100 mg·m^-3,停留时间（EBRT）为60 s的条件下,运行25 d即可完成BTF的启动,正己烷和DCM的去除率分别可达到65%和100%.系统稳定运行时,正己烷和DCM的最大去除负荷分别为16.1 g·m^-3·h^-1和92.0 g·m^-3·h^-1.正己烷和DCM的去除过程分别受到传质限制与反应限制影响.BTF稳定运行后,塔内生物膜胞外聚合物（EPS）中蛋白质（PN）含量逐渐增加至启动时的2.7倍,蛋白质与多糖的比值（PN/PS）从0.28增加至0.96.生物膜表面相对疏水性从21%增加至66%,Zeta电位从-12.7 mV降低至-9.2 mV.压降的模拟结果与实验数据良好拟合（R²>0.96）.     

膜生物反应器处理一氧化氮废气研究

采用中空纤维膜生物反应器处理一氧化氮(NO)废气,考察系统长时间运行稳定性、闲置后恢复生物降解情况,研究了进气浓度、停留时间、液体喷淋量及pH对氮氧化物净化效率与传质系数的影响.膜生物反应器实现了100 d长时间高效稳定运行,闲置38 d后能在l周内迅速恢复;膜生物反应器对NO的净化效率最高可达93.8％,适宜运行条件:液体pH值为7.4,气体停留时间为32 s,液体喷淋量为3 mL· min-,其对应的膜传质系数为7.39×10-5 mol·m-2·s-l.膜生物反应器提高系统的NO传质效率,增强了降解效果,具有较好的抗负荷冲击能力,能适应非连续性生产的要求.     

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.     

焦化废水中有机物曝气吹脱条件下的挥发特征

焦化废水中各类有机物表现出不同的挥发特征,乙苯、萘等１１种物质比较容易挥发,１２ｈ空曝后其去除率约为２０％￣４０％,它们的挥发速率常数Ｋｖ与Ｈｅｎｒｙ常数间具有良好的线性相关关系,线性相关方程为Ｋｖ＝２．９０６×１０＾３Ｈ＋０．０１４６,挥发作用在这类物质的去除中起着重要作用;苯酚等１２种物质具有中等程度的挥发性;间苯二酚等物质其挥发作用不明显。