温度对生物过滤塔填料层含水率和运行性能的影响研究

实验以模拟甲苯废气为研究对象,系统分析了温度对生物过滤塔填料层含水率、甲苯去除能力、抗冲击负荷能力和再启动特性的影响.结果表明,生物过滤塔在温度20~30℃下,填料层含水率随温度变化不大(维持在45%),较高的进气温度(40~62℃)对填料层含水率影响显著,当气流温度从40℃升高至62℃时,填料层含水率从47%下降至19%.生物过滤塔处理每立方米体积废气需水量与气流温度间存在幂函数关系.温度过高会降低生物过滤塔的抗冲击负荷能力,并增加生物过滤塔的启动时间.温度在不同范围内对生物过滤塔甲苯去除性能的影响存在差异.在20~30℃下,生物过滤塔的甲苯去除速率常数的对数与温度的倒数呈线性关系,符合Arrhenius公式.而在40~62℃时,生物过滤塔的甲苯去除速率随温度的升高而呈现出先上升而下降的趋势,符合Ratkowsky模型.     

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.     

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.     

真菌过滤塔净化含苯、甲苯废气影响因素的研究

利用2段可调温式生物过滤塔,以真菌为降解菌,研究了入口污染物浓度0.9～5.0 g/m3条件下,温度、填料湿度对苯、甲苯废气净化效率的影响.结果表明,当塔内温度在30～40 ℃时,生物塔净化能力较高;其中塔内温度32.8℃时,微生物对苯和甲苯的净化能力最高,在该温度下,当苯、甲苯入口负荷分别为673.5和665.0 g/(m3·h)时,过滤塔的最大去除负荷分别为136和150 g/(m3·h).试验研究了填料湿度对净化能力的影响,结果表明,高填料湿度不利于真菌过滤塔对苯和甲苯的净化,本试验的最佳填料湿度是45%左右,填料湿度在40%～50%范围内,过滤塔表现出较高的净化效率.随着过滤塔的运行,系统压降由挂膜前的18 Pa逐渐上升到后期的39 Pa,渗滤液的颜色也逐渐加深,表明塔内存在生物量积累的问题.     

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.     

生物滤塔处理含氨气体的长期运行研究

针对含氨恶臭气体的处理,选用堆肥和污泥颗粒作为填料,研究了生物滤塔长期运行(210d)处理氨的效果.结果表明,运行初期在低负荷(NH3浓度＜110 mg·m-3)条件下,生物滤塔对氨的去除能力均保持在较高水平,氨去除效率达到99%以上;随着负荷的不断增加,到实验后期,当进气浓度大于190 mg·m-3时,氨去除效率下降...     

应用PCR-DGGE技术研究处理含氨废气的生物滤塔中微生物多样性

变性梯度凝胶电泳技术(DGGE)在微生物生态学领域有着广泛的应用.本文应用DGGE技术对处理含氨废气的生物滤塔中微生物多样性随时间的变化进行了研究.在生物滤塔运行的不同时间采集滤塔中的填料样品,进行了生物滤塔对氨处理效果的分析和DGGE分析.结果显示,污泥和混合填料生物滤塔氨的出气浓度在经过一段时间后,逐渐升高,而堆肥生物滤塔的运行情况较好,对氨的去除效率始终在98%以上.PCR-DGGE图谱显示,不同时间的相同填料中微生物DGGE图谱有着明显的差异性.Shannon指数分析表明,填料中微生物的多样性都随着反应器运行时间的延长而有所减少.运行一个月后,混合填料的微生物多样性指数最低为0.389;其次为污泥填料,其多样性指数为0.473;堆肥填料的微生物多样性程度最高为0.569.生物滤塔对氨的去除效果与填料中微生物多样性Shannon指数之间有一定的相关关系.主成分分析(PCA)显示对于堆肥和污泥来说,填料样品之间微生物群落结构相似性较高,而混合填料样品间的微生物群落结构相似性较低.     

生物滴滤塔中挥发性有机物降解模型及应用

选择拉西环为滤塔填料,甲苯为VOCs代表,运行生物滴滤塔,研究滴滤塔的甲苯降解性能,建立滴滤塔中VOCs的降解模型.试验表明,在实验工况和挂膜条件下,生物滴滤塔对甲苯有较强的降解能力,滤料体积降解速率可达240g甲苯/(m3滤料(h),降解效率均大于80%,生物滴滤法处理低浓度甲苯废气是可行的;所建模型可以较好地模拟生物滤塔处理含苯废气的实验结果,验证了模型的正确性.     

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.     

固定化优势菌种处理有机废气的试验研究

试验采用含甲苯和乙酸乙酯的基质溶液对接种污泥进行反复选择培养驯化,获得具有高效降解能力的优势菌种.利用正交实验确定了菌种固定化的最优条件.通过调整生物滴滤塔喷淋液的pH,确定处理有机废气的最优pH为7.0.试验分析了滴滤塔不同有机物进口浓度在填料层高度的浓度分布情况,结果表明填料层下部的有机物降解速率大于上部的降解速率,说明在较低浓度下,有机物的降解主要受传质过程的控制.     

