紫外-生物过滤联合工艺处理VOCs的研究

挥发性有机物引起的环境污染问题已日益严重,高浓度、难降解挥发性有机物的处理是当前亟待解决的问题。单一的生物过滤技术对挥发性有机物的去除效果并不理想,在传统生物过滤工艺前增加紫外预处理单元,构建了紫外-生物过滤联合工艺。紫外-生物过滤联合工艺是处理高浓度、难降解挥发性有机物的一个有效途径,也是挥发性有机物控制技术研究的前沿领域。文章系统介绍了紫外-生物过滤联合工艺的研究背景和在国内外的研究进展,并阐述了紫外-生物过滤联合工艺对挥发性有机物的去除性能、紫外-生物过滤联合工艺组合优势、紫外预处理对生物过滤单元影响机理研究和紫外-生物过滤联合工艺模拟模型,最后对紫外-生物过滤联合工艺的工程应用前景进行了展望。     

生物过滤塔中微生物群落的代谢特性

了解微生物群落结构与代谢功能对于提高生物反应器运行性能具有重要意义.为此,本研究用Biolog方法在160d的运行过程中研究了处理甲苯气体的木屑生物过滤塔和活性炭生物过滤塔中微生物群落的代谢特性.研究发现,木屑过滤塔和活性炭过滤塔中微生物群落的平均代谢活性在长期运行时均有下降趋势.主成分分析结果表明,生物过滤塔中微生物群落代谢指纹在运行前期未发生显著变化,但103d后在过滤塔进气端出现显著变化,到160d时整个过滤塔内的微生物群落代谢指纹均发生改变.2套过滤塔中微生物群落代谢活性与代谢特征指纹未表现出较大差异,表明长期运行时填料对微生物代谢的影响较小.在Biolog平板内的95种碳源中,羧酸类物质和氨基酸类物质更容易被过滤塔中的微生物群落利用.     

丝状真菌生物过滤塔对挥发性有机物的去除性能

生物过滤塔工艺是控制挥发性有机物(VOCs)污染的一种重要工艺。其中,丝状真菌由于所产生的菌丝体易捕捉气相中的疏水性污染物,同时又具备耐受低pH值和适应干燥环境等特性,而日益成为VOCs生物过滤技术中新的研究热点。文章在对丝状真菌生物过滤塔的降解机理和特点进行分析的基础上,针对目前在生物过滤塔技术中研究较多的几种典型丝状真菌,较详细介绍了该类真菌生物过滤塔对VOCs的去除性能,并对该技术在VOCs控制方面的研究与应用中存在的问题和发展方向进行了分析和展望。     

化学洗脱法去除生物过滤塔中菌体的研究

研究生物量控制技术对于提高生物过滤法处理VOCs气体的长期运行性能具有重要意义.用4套平行的生物过滤塔处理甲苯气体,考察了NaOH溶液对生物过滤塔中菌体的去除效果及其对过滤塔去除甲苯性能的影响.NaOH循环洗脱的试验结果表明,在0.2%～0.8%的NaOH浓度范围内,适宜的循环洗脱持续时间为2～3 h.在4个试验浓度下,浓度为0.4%的NaOH溶液对菌体的去除效果最佳,此时菌体洗脱以脱附作用为主.对不同化学洗脱方式进行综合比较发现,循环洗脱是较为适宜的化学洗脱方式.对过滤塔甲苯去除性能的监测表明,洗脱后过滤塔的去除性能可在3～4 d内恢复,不同浓度NaOH对去除性能的影响差别不大.     

曝气生物滤池中碳和氮代谢特性

用充填陶瓷滤料的曝气生物滤池研究碳和氮代谢特性。曝气生物滤池进水氨氮为52mg／L左右、COD为100mg／L左右和回流比为200％时,经过20多d的运行,出水氨氮小于0．05mg／L、COD小于25mg／L、亚硝态氮为4．7mg／L和硝态氮为7．1mg／L,COD去除率达75％,氨氮去除率达99．9％,总氮去除率达78％;过大和过小的回流比对曝气生物滤池的运行性能都是不利的。研究成果可以应用于一般城市污水以及含低COD、高氨氮工业废水的处理。     

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.     

