生物滴滤塔净化含低浓度苯乙烯废气的研究
摘要：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21.6~43.2s,气液比110.7~55.3,净化效率92%~100%,最大去除负荷可达153.1g·m-3·h-1.整个实验过程中,系统的压降始终维持在0~255Pa,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.
关键词：生物滴滤塔，填料，苯乙烯，循环液
苯乙烯是一种重要的有机化学原料,属于芳烃类化合物,在塑料、合成橡胶、绝缘材料及制药、染料和农药等行业都具有广泛的用途.在苯乙烯及一些以苯乙烯为原料的工业产品的生产、使用和贮藏过程中,会排放大量低浓度(c≤300mg·m-3)的含苯乙烯废气,不仅污染大气环境,还会对人体健康造成伤害,其“三致”作用均有相关文献报道.同时,苯乙烯还是典型的VOCs恶臭污染物,已被美国环境保护局列为189种危害空气污染物之一.
VOCs的传统处理方法有吸附法、吸收法、燃烧法、冷凝法等,近年出现的新技术有电晕法、光氧化分解法、等离子体法等.这些方法各有其优势,但存在投资大、成本高、二次污染等弊端.生物法作为一种安全、高效的VOCs净化方法,正在受到国内外学者越来越广泛的关注和应用,并取得了良好效果.生物法的实质为微生物利用废气中的有机物作为唯一的碳源进行新陈代谢,将其分解为无机物,并维持自身的生命活动.
生物滴滤法将生物膜净化技术和高效化工装置———填料塔相结合,不仅处理效果好、无二次污染,而且操作简便、易于管理、运行费用低.尤其在处理低浓度、生物降解性好的有机废气时,则更加凸显出其优越性.目前对生物滴滤器的研究主要集中于生物处理对象、反应动力学模型、填料、设备和工艺条件及优势菌种选育等方面.国内开展相同领域的研究始于20世纪90年代,如孙珮石教授等分别从工艺条件、反应动力学和优势生物膜微种群等方面对净化含苯环有机废气的生物滴滤塔进行了研究.
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