生物过滤塔和生物滴滤塔净化α-蒎烯性能比较

分别采用以木屑/泥炭为填料的生物过滤塔(BF)和以聚氨酯小球为填料的生物滴滤塔(BTF)净化α-蒎烯废气,比较两者的挂膜时间及对α-蒎烯的降解性能.结果表明,采用气液相联合方法,过滤塔和滴滤塔分别在21d和27d内完成挂膜;扫描电镜观察表明,填料上生物膜菌群生长良好,优势菌为杆菌和球菌.在α-蒎烯进口浓度80～2200mg.m-3、空床停留时间(EBRT)29～102s条件下,两者对α-蒎烯均有较好的去除效果,过滤塔与滴滤塔的最大去除负荷分别为50g.m-.3h-1和43g.m-.3h-1;滤塔中CO2生成量与α-蒎烯降解量之间呈线性关系,通过线性拟合得出过滤塔与滴滤塔的α-蒎烯矿化率分别为74%与68%,滤塔中减少的α-蒎烯主要被微生物利用而去除.菌落数(CFU)分析表明,在挂膜阶段滤塔微生物数量增长明显,稳定运行阶段菌落数随着EBRT的延长而增加,在EBRT102s条件下单位反应器空间内过滤塔和滴滤塔菌落数分别为5.52×1014cfu.m-3和1.84×1014cfu.m-3.     

聚丙烯环生物滴滤塔去除实际市政污水厂硫化氢性能及微生物群落分析

在非稳态条件下,采用AAO剩余污泥为种泥、聚丙烯环为填料启动生物滴滤塔,处理实际市政污水厂细格栅H2S恶臭气体.研究了生物滴滤塔的启动、稳定阶段的运行模式,在空床停留时间为14 s,进气浓度2. 02～319. 19 mg·m-3,环境温度为7. 8～32. 5℃条件下,平均出气浓度为13. 08 mg·m-3,平均去除率达到91. 8%,最高去除负荷达到78. 37 g·(m3·h)-1.在247d运行中,监测到生物滴滤塔压降在长期运行中维持稳定在96 Pa·m-1.高通量测序表明,生物滴滤塔内的微生物群落发生了改变,Shannon指数由4. 99降低至3. 75,但Pseudomonas和Thiobacillus等功能菌的存在解释了生物滴滤塔较好的去除性能.结果表明,在非稳态条件下,以AAO剩余污泥为种泥的生物滴滤塔可实现H2S的高效去除;聚丙烯环作为填料可以在长期运行中维持稳定的压降;微生物群落在长期高浓度的H2S环境中,多样性降低,但降解性能可以得到提高.     

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.     

生物滴滤塔反硝化净化NO 废气的启动

采用低浓度NO 废气作为气相氮源、硝酸钠作为液相氮源,在序批式活性污泥法反应器(SBR)中的NO 反硝化菌驯化成熟的基础上,研究了生物滴滤塔的启动过程.结果表明,在室温、NO 进气浓度(160mg/m³)、停留时间(EBRT)113s 的条件下,接种驯化成熟种污泥的生物滴滤塔在9d 内完成挂膜.硝酸盐是影响驯化过程中NO 净化效果和N2O 产生量的重要因素,添加适量硝酸盐有助于NO 反硝化菌的正常生长,提高NO 净化效率;但硝酸盐过多时会导致中间产物N₂O 的累积.在滴滤塔挂膜启动期间,循环液吸光度、填料层压力损失与NO 净化效率呈正相关性,可作为衡量生物滴滤塔挂膜启动完成的重要指标.     

生物滴滤塔净化甲基叔丁基醚废气的研究

应用生物滴滤塔处理甲基叔丁基醚废气,研究其挂膜启动及稳定运行阶段的降解性能,并考察了稳定期该系统的生物群落结构.结果表明,生物滴滤塔在停留时间为60 s,进气质量浓度为100 mg·m~(-3)的条件下,运行23 d后完成挂膜,填料上的生物量明显增加,去除率可维持在70%以上.反应器稳定运行时,去除负荷可达13.47 g·(m3·h)~(-1),矿化率可达68%;用Haldane模型拟合生物滴滤塔中去除负荷的变化趋势,获得理论ECmax为21.03 g·(m3·h)~(-1),KS为0.16 g·m~(-3),KI为0.99g·m~(-3).运用高通量测序技术分析生物膜中的微生物群落结构,发现其中优势菌属为Methylibium sp.和Blastocatella sp.,分别占11.33%和9.95%.     