UV-生物过滤联合降解苯乙烯废气的研究

实验采用主波长为185 nm的低压汞灯为紫外光源,泥炭、棕纤维、多孔活性炭为填料的UV-生物过滤塔联合装置净化苯乙烯废气.苯乙烯进气浓度控制在320~583 mg·m-3之间,稳定后去除率能维持在95%以上.UV光解苯乙烯形成醇、醛、羧酸等水溶性较好的可生物降解的物质,能改善生物过滤塔的运行性能.稳定运行阶段,当总停留时间(total residence time,TRT)较长时,进气浓度的变化基本不影响去除率,随着TRT减少,进气浓度对去除率的影响逐渐显现.TRT为102 s时,联合装置的去除负荷随进气负荷的增加而线性增加,去除率达95%以上.TRT为68 s时,进气负荷较低时,去除负荷的变化也遵循上述规律,但当进气负荷大于30 g·(m3·h)-1时,去除负荷逐渐偏离直线并趋于某一定值.若仅考虑苯乙烯浓度的增减,UV光解对苯乙烯的去除贡献率高于生物过滤塔,而系统关停10 d后重启,苯乙烯的去除效果在第4 d就能恢复.     

生物过滤氧化反应器中的微生物特性研究

采用沿程取样分析的方法,对生物过滤氧化反应器不同位置中的微生物特性进行了研究,结果表明,沿水（气）流方向,陶粒上附着的生物膜与陶粒间的生物絮体的量都是逐渐减少,生物絮体的氧呼吸率也随之下降,但生物膜的氧吸收率没有明显的变化。沿水（气）流方向,生物膜生物活性是逐渐升高的,而生物絮体生物活性总体逐渐下降。对生物膜的活性细菌数目（ABN）分析表明,在反应器内不同位置,异养菌与自养菌数量是交替变化的。在进水端,异养菌占据绝对优势,其数量是自养菌的近1000倍,随着床层向出水端靠近,异养菌数目减少,自养菌数目增多,在出水端附近,自养菌是异养菌数目的10倍多。     

紫外诱变对假单胞菌生物特性的影响

室温下,用紫外光对假单胞菌株进行2 min诱变。分别用驯化后紫外诱变和未诱变假单胞菌处理系列浓度(20、100、200、300、400 mg/L)苯酚水样,对比分析其在降解速率、降解时间、微生物呼吸率、酶活性等降解特性方面的差异性。结果表明:假单胞菌经紫外诱变后,对苯酚的耐受性得以提高,去除高浓度苯酚的速率得以提高,处理较高浓度苯酚的能力明显提升。诱变假单胞菌完全降解较高浓度苯酚的时间比未诱变假单胞菌短,诱变假单胞菌对于高浓度苯酚的适应性比未诱变假单胞菌更好。苯酚降解过程中,脱氢酶始终保持着较高的活性,假单胞菌经诱变后其酶活性得以提高。     

膜生物反应器中溶解性微生物代谢产物的产出

利用正丁醇为碳源,通过测定膜生物反应器(MBR)内混合液的溶解性有机碳(DOC)来表征溶解性微生物代谢产物(SMP)的浓度.利用死端过滤试验来测定SMP的产出对膜污染的影响.结果表明,微生物内源代谢产物(BAP)所含大分子有机物浓度大于微生物利用基质代谢产物(UAP),BAP分子量大于100k的有机大分子所占比例超过18%;BAP浓度是影响膜污染的关键因素.阻力分布试验表明,BAP是凝胶层阻力的主要来源,BAP产出量和过滤总阻力之间存在很好的相关性,二者之间的关系为R=1.76×10¹²TOC^0.1914.     

