紫外光降解高浓度氯苯气体的研究

为评价紫外光降解作为高浓度挥发性有机物生物预处理的可行性,系统考察了其对高浓度氯苯气体的去除性能及其影响因素.所考察的影响因素包括紫外光波长、进口ρ(氯苯)、空塔停留时间和气体相对湿度等.结果表明:复合254和185 nm波长紫外光照射对氯苯的去除效果优于单一254 nm波长;紫外光降解反应器的进口ρ(氯苯)在2 300～2600 mg/m3,空塔停留时间为27 s时,对氯苯气体的去除率可达40%,继续延长空塔停留时间对氯苯去除率的提高作用有限;进口ρ(氯苯)在150～3 000 mg/m3时,氯苯去除速率随进口浓度单调增加,当高于3 000 mg/m3时,氯苯去除速率基本保持不变;增加气体相对湿度可以提高紫外光降解反应器对氯苯的去除效果.      

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.     

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.     

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.     

紫外光降解对生物过滤塔去除氯苯性能的影响机制研究

紫外-生物过滤联合工艺中的紫外单元促进了后续生物过滤单元的氯苯去除性能.为了进一步揭示紫外光降解对生物过滤塔运行性能的影响机制,本研究系统分析了紫外光降解对生物过滤塔填料层pH、生物膜特性和填料层结构特性等方面的影响.结果表明,氯苯紫外光降解产物导致了生物过滤单元填料层pH的下降(从pH 6～8降至pH 4～7);另外,紫外单元产生的臭氧降低了生物过滤单元生物膜厚度和生物膜的EPS含量,改善了生物膜的特性,提高了氯苯和营养物质在生物膜内的传质效率.同时,臭氧可以有效控制生物量过量积累,增加了填料层的比表面积(从784 m2.m-3增加至880 m2.m-3),优化了填料层的结构特性,提高了污染物的反应速率.上述各方面的综合作用最终促进了生物过滤单元的氯苯去除性能.     

复合生物法净化SVE尾气研究

鉴于目前土壤修复过程中广泛采用的气相抽提系统技术(SVE)相应尾气净化技术的缺失,为有效提高气相抽提系统技术后端尾气净化效率,提出采用复合生物法净化SVE尾气。以甲苯为目标污染物,以活性炭为主要填料,利用焦化污水处理厂的活性污泥接种挂膜研究了生物过滤反应器对模拟气体的净化性能及其影响因素(包括进气流量、停留时间、入口浓度、入口体积负荷),并将复合生物法与活性炭吸附法进行了性能比较。实验结果表明:生物过滤反应器的去除效率随进气流量的增大而降低,随气体停留时间的延长而提高,随入口浓度的增大而降低,反应器的体积去除负荷随入口体积负荷的增大而增大,这说明生物过滤反应器能有效去除甲苯废气,且去除效果优于活性炭吸附法。     

脉冲放电等离子体治理炼油厂恶臭气体研究

应用脉冲放电等离子体技术,在线板式反应器内对炼油厂恶臭气体中代表性污染物———硫化氢、乙硫醇的去除进行了试验,试验规模4～16m3·h-1 采用闸流管开关脉冲电源,其最大输出功率1kW,最大脉冲电压峰值100kV.试验考察了峰值电压、重复频率、进口浓度、处理气量、背景气体各单因素对去除率的影响.结果表明:硫化氢几乎完全去除,乙硫醇最大去除率为84%;在有正己烷背景气体存在时,乙硫醇的去除可不受低浓度背景气体影响;在高浓背景气体情况下,乙硫醇的去除率有所降低,硫化氢也有类似规律;硫化氢和乙硫醇中硫元素主要转化为二氧化硫.结合恶臭气体去除率与能量密度、进口浓度的关系,建立反应器动力学模型,获得硫化氢和乙硫醇的氧化速率常数分别为0 042和0 034L·J-1,为进一步反应器优化、放大设计及与电源匹配提供了基础数据.     

