生物滴濾池處理甲苯廢氣研究

1、生物滴濾池處理甲苯廢氣研究摘要：本文以甲苯廢氣作為實(shí)驗(yàn)氣體，以階梯環(huán)和鮑爾環(huán)作為生物滴濾池的填料，討論了生物滴濾池對(duì)含低濃度揮發(fā)性有機(jī)物(V)廢氣的處理效果、過(guò)程及影響因素。實(shí)驗(yàn)研究說(shuō)明：在實(shí)驗(yàn)溫度為2030，進(jìn)氣中甲苯濃度2001000g/3，容積負(fù)荷6.230.9g/Lh，停留時(shí)間為117s，投配液量40L/h，生物滴濾池對(duì)甲苯的去除效率在87100%。甲苯負(fù)荷、停留時(shí)間和進(jìn)氣濃度是影響甲苯去除效率的重要因素。關(guān)鍵詞：揮發(fā)性有機(jī)廢氣(Vs)生物滴濾法甲苯生物降解甲苯是一種重要的化工原料和有機(jī)溶劑，在工農(nóng)業(yè)消費(fèi)中廣泛應(yīng)用。甲苯在常溫下為無(wú)色液體，極易揮發(fā)，其蒸汽對(duì)眼睛、呼吸道、皮膚有很強(qiáng)的刺

2、激性，吸入八小時(shí)濃度為375-750g/3的甲苯蒸汽時(shí)，會(huì)出現(xiàn)疲憊、惡心、錯(cuò)覺(jué)、活動(dòng)失靈、全身無(wú)力、惡心、頭痛等病癥;長(zhǎng)時(shí)間吸入會(huì)因呼吸器官中樞麻木而導(dǎo)致死亡。在我國(guó)規(guī)定排放的工業(yè)氣體中甲苯的濃度必須小于60g/3。生物法用于Vs物質(zhì)處理具有投資少、運(yùn)行管理方便、處理效率高、無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn).目前，生物法凈化低濃度有機(jī)廢氣已成為當(dāng)今世界上人們廣泛關(guān)注的開(kāi)展方向和前沿研究課題之一1.2。本研究選擇甲苯為Vs代表，選取階梯環(huán)和鮑爾環(huán)為填料，研究滴濾池凈化Vs的性能，為生物法在Vs凈化領(lǐng)域的應(yīng)用提供根據(jù)。1材料與方法1.1實(shí)驗(yàn)裝置與流程工藝流程及試驗(yàn)裝置如圖1所示。生物滴濾塔由直徑250，高1700

3、不銹鋼材料制成，其中填料層高度為660，分三層安裝，每層填料高度220。上兩層填料為15171的鮑爾環(huán)，最下層為25121階梯環(huán).每層之間采用不銹鋼多孔板支撐。1.2廢氣氣源由空壓機(jī)輸送出的壓縮空氣首先進(jìn)入緩沖罐，再分成主、輔兩條氣路.輔氣路向純甲苯瓶中吹入少量的空氣，促使甲苯氣體從甲苯瓶中揮發(fā)出來(lái)，而后，這局部帶有甲苯的氣體與主氣路的空氣混合，混合均勻后得到一定濃度的甲苯廢氣。在試驗(yàn)過(guò)程中依靠調(diào)節(jié)主、輔氣路內(nèi)氣體流量比例改變進(jìn)氣濃度。1.3測(cè)試指標(biāo)及手段主要測(cè)定工程有：(1)甲苯濃度，采用檢知管法，監(jiān)測(cè)范圍01000g/3;(2)氣體和液體流量采用轉(zhuǎn)子流量計(jì)計(jì)量;(3)微生物相：光學(xué)顯微鏡觀

4、察攝影。1.4微生物的培養(yǎng)和馴化接種污泥取自邯鄲市東效污水廠運(yùn)行良好的氧化溝，該混合液LSS為4000g/L，泥生物相豐富，經(jīng)過(guò)三天的強(qiáng)化培養(yǎng)，可以進(jìn)展接種掛膜，掛膜馴化方法見(jiàn)文獻(xiàn)3。2實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析2.1甲苯的去除效果在溫度為2030，投配液量0.83/2h，進(jìn)氣量為13/h，改變進(jìn)口甲苯濃度(2001000g/3)，相應(yīng)負(fù)荷為6.230.9g/Lh。運(yùn)行兩個(gè)多月，生物滴濾塔在穩(wěn)定條件下的運(yùn)行結(jié)果如表1所示。表1實(shí)驗(yàn)結(jié)果表氣體流量(3/h)停留時(shí)間(s)空塔氣速(hr-1)投配液量(L/H)進(jìn)氣濃度(g/3)出氣濃度(g/3)去除效率(%)容積負(fù)荷(g/Lh)去除速度(g/Lh)111720

5、40200未檢出1006.26.2300未檢出1009.39.3400未檢出10012.312.350059915.415.360059918.518.4700309621.620.7800659224.722.7900809127.825.310001308730.926.92.2進(jìn)氣濃度對(duì)甲苯去除效率的影響從圖2可以發(fā)現(xiàn)，甲苯的去除效率隨進(jìn)氣濃度的增加而下降，尤其是進(jìn)氣量較大時(shí)這種下降趨勢(shì)更為明顯。這是因?yàn)樵谏锏螢V池中，微生物對(duì)甲苯雖有一定的降解才能，但這種才能是有限的，隨著進(jìn)氣濃度的增加，微生物承受的甲苯負(fù)荷越來(lái)越大，雖然單位時(shí)間微生物降解甲苯的量增加，但由于微生物降解才能有限，甲苯的