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40.75 kg·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22.35mg·(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p H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。     

甲硫醇脱臭菌的分离、分子鉴定及应用

以低浓度甲硫醇臭气的生物降解为研究对象, 从不同的菌源中筛选得到一株能高效降解甲硫醇的菌株.运用16S rDNA的分子鉴定技术,确定筛选菌Jll的16S rDNA序列同芸苔根际菌(Rape rhizosphere)的相似性最大(97%),为同属.筛选菌Jll生长迅速,挂膜时间短.将其接种于生物滴滤反应器中,在甲硫醇进气流量为0.3 m3/h,质量浓度为40　mg/m3,运行仅4 d后,其去除率可逐渐升到100%.当进气流量分别为0.3,0.6和1.2 m3/h时,该反应器对甲硫醇的最大去除能力分别为36.2,41.8和16.4 　mg/(m3·h).反应器进气负荷提高到(96±3)　mg/(m3·h),运行一段时间后,恢复适宜的进气负荷,生物滴滤反应器对甲硫醇的去除率很快回升.这表明菌Jll不但降解能力高,而且抗逆性强.      

恶臭假单胞菌生物滴滤塔净化甲苯废气的研究

在接近于工业化应用的非稳态条件下,采用恶臭假单胞菌为菌源接种生物滴滤塔,处理含甲苯废气.研究了滤塔的挂膜启动情况与稳定运行阶段抗负荷变化能力,并对滤塔内生物膜微观结构进行了观察分析.在停留时间为54 s和43.2 s,进气甲苯浓度为544～1 044 mg·m-3,环境温度为17～26 ℃的操作条件下,滤塔气体出口检测不到甲苯,最大体积去除负荷为105.35g·(m3·h)-1.结果表明,在非稳定条件下,以未经甲苯驯化筛选的恶臭假单胞菌作为菌源降解甲苯废气是可行的;稳定运行阶段滤塔具有较强的抗负荷变化能力,进气浓度与停留时间的变化不会引起处理性能的下降;通过控制营养液添加间隔可以较好地控制生物膜的快速增长;滤塔内微生物菌落发生了变化,大量微孔结构的存在证明了微孔的吸附是生物膜降解甲苯的重要前提.     

生物滴滤塔处理H_2S停留时间和容积负荷的研究

利用生物滴滤塔小试装置进行了连续的H2S脱除试验。结果表明:挂膜前采用Na2S对菌群进行驯化,有助于系统快速启动完成。当进气量在0.05~0.6 m3/h之间变化,H2S进气浓度在200~1 200 mg/m3之间变化时,确定生物滴滤塔有效停留时间大于43 s,对H2S的去除率可达98%以上。容积负荷63.9 g/m3·h时,出气浓度0.08 mg/m3,为了满足城镇污水处理厂的厂界废气排放最高允许浓度二级标准的要求,试验确定该生物滴滤塔处理H2S的容积负荷不超过60 g/m3·h,出气浓度才能达标。     

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.     

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.     

介质阻挡放电降解流动态二甲基二硫废气

采用介质阻挡放电等离子体技术(Dielectric Barrier Discharge,DBD)处理常压下流动态气体中的有机硫恶臭气体二甲基二硫(Dimethyl Disulfide,DMDS).研究了不同停留时间、进气浓度及外施电压条件下DMDS的转化,推导了DBD处理DMDS的动力学模型,并根据傅立叶红外(FT-IR)产物分析探讨了反应机理.研究结果表明,DMDS降解产物主要为CO2、SO2和H2O.在停留时间0.067 s、外施电压7500 V、进气量8.4m3·h-1的条件下,进气浓度为80 mg·m-3 DMDS的降解率达到64.3%,体积降解比量为2.26×10-2L·s-1·W-1,绝对处理量达到430 mg·h-1.     

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.     

臭氧降解高浓度腐殖酸动力学

采用臭氧氧化法降解高浓度腐殖酸废水,并研究了臭氧对腐殖酸的降解动力学,考察了臭氧投量、初始腐殖酸浓度、初始pH和反应温度对臭氧降解高浓度腐殖酸废水的影响.结果表明,在臭氧投量为3.46 g.h-1,初始腐殖酸浓度为1 000mg.L-1,初始pH=8.0,反应温度为303 K,反应30 min的条件下,腐殖酸的去除率达到89.04%.在臭氧投量为1.52～6.01g.h-1,初始腐殖酸浓度为250～1 000 mg.L-1,初始pH为2.0～10.0,反应温度在283～323 K的范围内,臭氧降解腐殖酸符合拟一级动力学模型,通过对实验数据拟合,得到反应动力学方程,反应活化能较低(Ea=1.30×104J.mol-1),并且模型计算数值与实际数据吻合良好(平均相对误差为7.62%).     