改进型三维电极电化学反应器处理含苯乙烯污水

在某常规三维电极电化学反应器中设置蜂窝活性炭,可增加阳极反应面积,显著提高电化学反应速率。研究发现,控制反应器进水pH为6. 2,电流密度为50 m A/cm2,水力停留时间为90 min时,改进后的三维电极电化学反应器对苯乙烯的去除率可达到91%以上。出水BOD5/COD(B/C)由0. 25提高到0. 42,可生化性得到显著改善。三维电化学反应器内苯乙烯的降解满足一级反应动力学模型,反应速率常数为0. 026 min-1。可见,三维电化学反应器用于处理难降解含苯乙烯的石化污水具有显著效果,可为工程实践提供参考。     

介质阻挡放电对氯苯的降解特性及其产物分析

鉴于生物法对难生物降解性、低水溶性的VOCs去除效果不佳,因此开发高效的前处理技术来提高生物法的净化能力已成为新的热点.本实验以生物可降解性差的氯苯为目标污染物,以介质阻挡放电低温等离子体(DBD)为生物法的前处理技术,通过调节DBD反应器的工艺参数,研究其对氯苯的降解效果,考察了进气浓度、停留时间、湿度、峰值电压等因素对去除率的影响,并对尾气进行初步分析.结果表明,DBD能有效去除氯苯废气,氯苯去除率随峰值电压的升高而增大;当电压≥12k V时,停留时间对氯苯的降解影响较小;65%~75%为氯苯降解的最佳湿度范围.通过产物分析,发现产物的种类和浓度随着放电电压的升高而增多增大,主要是以有机酸类和氯代烃为主.产物的水溶性较好;可生化性随着电压升高而增强;随电压升高,小球藻受到的生长抑制作用越来越小,当电压达到20k V时,反而有促进作用.降解过程中产生的O3量随着电压的升高而增多,并且在同一电压下臭氧产生量随着湿度的增大而增多.     

移动床生物膜反应器用于苯酚废水处理的性能研究

实验应用移动床生物膜反应器处理人工配制的苯酚废水,研究了在不同的苯酚进水浓度和不同的水力停留时间时苯酚的去除效率,以及反应器对冲击负荷的承受能力.结果表明,在水力停留时间为24 h、苯酚进水浓度从200 mg·L-逐渐上升至1400 mg·L-1以及苯酚进水浓度1000 mg·L-1、水力停留时间从32 h逐渐降至16 h的条件下,苯酚均能够被完全去除.对冲击负荷,MBBR具有较强的承受能力.由荧光原位杂交技术分析可知,酵母菌和真细菌是反应器中降解苯酚的主要微生物.说明移动床生物膜工艺能够高效地用于苯酚废水处理之中.     

生物滴滤床净化二甲苯废气的性能研究

分别以大小两种拉西环作为生物滴滤床填料净化二甲苯废气,研究入口负荷、气体停留时间、营养液喷淋密度及营养液中氯化铵的质量浓度对生物滴滤床净化效果的影响.实验结果表明:随着入口负荷的增加,去除负荷也呈增加趋势,但二者并非线性关系.气体停留时间越长,去除效果越好.营养液中氯化铵的质量浓度对去除效果有显著影响,充足的氮源是高去除率的保证.在氮源充足的前提下,营养液喷淋密度对去除效果无显著影响.      

循环流化床脱除氯化氢研究

在直径200mm、高2560mm自制循环流化床上进行了脱除氯化氢的研究。实验结果表明本实验采用的循环流化床尾气净化装置，在士湿两种状况下的净化效率都比周类型装置有较大提高。当喷水活化增湿以后，净化效率可达90％以上，并考察了停留时间、Ca/Cl 当量比、粒径和入口氯 化氢浓度等因素对氯化氢脱除效率的影响。证实延长停留时间、增大Ca/Cl当量比、减 小粒径和增加入口氯化浓度有利于提高氯化氢脱除效率。     

真菌生物滤池净化苯乙烯废气的研究

采用接种Aspergillus candidus和Penicillium frequentans的真菌生物滤池处理苯乙烯废气,考察苯乙烯在生物滤池中的净化效果和物质转化特性。苯乙烯的进气质量浓度为200～800 mg/m3,气体流量分别为0.28,0.38和0.48 m3/h,对应的气体停留时间分别为60,45和35 s。试验结果表明:苯乙烯在真菌生物滤池中有较好的处理效果,最大去除能力达66.78 g/(m3.h),真菌生物滤池中二氧化碳的产生量和苯乙烯去除量呈线性关系。微生物分析结果表明,接种的Aspergillus candidus和Penicillium frequentans在反应器内能够长期保持优势地位。     