6、去除效率逐漸降低。從表1可以看出，生物滴濾池對(duì)甲苯的降解速率均隨著進(jìn)氣濃度的增加而增加，而且在進(jìn)氣濃度較小時(shí)，降解速率隨進(jìn)氣濃度增加增大較快，而濃度繼續(xù)增大，降解速率增大緩慢，當(dāng)?shù)竭_(dá)某一值時(shí)，降解速率到達(dá)極限，不再增加。這是因?yàn)楫?dāng)甲苯濃度低于某一值時(shí)，甲苯在生物膜外表的傳質(zhì)速率遠(yuǎn)小于其在生物膜中的生化降解速率，被吸附的甲苯分子會(huì)被微生物迅速消耗掉，此時(shí)甲苯的生化降解速率隨廢氣中甲苯濃度的增加而線性增加，生化反響為一級(jí)反響。當(dāng)廢氣中甲苯濃度超過(guò)一定濃度值時(shí)，甲苯分子在生物膜外表的傳質(zhì)過(guò)程逐漸進(jìn)入飽和與穩(wěn)定狀態(tài)，即傳質(zhì)與生化反響到達(dá)了動(dòng)態(tài)平衡，表現(xiàn)為生化反響速率不再隨甲苯濃度的增加而改變，而是保持

7、在一定范圍內(nèi)，這時(shí)生化反響為零級(jí)反響。2.3停留時(shí)間對(duì)甲苯去除效率的影響保持營(yíng)養(yǎng)液循環(huán)量為40L/h，通過(guò)改變氣體流量，進(jìn)展了三個(gè)不同停留時(shí)間(即117s、78s和59s)下甲苯的去除效率實(shí)驗(yàn)。由圖2可知，隨著停留時(shí)間的縮短，甲苯的去除效率降低，并且停留時(shí)間不同下降的速度不同。停留時(shí)間越短去除效率下降的越快。對(duì)于一樣進(jìn)氣濃度，停留時(shí)間越長(zhǎng)，去除效率越高。這是因?yàn)橥Ａ魰r(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，有利于進(jìn)氣中的甲苯擴(kuò)散進(jìn)入生物膜，微生物對(duì)甲苯降解較充分。2.4噴灑量的影響實(shí)驗(yàn)條件：停留時(shí)間為78s，進(jìn)氣濃度為500g/3，考察了噴灑量對(duì)甲苯凈化效率的影響。由圖3可以看出：增加噴淋量，甲苯的凈化效果進(jìn)步，當(dāng)?shù)竭_(dá)某一

8、值時(shí)，凈化效率變化不大。這主要是由于噴淋量過(guò)小，會(huì)導(dǎo)致填料上的水分被蒸發(fā)過(guò)度、填料枯燥，微生物生長(zhǎng)的液體環(huán)境受到破壞，細(xì)胞與環(huán)境浸透壓差急劇增加，導(dǎo)致細(xì)胞失水而死亡，從而影響甲苯的凈化效率;當(dāng)循環(huán)噴淋量增加，對(duì)填料外表生物膜的水力沖刷增強(qiáng)，生物膜更新加快，有利于降卑微生物生長(zhǎng)的環(huán)境浸透壓及微生物降解甲苯中間產(chǎn)物的濃度，但當(dāng)噴灑量過(guò)多時(shí)有可能引起填料的持水量增加過(guò)多，使填料的配氣不均勻而導(dǎo)致降解效果下降。由此可見(jiàn)，適量的噴淋水會(huì)有利于系統(tǒng)降解甲苯的才能的保持。3生物滴濾塔的恢復(fù)運(yùn)行試驗(yàn)考慮到實(shí)際運(yùn)行中要受到周末停頓運(yùn)行的影響，在進(jìn)氣量為1.53/L，進(jìn)氣濃度為490g/3條件下，進(jìn)展了恢復(fù)性實(shí)驗(yàn)

9、。停頓供氣48h(不停頓供應(yīng)營(yíng)養(yǎng)液)，表示周末停頓運(yùn)行情況，48h后開(kāi)場(chǎng)正常運(yùn)行，恢復(fù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示。由表2可以看出，在停頓運(yùn)行48h后，大約80in后生物滴濾塔可以恢復(fù)到原來(lái)狀態(tài)，該生物滴濾池恢復(fù)時(shí)間快，適用于間歇運(yùn)行的條件。表2恢復(fù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果時(shí)間(in)51015253550658090100進(jìn)氣濃度(g/3)490490490490490490490490490490490出氣濃度(g/3)4904003402802001701301008787874結(jié)論1)以鮑爾環(huán)和階梯環(huán)作為填料，采用城市污水處理廠的污泥接種，快速排泥法掛膜，在低負(fù)荷下直流馴化，生物滴濾塔的掛膜和馴化時(shí)間短。2)實(shí)驗(yàn)溫度20-300，氣體流量1-23/h，進(jìn)氣甲苯濃度小于1000g/3，容積負(fù)荷4.6-30.9g/L.h，生物滴濾池對(duì)甲苯廢氣都