紫外光降解反应器去除氯苯气体模型的建立与应用

从光化学反应过程出发,基于线性光源球面辐射能量分布（LSSE）,以反应器内部空间的辐射能吸收密度、空塔停留时间、进口浓度等为主要参数,建立了气相环境中紫外光化学反应器去除氯苯的数学模型.结果表明,建立的模型能很好地模拟和预测紫外光化学反应器对氯苯气体的去除性能.氯苯气体的紫外光化学反应表现出一级反应动力学的特征.该模型包含了紫外光降解反应器设计的主要参数,同时被用于预测了反应器在不同进口浓度和不同空塔停留时间条件下的出口氯苯浓度,进而获得不同进口浓度达标排放所需要的最小空塔停留时间,为气相污染物的紫外光降解反应器的设计与运行提供了重要的理论指导.     

白腐真菌生物过滤塔处理氯苯气体的研究

以竹子为填料,构建新型的白腐真菌Phanerochaete chrysosporium生物过滤塔,考察该过滤塔在不同操作条件下对氯苯的去除性能.结果表明,白腐真菌生物过滤塔对氯苯表现出较好的去除效果,在进口浓度200～1 500 mg/m3,空塔停留时间122 s的条件下,最大去除率接近80%,平均去除率约50%.过滤塔的去除速率与进口负荷和去除率有关,在进口浓度500～1 500mg/m3,流量0.5 m3/h的条件下,最大去除速率可达94 g/(m3·h),平均去除速率为60 g/(m3·h).过滤塔去除速率对进口负荷变化的响应幅度与流量有关,在低流量条件下随进口负荷的变化率较大.过滤塔中氯苯浓度的沿程分布呈现出非线性下降的特征,造成这一现象的原因可能与过滤塔内生物量的分布情况有关.     

UV254nm+185nm光照降解气态甲苯的实验研究

研究了波长为254nm+185nm紫外光照射下,甲苯初始浓度、停留时间、相对湿度、O2浓度等因素对甲苯光降解效率的影响.通过定量UV254nm+185nm光照下体系中O3的产生浓度变化,以及降解过程中中间产物苯和苯甲醛的变化趋势,讨论了甲苯在UV254nm+185nm照射下降解机理.结果表明,甲苯去除率随着O2含量、停留时间的增加而升高;随着初始浓度的增加而降低.与湿度的关系为先急剧升高然后缓慢增加,而后降低,最佳相对湿度在40%~50%.当甲苯初始浓度为16.1mg/m3,O2含量为20%,相对湿度为40%时,体系对甲苯的降解效率为82.2%,降解速率为0.44mg/(m3·s),产生的O3浓度为131.13mg/m3,中间产物苯和苯甲醛的浓度分别为0.086,0.135mg/m3.在反应体系中,甲苯可吸收185nm波长紫外光直接降解,但主要被体系中产生的自由基氧化降解.     

氯苯紫外光降解产物对生物过滤塔运行性能的影响

生物过滤技术对难生物降解VOCs的处理效果较差,构建紫外光降解-生物过滤联合处理工艺是解决难生物降解VOCs处理的一个有效手段.已有研究表明,紫外光降解预处理对氯苯生物过滤塔的去除性能有促进作用.为了考察紫外预处理对生物过滤塔的影响机理,本研究分别考察了氯苯紫外光降解主要产物氯酚、乙酸以及副产物臭氧对生物过滤塔运行性能的影响.研究结果表明,加入乙酸降低了生物过滤塔的氯苯去除性能,在增加喷淋量后去除性能有所恢复.加入邻氯酚使生物过滤塔的氯苯去除性能略有降低.臭氧明显促进了生物过滤塔的氯苯去除性能,当进口臭氧浓度在60～120mg.m-3时,氯苯平均去除率可由70%提高到90%以上.因此,臭氧是紫外预处理促进生物过滤塔运行性能的主要因素.     