微生物反向电渗析反应器产过氧化氢的研究

微生物反向电渗析(Microbial reverse-electrodialysis electrolysis cell, MREC)是一种通过微生物产生的电能与浓淡水盐差能耦合形成的一种新型的生物电化学技术.本文对MREC阴极回收H_2O_2的运行条件与影响因素及同步产能效应进行了研究.结果表明,浓淡水流速及浓度比是影响H_2O_2产生的关键因素.在浓淡水流速为2 mL·min~(-1)、浓/淡水比为100时,MREC可以获得最大H_2O_2产量711.4 mg·L~(-1),产H_2O_2速率达到最大33.65 mg·L~(-1)·h~(-1),阴极回收率为19.77%.同时,对应的产电性能达到1.25 W·m~(-2).MREC反应器能够在无需施加外界能源的情况下获得较高的H_2O_2产量,为H_2O_2绿色生产提供了一条新思路.     

生物淋滤-PAC与PAM联合调理城市污泥

采用生物淋滤-聚合氯化铝(PAC)与聚丙烯酰胺(PAM)联合使用工艺对城市污泥进行了调理研究.结果表明,在固定单质硫投量为3 g.L-1的条件下,投加亚铁离子能明显加快污泥生物淋滤速率;FeSO4.7H2O投量为8 g.L-1时,污泥pH降至2约需1.5 d.生物淋滤显著改善了污泥的脱水性能,生物淋滤后使污泥比阻从6.45×1010 s2.g-1降到1.45×1010 s2.g-1,降低了77.52%,但污泥仍属于难脱水污泥.回调淋滤污泥pH至6,投加PAC及PAM对淋滤污泥进行强化调理.结果表明,单独使用PAC与PAM的最佳投量分别为200 mg.L-1和50 mg.L-1;联合使用PAC与PAM时,PAC与PAM的最佳投量分别为100mg.L-1和25 mg.L-1,污泥比阻和滤饼含水率分别为2.02×108 s2.g-1和74.81%,污泥属于易脱水污泥.与单独使用PAC与PAM相比,PAC与PAM联合使用调理污泥费用低、处理效果好.     

1株分离自煤矿废水的铁硫氧化细菌LY01的鉴定及其氧化特性研究

从贵州省某煤矿废水中分离出1株嗜酸性的铁硫氧化细菌菌株LY01,经过对该菌株的形态特征、理化特征检测及16S rRNA序列分析,初步鉴定菌株LY01为嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans).在无机盐培养液中菌株LY01可以从氧化Fe2+、单质硫(S0)及黄铁矿(FeS2)获得能量生长,对Fe2+的氧化速率最快,反应30 h即可将44.2 g.L-1的FeSO4.7H2O完全氧化,菌体细胞达到4.2×107个.mL-1;反应21 d可将溶液中10 g.L-1含量的S0氧化6.7%,溶液中SO24-浓度达2 001 mg.L-1,菌体细胞达到8.9×107个.mL-1;反应20 d可将溶液中30 g.L-1含量的FeS2氧化10%,溶液中SO24-浓度达4 443 mg.L-1,菌体细胞达到3.4×108个.mL-1.研究重金属离子Ni2+、Pb2+对菌株LY01氧化FeS2活性的影响,结果发现10～100 mg.L-1的Ni2+对菌株LY01氧化FeS2活性有一定的影响,而10～100 mg.L-1Pb2+对菌株LY01氧化FeS2的活性无影响.     

TiO2光催化联合技术降解苯酚机制及动力学

主要研究了TiO2光催化体系结合H2O2或外加电催化(EC)体系对苯酚催化降解效率的影响,评价比较TiO2/UV、H2O2/UV、TiO2/UV/H2O2、TiO2/UV/EC体系下苯酚降解机制及动力学.结果表明,TiO2/UV/H2O2和TiO2/UV/EC体系下苯酚降解效率明显高于TiO2/UV体系,当苯酚溶液pH值为6,TiO2质量浓度0.2 g·L-1,紫外光照2 h,光催化降解效果达到86%,当电流密度为12 mA·cm-2,则苯酚可达到100%去除.比较了不同催化体系下的能量利用率,苯酚降解15 min,TiO2/UV/EC体系能量利用率最大为0.030 6 g·(kW·h)-1,其能量消耗为0.0640 kW·h-1,说明采用TiO2/UV/EC体系能更多地利用能量降解苯酚.通过不同催化体系下中间产物分析,建立苯酚及其中间产物对苯二酚、邻苯二酚和苯醌的拟一级降解动力学模型,通过模型验证各催化体系下苯酚的降解历程,同时也说明了TiO2/UV/EC体系有利于苯酚及其中间产物的降解.