生物过滤法处理挥发性有机物气体研究进展

生物过滤法是一种高效、廉价的废气处理技术。介绍了近年来生物过滤法处理挥发性有机物(VOCs)气体的研究进展。重点讨论了生物过滤法处理VOCs气体的性能、影响因素和运行模拟等内容。     

我国工业源VOCs排放的源头追踪和行业特征研究

按照“源头追踪”思路,采用排放因子法,对我国工业源VOCs排放量进行了计算.工业VOCs污染产生于4个环节:VOCs的生产,储存和运输,以VOCs为原料的工艺过程,含VOCs产品的使用和排放.结果表明, 2009年我国工业源VOCs排放量约为1206万t.4个环节的污染排放贡献分别为18.1%、6.8%、24.7%和50.3%.合成材料生产、石油炼制和石油化工、机械设备制造等17个排放源的年排放量达20万t以上,其排放量之和占全国总排放量的94.9%.2007~2009年我国工业源VOCs排放量分别为1023,1079,1206万t,年均增长率8.6%.     

北京市机动车排放挥发性有机化合物的特征

利用气相色谱法对交通路口机动车排放的挥发性有机化合物(VOCs)进行了监测,讨论了交通路口大气中VOCs的浓度水平和排放特征,并将历年来的数据进行了对比,结果表明,由于汽车保有量的增加,VOCs浓度有增加的趋势.使用无铅汽油后,烷烃、烯烃、芳香烃的组成比例有所变化,芳香烃的含量有较大程度的增加.     

漆包线行业挥发性有机物(VOCs)排放特征研究

根据“源头追踪”思路,结合生产工艺调查,现场采样及实验分析,研究了漆包线制造过程中挥发物有机物(VOCs)从原物料输入到产品输出(原物料输入、净化销毁、泄露、逸散、最终排放、产品残留)各环节的排放特征.结果表明,共检出41种VOCs,从原物料输入的VOCs,有81.1%得到了销毁,3.5%从涂料储槽,供漆系统等环节逸散,2.6%从炉膛出口及其他环节泄露,8.4%经管道有组织排放,只有极少部分残留在产品中.主要排放的VOCs成分是乙苯、甲酚、二甲酚、苯酚、二甲苯、N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺.VOCs排放系数为(24.75±6.52)g VOCs/kg漆包线.采用排放系数法估算了2010年全国漆包线行业VOCs的排放量和2015年的预期排放量分别为2.62万t和3.19万t.     

太原市夏季大气VOCs污染特征及臭氧生成潜势

2018年8月采集太原市大气样品,分析太原市夏季大气VOCs的污染特征,并利用最大增量反应活性系数法（MIR系数法）估算了VOCs的臭氧生成潜势（OFP）.结果表明,太原市夏季大气VOCs浓度为17.36~89.60μg/m³,其中烷烃占比58.01%、芳香烃占比20.06%、烯烃占比16.52%、炔烃占比5.40%.大气VOCs浓度变化表现为明显的早晚双高峰特征,且以早高峰影响为主.OFP分析显示,烷烃、烯烃、芳香烃、炔烃分别占总OFP的19.16%、47.74%、31.75%、1.35%,C₃~C₅类烯烃是活性较高的物种,对O₃生成贡献较大.     