模拟水泥窑工艺对污染土壤热解吸尾气中六氯苯的去除效果

为了降低HCB(六氯苯)污染土壤热解吸修复的成本,分析了水泥窑处理技术去除污染土壤热解吸尾气中HCB的可行性,主要考察了处理温度、停留时间、φ(O₂)和ρ(HCB)初始值对HCB去除的影响. 结果表明:①随着处理温度的升高和停留时间的延长,HCB的去除率逐渐升高,其中,当处理温度≥800 ℃、停留时间≥2 s时,其去除率高于99.93%. ②当处理温度为900 ℃、停留时间为2 s、ρ(HCB)初始值分别为1.70、17.00和85.00 mg/m3时,水泥窑处理后尾气中ρ(HCB)分别为0.60、0.78和1.50 μg/m3,其与ρ(HCB)初始值并不成正比,说明ρ(HCB)初始值对HCB去除的影响较小;φ(O₂)≥2%时对HCB去除的影响也较小. ③水泥窑处理后,HCB的脱氯降解产物中仅有五氯苯被检出,ρ(五氯苯)最大值为1.20 μg/m3;同时处理过程中伴有少量的二英产生,但ρ(二英)满足GB 30485—2013《水泥窑协同处置固体废物污染控制标准》要求. 结果显示,模拟水泥窑工艺可有效去除污染土壤热解吸尾气中的HCB.      

利用紫外预处理加强氯苯的生物滴滤净化

试验采用主波长为185nm的低压汞灯为紫外光源、醚型聚氨酯海绵(PU-foam)为填料的紫外-生物滴滤塔联合装置净化氯苯废气.进气氯苯浓度为600mg·m-3、停留时间分别为92、69和46s时,联合装置的平均去除率分别达到99%、95%和80%;最大去除负荷达到59.6g·(m3·h)-1;联合装置和单独生物滴滤塔生物膜形成时间分别为20d和27d;联合装置的抗冲击能力较好,停留时间缩短至30s,联合装置去除效率可达75%以上,高于单独生物滴滤塔的去除效率(25%).对紫外-生物滴滤塔联合装置机制初步探讨表明,紫外氧化氯苯形成了水溶性较好的可生物降解的物质,降低生物滴滤塔氯苯的处理负荷,同时紫外辐照过程中产生的O3能有效地控制生物滴滤塔内微生物的过量生长,从而维持整个装置的最佳运行状态.     

含碳纳米C-TiO_2薄膜光催化降解气相甲苯研究

对以工业丙烷为燃料、空气为氧化剂、TiCl4为先驱物的火焰CVD法制备的含碳纳米C-TiO2光催化剂,用沉降法在石英玻璃管内壁制备C-TiO2纳米薄膜,以管式反应器为光催化氧化装置,实验研究了含碳纳米C-TiO2的纳米薄膜对甲苯气体的光催化降解规律。探讨了甲苯初始浓度和相对湿度等因素对降解率的影响。实验结果表明,相对湿度约为60%时,对甲苯有最佳的光催化降解效果。在催化剂负载量约为4.9mg、主波长为254nm和365nm的8W紫外灯各一盏、甲苯初始浓度约为60mg/m3、气体流量为400mL/min(甲苯在光催化器中停留时间约为3.45s)的条件下,甲苯的降解率可达45%。     

紫外光解处理石化污水臭气中VOCs的应用研究

以宁波某石化公司污水处理厂臭气VOCs紫外光解处理工艺为例,分析污水VOCs处理存在问题,提出紫外光解预处理工艺。研究发现,设置紫外光波长为185 nm,气体停留时间为1 s,臭气相对湿度为80%,在光触媒催化剂作用下,紫外光解设备对臭气VOCs的处理效果最佳,臭气吸收液BOD_5/COD达到0. 45以上,VOCs的生物降解性能显著提高。经生物喷淋处理后,臭气浓度和非甲烷总烃的去除率分别提高到88. 6%和85. 4%。生物喷淋排污水ρ(COD)由450 mg/L降低到150 mg/L,污染物排放量得到有效控制。     