生物降解工业废气中甲苯的研究

对生物膜填料塔净化低浓度甲苯废气进行研究,结果表明,构成生物膜的假单胞菌属中的短杆菌对废气中甲苯有很强的生物降解能力,每升体积的生物膜填料对甲苯的生化去除量最大可达104.4mg/h,且当入口气体甲苯浓度低于约2.0mg/L时,单塔净化效率可保持在80%以上.甲苯在生物膜内的一级和零级表面生化降解反应速度常数分别为K_(1a)=0.1802m/h和K_(0a)=193.61mg/m~2·h,反应级数的转换约在其液相浓度为0.8～1.2mg/L(相当于气相浓度约1.7～2.1mg/L)时发生.     

通风速率对厌氧残余物沼渣堆肥的影响

以牛粪发酵残余物沼渣为原料,设置不同的通风速率进行堆肥,堆体的通风速率分别是0.2,0.5,0.8L/（min·kg OM）,分析堆肥20d过程中物理、化学和腐熟变化的特征,探讨不同通风速率对堆肥特性的影响.结果表明,通风速率为0.2,0.5L/（min·kg OM）的堆体维持高温阶段的时间为5d,而通风速率为0.8L/（min·kg OM）堆体维持高温阶段时间为4d;各堆体OM分解率分别是28.2%,32.9%,30.5%;通风速率对终产品pH值、电导率（EC）影响不大,pH值均能满足堆肥最优pH值,EC均未超过4mS/cm;通风速率为0.2L/（min·kg OM）的堆体终产品的NH₄⁺-N含量超过400mg/kg,各堆体终产品NO₃^--N的含量分别是2545,3146,2735mg/kg;各堆体终产品C/N分别是16.5,14.1,15.6;各堆体终产品GI值分别是92.2%,96.6%,82.7%.通风速率为0.5L/（min·kg OM）堆体E465/E665（E₄/E₆）最小,其腐殖化程度最高.综合分析,0.5L/（min·kg OM）是沼渣堆肥最为合适的通风速率.     

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.     

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.     

生物滤池与固定——悬浮填料复合式生物膜反应器脱臭

为了探讨生物法处理含H₂S恶臭气体的效率及酸积累问题,利用两种生物反应器进行了处理H₂S的试验研究．结果表明,生物滤池脱臭效率高,但液相H₂SO₄积累明显,pH值低．复合式生物膜反应器装有固定一悬浮填料,集生物过滤和生物吸收为一体,当容积负荷N_v≤190gH₂S/m³·d时,具有很高的去除能力,液相pH≥6．     

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.     

生物过滤塔处理工业有机废气

选用生物载体作为反应器的填料,并利用沈阳北部污水处理厂的活性污泥对填料进行挂膜,由低到高通入工业有机气体进行驯化。在系统稳定后进行了生物过滤塔净化工业有机气体的实验研究。实验结果表明:入口气体浓度<25mg/m3时,有机废气的净化效率可保持在97%以上,当超过此值时,效率有明显下降。随着进口气体流量的增加,净化率逐渐下降,由入口流量为0.2m3/h时的97.2%下降到入口流量为0.8m3/h时的73.0%。湿度对净化率的影响较大,其中当湿度达到40%以上时,反应器有良好的去除效果。生物过滤塔的压降随着气体流量和填料高度的增加而增加。     

生物炭降解苯和甲苯混合废气性能研究

该研究以生物炭为过滤介质 ,探讨过滤塔降解气流中苯、甲苯的生物降解性能 .实验表明 ,在总有机负荷低于 3 5 0 g/ (h·m3)、停留时间 1 5～ 90s的实验条件下 ,滤塔对苯和甲苯混合气体有较好的降解性能 ,苯、甲苯的最大削减能力分别为 1 2 0 g/ (h·m3)和 1 5 0 g/ (h·m3) ,甲苯比苯更易被微生物降解 .滤塔中CO2 生成量随苯、甲苯降解量的增加而增加 ,但实验增长速率小于理论增长速率 .菌落分析表明 ,滤塔中微生物主要有真菌、杆菌、芽孢杆菌 ,其中芽孢杆菌为优势菌种 .根据吸附 生物降解机理 ,建立了VOCs去除模型 ,并予以验证 .     

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.     

城市污水厂污泥快速好氧堆肥技术研究

以污泥静态堆肥工艺为基础,针对上海曲阳污水处理厂的脱水污泥进行动态好氧堆肥处理工艺研究,重点研究了控制参数和评价参数(温度、含水率、pH、水溶性有机碳和发芽指数等)变化规律.结果表明:污泥堆肥过程中,含水率、物料温度、水溶性有机碳、发芽指数等指标变化规律性强,效果指示性明显,均可选作堆肥腐熟度的表征参数或评价参数.在优化工艺条件下,通过添加适量的木屑和回流物料,控制物料初始含水率在60%±2%时,堆肥处理可以实现顺利升温并在>55℃维持4d,100%杀灭了病原菌;14d反应周期结束时,物料含水率显著降低,水溶性有机质降解50%左右,出料松散且无臭味,堆肥产品腐熟,卫生学指标达到了我国标准和美国EPA污泥产品A类标准.