异养菌与新型填料成膜性及BTF处理屠宰H2S废气

以新型填料上生物膜的微生物种群结构为研究对象,将异养脱硫细菌蜡状芽孢杆菌ZJNB-B3接种到含活性污泥和LEVAPOR新型填料的小试曝气液体反应器,研究此菌在活性污泥及在填料生物膜中的微生物多样性.在属分类水平上的物种分析结果表明,芽孢杆菌属在接种后的填料中相对丰度较高,而在活性污泥样品中相对丰度较低,其在培养了第10d的填料样品中已经达到最大相对丰度.因此该菌与新型填料的亲和性和成膜性较好.将该菌与新型填料应用于生物滴滤塔（BTF）处理屠宰污水站排放的H₂S恶臭废气,风量处理能力为2000m³/h.结果表明,经该菌强化的BTF完成启动的时间比使用普通活性污泥接种的BTF缩短7d.强化的BTF在30d的稳定期试验中,当H₂S进气浓度为4.92~9.54mg/m³时,对H₂S去除率为98%~99%.当进气H₂S在1.0~10mg/m³范围波动时,空床停留时间（EBRT）为10,21,30s时,去除率分别为94%、98%、99%以上,且受进气H₂S浓度波动的影响不大.当进口负荷为0.60~1.14g/（m³·h）时,H₂S去除率稳定在98%以上,H₂S气体排放量低于恶臭污染物排放国家标准.     

参与光化学反应的物质对UV能量吸收的估算

在对北京紫外辐射(UV)观测资料分析的基础上,提出参与光化学反应的物质对UV能量具有吸收作用.计算了1990年12个月实际天气比晴天UV能量的减少值在64～109 W/m2之间,这一减少受臭氧、"水汽"、气溶胶等因子的衰减分别为39.1～66.3,21.5～36.5,3.2～5.5 W/m2(12月除外),12个月的平均值分别为48.3,26.6,4.0 W/m2.计算结果表明,云天大气对UV能量有衰减,其衰减能量中有26.6 W/m2是"水汽的作用",即参与大气光化学反应的物质对UV能量吸收所造成的,此计算值同国外观测与模式的研究结果比较接近.由于现有模式中还没有考虑这一部分能量,所以造成模式结果与观测结果间较大的差异.      

新型聚乙烯填料生物滴滤床净化硫化氢气体的启动研究

研究了新型高密度聚乙烯改良型拉西环填料生物滴滤床净化硫化氢气体的启动过程,重点比较了启动过程中不同的挂膜方式对启动时间及效能的影响.结果表明,采用液相连续流强化挂膜法成膜时间短,在环境温度20～28℃时7 d可以挂膜成功.在启动过程中,随着工艺参数的突然改变(GRT缩短)和入口浓度波动,液相连续流强化挂膜后反应器的硫化氢去除率更稳定.在进气浓度最高为343 mg/m³时硫化氢去除率稳定在95%以上.试验过程中还发现,将SO₄^2-浓度作为活性污泥驯化完成的监测指标、液相S^2-去除率作为挂膜完成的监测指标更合理.启动结束后,通过2种途径减去喷淋液中的碳源并未影响硫化氢的去除率,这进一步表明生物滴滤床中硫化氢的净化主要由自养菌完成.     

烟雾箱模拟乙炔和NOx的大气光化学反应

利用自制光化学烟雾箱进行了一系列表征实验并模拟了乙炔和氮氧化物NO_x在室温（20±1）℃下的大气光化学反应．讨论了乙炔与NO_x的协同作用对光化学反应产生O₃的影响．实验得到了O₃和NO₂的壁损失分别为5.80×10^-6 s^-1和2.41×10^-6 s^-1,相对于模拟实验中的O₃和NO₂,该损失可以忽略．测得了单支40 W黑光灯的有效光强为0.64×10^-3 s^-1（以NO₂的光解速率表示）．经过净化空气的本底校正后,讨论了不同乙炔浓度、NO_x浓度以及光照强度对体系产生O₃的影响,计算了乙炔的增强反应活性值（incremental reactivity, IR）,4组实验的IR最大值分别为1.76×10^-2、2.68×10^-2、2.04×10^-2和2.84×10^-2．并发现IR值与乙炔的初始浓度以及光照强度关系密切,与NO_x初始浓度关系不大．