微波紫外无极碘灯降解硫化氢气体

采用微波激发方式使无极碘灯发生放电,产生207 nm紫外辐射,并用于降解H₂S气体.考察了初始ρ(H₂S)、停留时间和微波电源功率等因素对H₂S降解的影响.结果表明:H₂S在微波无极碘灯停留时间为1.75 s时,其降解率随初始ρ(H₂S)的升高而降低.初始ρ(H₂S)为57.5 mg/m3时,H₂S降解率为20.5%;初始ρ(H₂S)为7.3 mg/m3时,H2S降解率可达到64.2%.在保持初始ρ(H₂S)及停留时间不变的情况下,H₂S降解率随电源功率的增加而提高.H₂S经微波碘灯光解后的最终产物含有SO₄2-.      

玻璃弹簧负载TiO2光催化降解甲醛的影响因素

利用自制间歇式光催化气体反应器体系作为反应场所,以玻璃弹簧负载TiO₂溶胶作催化剂,在紫外光照射下降解室内污染气体甲醛,探讨了催化剂的酸度、反应器内湿度、甲醛气体浓度和反应时间等因素对甲醛降解率的影响.结果表明:玻璃弹簧负载TiO₂并经pH5的蒸馏水酸浸后作催化剂对甲醛的降解效果最好,90 min内降解率达到57.26%;反应器内的湿度约为50%时甲醛降解率最高,反应90 min时达到82.20%;在0.46～8.10 mg/m3内,初始ρ(甲醛)为5.51 mg/m3时的降解率最高,150 min内达95.10%;延长反应时间,甲醛降解率上升幅度逐渐减小;通过计算降解后甲醛的残余量可知,TiO₂光催化方法可以有效降解甲醛,并能使0.46 mg/m3以内的ρ(甲醛)在150 min内达到国家标准.      

低温下间歇式生物过滤系统去除高负荷H2S的效能

以鸡粪堆肥和PE混合物为填料的生物过滤系统,在较低温度下进行生物去除H2S废气的性能研究.采用间歇式运行方式,当在较高气速条件下,即EBRT为39s、32s、24s和13s,入口浓度3000mg/m3时,去除率可分别达100%、100%、100%和65%.整个系统的入口负荷为812 g/(m3·h)时,去除负荷为528 g/(m3·h).且在较低的实验温度(9~16.5℃),入口浓度50~3000 mg/m3条件下,当EBRT为39s、32s、24s时,H2S的去除率为100%;当EBRT为13s时,去除率为62%~88%.结果表明,在较低温度下,高气速,高负荷条件下,间歇式生物过滤系统对H2S具有较高的去除性能.     

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.     

气相中甲苯的臭氧-光催化降解

初步研究了气相中中低浓度(10～80mg/m³)甲苯的臭氧-光催化联合降解,考察甲苯初始浓度、气体流量和湿度对降解效率及去除负荷的影响,并与单一光催化降解进行了比较.结果表明,臭氧-光催化对甲苯的降解效率大大高于光催化的降解效率,在较高浓度时效果更为显著;甲苯浓度在10～40mg/m³范围时,臭氧-光催化降解效率高达90%以上,但随甲苯初始浓度升高而缓慢地线性下降;湿度对甲苯的臭氧-光催化降解稍有影响,但去除率变化不超过2.5%.     