吸附浓缩/热脱附--空气中挥发性有机物分析前处理技术

论述了吸附浓缩／热脱附技术的特点、吸附剂的种类及其选择、热脱附仪以及吸附浓缩／热脱附技术的应用等方面。     

典型钢铁企业挥发性有机物排放量测算及组分特征

选取涵盖钢铁炼制全流程的典型企业,综合采用不同核算方法估算比较了该企业挥发性有机物（VOCs）排放结果;并在此基础之上,通过氟聚化合物气袋、SUMMA罐采样及气相色谱质谱联用仪（GC-FID/MS）分析方法,对烧结、焦化、热轧和冷轧等工序废气中VOCs浓度水平及排放特征进行监测.结果表明,整个厂区VOCs年排放量为430.82t,其中工艺有组织排放占66.0%,储罐18.5%;烧结机头和焦炉推焦排放口VOCs及非甲烷总烃（NMHC）浓度高于其他点位;各工序排放的芳香烃占比较高,其中焦化装煤除尘和焦炉推焦排放口芳香烃占90%以上;烧结工序CS₂占比最高（36.6%）,其次为苯和甲苯;焦化工序占比靠前的物种为1,2,4-三甲基苯、邻甲乙苯、1,4-二乙基苯、1,2,3-三甲基苯和1,3,5-三甲基苯等;热轧工序与其他工序有一定区别,车间无组织排放芳香烃和烷烃占比均在35%左右,排放靠前的物种除芳香烃外还有高碳烷烃,如十一烷、十二烷和正丁烷等;冷轧工序有组织和无组织排放主要物种较为类似,均为芳香烃物种,如乙基苯、间/对二甲苯、甲苯、苯和邻二甲苯.不同工艺环节排放物种存在一定差异,但主要以焦化副产物（芳香烃）和烧结燃烧产物（CS₂）为主,建议钢铁行业有针对性地加强浓度高、活性高和毒性大的组分控制.     

典型钢铁企业挥发性有机物排放量测算及组分特征

选取涵盖钢铁炼制全流程的典型企业,综合采用不同核算方法估算比较了该企业挥发性有机物（VOCs）排放结果;并在此基础之上,通过氟聚化合物气袋、SUMMA罐采样及气相色谱质谱联用仪（GC-FID/MS）分析方法,对烧结、焦化、热轧和冷轧等工序废气中VOCs浓度水平及排放特征进行监测.结果表明,整个厂区VOCs年排放量为430.82t,其中工艺有组织排放占66.0%,储罐18.5%;烧结机头和焦炉推焦排放口VOCs及非甲烷总烃（NMHC）浓度高于其他点位;各工序排放的芳香烃占比较高,其中焦化装煤除尘和焦炉推焦排放口芳香烃占90%以上;烧结工序CS₂占比最高（36.6%）,其次为苯和甲苯;焦化工序占比靠前的物种为1,2,4-三甲基苯、邻甲乙苯、1,4-二乙基苯、1,2,3-三甲基苯和1,3,5-三甲基苯等;热轧工序与其他工序有一定区别,车间无组织排放芳香烃和烷烃占比均在35%左右,排放靠前的物种除芳香烃外还有高碳烷烃,如十一烷、十二烷和正丁烷等;冷轧工序有组织和无组织排放主要物种较为类似,均为芳香烃物种,如乙基苯、间/对二甲苯、甲苯、苯和邻二甲苯.不同工艺环节排放物种存在一定差异,但主要以焦化副产物（芳香烃）和烧结燃烧产物（CS₂）为主,建议钢铁行业有针对性地加强浓度高、活性高和毒性大的组分控制.     

Performance of rotating drum biofilter for volatile organic compound removal at high organic loading rates

Uneven distribution of volatile organic compounds （VOCs） and biomass, and excess biomass accumulation in some biofilters hinder the application of biofiltration technology. An innovative multilayer rotating drum biofilter （RDB） was developed to correct these problems. The RDB was operated at an empty bed contact time （EBCT） of 30 s and a rotational rate of 1.0 r/min. Diethyl ether was chosen as the model VOC. Performance of the RDB was evaluated at organic loading rates of 32,1, 64.2, 128, and 256 g ether/（m^3·h） （16.06 g ether/（m^3·h） ≈ 1.0 kg chemical oxygen demand （COD）/（m^3·d））. The EBCT and organic loading rates were recorded on the basis of the medium volume. Results show that the ether removal efficiency decreased with an increased VOC loading rate. Ether removal efficiencies exceeding 99% were achieved without biomass control even at a high VOC loading rate of 128 g ether/（m^3·h）. However, when the VOC loading rate was increased to 256 g ether/（m^3·h）, the average removal efficiency dropped to 43%. Nutrient limitation possibly contributed to the drop in ether removal efficiency. High biomass accumulation rate was also observed in the medium at the two higher ether loading rates, and removal of the excess biomass in the media was necessary to maintain stable performance. This work showed that the RDB is effective in the removal of diethyl ether from waste gas streams even at high organic loading rates. The results might help establish criteria for designing and operating RDBs.