生物滴濾塔凈化含低濃度苯乙烯廢氣的研究
摘要:利用菌絲體熱解炭作為填料,采用兩座相同實驗室規模的生物滴濾塔,分別填裝熱解炭-木屑混合填料和木屑單一填料,并聯操作,進行微生物凈化含苯乙烯廢氣的實驗,研究并對比了兩座生物滴濾塔的凈化性能.結果表明,由于熱解炭具有比表面積大、孔隙率高等特點,熱解炭-木屑混合作為生物滴濾塔填料,比單一的木屑填料掛膜速度快,凈化效果好,停運恢復能力強.適宜操作條件為:入口氣體濃度50~450mg·m-3,停留時間21.6~43.2s,氣液比110.7~55.3,凈化效率92%~100%,最大去除負荷可達153.1g·m-3·h-1.整個實驗過程中,系統的壓降始終維持在0~255Pa,動力消耗小.研究發現,循環液中氨氮(NH4+-N)濃度只需能夠保證微生物正常的生命活動即可,不宜過量或不足.生物滴濾塔循環液的紫外吸光度(UV254)與苯乙烯去除率具有一定的相關性,可通過測定循環液UV254,了解生物滴濾塔的運行狀況.
關鍵詞:生物滴濾塔,填料,苯乙烯,循環液
苯乙烯是一種重要的有機化學原料,屬于芳烴類化合物,在塑料、合成橡膠、絕緣材料及制藥、染料和農藥等行業都具有廣泛的用途.在苯乙烯及一些以苯乙烯為原料的工業產品的生產、使用和貯藏過程中,會排放大量低濃度(c≤300mg·m-3)的含苯乙烯廢氣,不僅污染大氣環境,還會對人體健康造成傷害,其“三致”作用均有相關文獻報道.同時,苯乙烯還是典型的VOCs惡臭污染物,已被美國環境保護局列為189種危害空氣污染物之一.
VOCs的傳統處理方法有吸附法、吸收法、燃燒法、冷凝法等,近年出現的新技術有電暈法、光氧化分解法、等離子體法等.這些方法各有其優勢,但存在投資大、成本高、二次污染等弊端.生物法作為一種安全、高效的VOCs凈化方法,正在受到國內外學者越來越廣泛的關注和應用,并取得了良好效果.生物法的實質為微生物利用廢氣中的有機物作為唯一的碳源進行新陳代謝,將其分解為無機物,并維持自身的生命活動.
生物滴濾法將生物膜凈化技術和高效化工裝置———填料塔相結合,不僅處理效果好、無二次污染,而且操作簡便、易于管理、運行費用低.尤其在處理低濃度、生物降解性好的有機廢氣時,則更加凸顯出其優越性.目前對生物滴濾器的研究主要集中于生物處理對象、反應動力學模型、填料、設備和工藝條件及優勢菌種選育等方面.國內開展相同領域的研究始于20世紀90年代,如孫珮石教授等分別從工藝條件、反應動力學和優勢生物膜微種群等方面對凈化含苯環有機廢氣的生物滴濾塔進行了研究.

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