板式生物滴滤塔高效净化硫化氢废气的研究

采用营养液分层喷淋、pH分别在线控制(pH 2.5、 4.5、 6.5)的板式生物滴滤塔(plate type-biotrickling filter, PTBTF)净化H₂S废气,考察PTBTF于挂膜启动及稳定运行阶段对H₂S的降解性能.结果表明,PTBTF系统在14 d内即完成挂膜,对浓度为188.6mg·m^-3的H₂S去除率达到100%;在进口浓度100～1000mg·m^-3、空床停留时间(EBRT)28～4 s的条件下,H₂S的去除率可达到99%以上;当H₂S去除率≥90%时, PTBTF系统的最大去除负荷随EBRT(3.3～6 s)的增加而增大,EBRT 6 s的最大去除负荷达到1019.0g·(m³·h)^-1;上、中、下3层填料对H₂S的去除负荷随进口H₂S负荷的波动呈显著变化;通过荧光染色观察填料上的细胞数,发现在挂膜阶段微生物数量增长明显,第125 d上层、中层和下层填料上的菌落数(以干填料计)分别达到了1.29×10⁷、 5.47×10⁸和1.07×10⁹个·g^-1;采用扫描电镜观察填料表面的生物膜,可见上填料层和下填料层的优势菌分别为杆菌和丝状菌;利用变性梯度凝胶电泳初步揭示了系统运行过程中生物群落的演替规律;通过对产物的分析,确定该PTBTF系统降解H₂S后主要产生SO^2-₄和单质硫.     

沉淀-Fenton氧化预处理甲基硫菌灵废水

研究沉淀-Fenton氧化对甲基硫菌灵生产废水的预处理,考察SCN^-和CODcr的去除效果。先加入Cu-SO4和Na2S2O3对SCN^-进行沉淀,考察CuSO4和Na2S2O3加入量对CODcr去除率的影响;对沉淀后水样进行Fenton氧化,通过改变pH值、H2O2浓度、Fe^2＋浓度、反应时间等得出该农药废水在常温下的最佳操作条件。实验结果表明,经过沉淀处理后的废水,pH值为4、H2O2投加量为6～7 g/L、Fe^2＋投加量为1.2～1.5 g/L,氧化时间为2～4 h,CODcr浓度从12 000 mg/L降至3 600 mg/L,总去除率达到了70%。     

填料筛选与表面改性提高生物滴滤塔除含H_2S废气能力

生物滴滤塔的填料筛选及其表面性质改性优化可增加生物处理能力和系统抗冲击能力,通气比较了常用填料陶粒、鲍尔环、阶梯环,因去除效率较高,化学性质稳定筛选出陶粒为改性的基质,对表面进行FeCl3·6H2O理化高温改性,发现使用改性填料的生物滴滤塔系统H2S去除能力有较大提高,250mm填料高度实验中,在进气浓度1182～4396mg/m3范围内,去除率能稳定在95%以上,随机改变进气浓度153～4184mg/m3,系统均未失效表明其抗冲击能力较好。因而改性填料用于生物滴滤塔去除H2S可行。     

低浓度甲苯的气相光催化降解研究

研究了较低浓度的甲苯在较短停留时间时(17s～83s)的光催化降解,考察了甲苯初始浓度、停留时间、湿度、光源和催化剂载体等因素的影响,并分析了光催化处理降解能力随甲苯负荷的变化.研究表明,在较短停留时间时,甲苯降解率随进口浓度的增大而下降,且停留时间越短,随进口浓度增大而下降的越快;在某一停留时间范围内,甲苯的降解近似遵循一级反应动力学,动力学常数随浓度的增大而增大;低浓度时甲苯的光催化降解受湿度影响较小;低压汞灯为光源时甲苯的光催化降解率显著高于黑光灯为光源时的降解率;涂覆在不锈钢网状上的光催化剂性能随载体目数的增加而提高,但不及涂覆在铝板上的光催化剂.     

强化混凝与活性炭联用处理赣江微污染水源水试验

采用强化混凝与活性炭联用技术对赣江微污染水源水处理进行试验研究。试验结果表明,强化混凝与活性炭联用较常规工艺能减小出水浊度,显著提高CODMn和UV254的去除率,并有效控制出水余铝含量。原水CODMn为4.10~4.25mg/L左右,UV254为0.2~0.3mg/L时,中试系统出水浊度降低了12%左右,出水CODMn和UV254分别为0.5~0.7mg/L和0.015~0.025mg/L,各自去除率较传统工艺分别提高了36%和40%左右。试验出水余铝浓度均<0.2mg/L,NH3-N去除率没有明显提高。