生物滴滤池处理甲苯废气

生物滴滤池处理甲苯废气研究摘要：本文以甲苯废气作为实验气体，以阶梯环和鲍尔环作为生物滴滤池的填料，探讨了生物滴滤池对含低浓度挥发性有机物(VOC)废气的处理效果、过程及影响因素。实验研究表明：在实验温度为20℃～30℃，进气中甲苯浓度200～1000mg/m3，容积负荷6.2～30.9mg/Lh，停留时间为117s，投配液量40L/h，生物滴滤池对甲苯的去除效率在87～100%。甲苯负荷、停留时间和进气浓度是影响甲苯去除效率的重要因素。关键字：挥发性有机废气(VOCs)生物滴滤法甲苯生物降解甲苯是一种种重要的化工工原料和有机机溶剂，在工工农业生产中中广泛应用。甲甲苯在常温下下为无色液体体，极易挥发发，其蒸汽对对眼睛、呼吸吸道、皮肤有有很强的刺激激性，吸入八八小时浓度为为375-7750mg//m3的甲苯蒸汽汽时，会出现现疲惫、恶心心、错觉、活活动失灵、全全身无力、恶恶心、头痛等等症状;长时间吸入入会因呼吸器器官中枢麻痹痹而导致死亡亡。在我国规规定排放的工工业气体中甲甲苯的浓度必必须小于60mg//m3。生物法用用于VOCs物质处理具具有投资少、运运行管理方便便、处理效率率高、无二次次污染等优点点.目前，生物物法净化低浓浓度有机废气气已成为当今今世界上人们们广泛关注的的发展方向和和前沿研究课课题之一[11.2]。本本研究选择甲甲苯为VOCs代表，选取取阶梯环和鲍鲍尔环为填料料，研究滴滤滤池净化VOCs的性能，为为生物法在VOCs净化领域的的应用提供依依据。1材料与方法法1.1实验装装置与流程工艺流程及及试验装置如如图1所示。生物物滴滤塔由直直径250mm，高1700mmm不锈钢材料料制成，其中中填料层高度度为660mm，分三层安安装，每层填填料高度220mm。上两层填填料为15×177×1mm的鲍尔环，最最下层为25×122×1mm阶梯环.每层之间采采用不锈钢多多孔板支撑。1.2废气气气源由空压机输输送出的压缩缩空气首先进进入缓冲罐，再再分成主、辅辅两条气路.辅气路向纯纯甲苯瓶中吹吹入少量的空空气，促使甲甲苯气体从甲甲苯瓶中挥发发出来，而后后，这部分带带有甲苯的气气体与主气路路的空气混合合，混合均匀匀后得到一定定浓度的甲苯苯废气。在试试验过程中依依靠调节主、辅辅气路内气体体流量比例改改变进气浓度度。1.3测试指指标及手段主要测定项项目有：(1)甲苯浓度，采采用检知管法法，监测范围围0～1000mmg/m3;(2)气体和液体体流量采用转转子流量计计计量;(3)微生物相：：光学显微镜镜观察摄影。1.4微生物物的培养和驯驯化接种污泥取取自邯郸市东东效污水厂运运行良好的氧氧化沟，该混混合液MLSS为4000mmg/L，泥生物相相丰富，经过过三天的强化化培养，可以以进行接种挂挂膜，挂膜驯驯化方法见文文献[3]。2实验结果与与分析2.1甲苯的的去除效果在温度为220℃～30℃，投配液量0.8m3/m2h，进气量为1m3/h，改变进口口甲苯浓度(200～1000mmg/m3)，相应负荷荷为6.2～30.9mmg/Lh。运行两个个多月，生物物滴滤塔在稳稳定条件下的的运行结果如如表1所示。表1实验验结果表气体流量(m33/h)停留时间(s))空塔气速(hrr-1)投配液量(L//H)进气浓度(mgg/m3)出气浓度(mgg/m3)去除效率(%))容积负荷(mgg/Lh)去除速度(mgg/Lh)11172040200未检出1006.26.2300未检出1009.39.3400未检出10012.312.350059915.415.360059918.518.4700309621.620.7800659224.722.7900809127.825.310001308730.926.92.2进气浓浓度对甲苯去去除效率的影影响从图2可以以发现，甲苯苯的去除效率率随进气浓度度的增加而下下降，尤其是是进气量较大大时这种下降降趋势更为明明显。这是因因为在生物滴滴滤池中，微微生物对甲苯苯虽有一定的的降解能力，但但这种能力是是有限的，随随着进气浓度度的增加，微微生物承受的的甲苯负荷越越来越大，虽虽然单位时间间微生物降解解甲苯的量增增加，但由于于微生物降解解能力有限，甲甲苯的去除效效率逐渐降低低。从表1可以以看出，生物物滴滤池对甲甲苯的降解速速率均随着进进气浓度的增增加而增加，而而且在进气浓浓度较小时，降降解速率随进进气浓度增加加增大较快，而而浓度继续增增大，降解速速率增大缓慢慢，当达到某某一值时，降降解速率达到到极限，不再再增加。这是是因为当甲苯苯浓度低于某某一值时，甲甲苯在生物膜膜表面的传质质速率远小于于其在生物膜膜中的生化降降解速率，被被吸附的甲苯苯分子会被微微生物迅速消消耗掉，此时时甲苯的生化化降解速率随随废气中甲苯苯浓度的增加加而线性增加加，生化反应应为一级反应应。当废气中中甲苯浓度超超过一定浓度度值时，甲苯苯分子在生物物膜表面的传传质过程逐渐渐进入饱和与与稳定状态，即即传质与生化化反应达到了了动态平衡，表表现为生化反反应速率不再再随甲苯浓度度的增加而改改变，而是保保持在一定范范围内，这时时生化反应为为零级反应。2.3停留时时间对甲苯去去除效率的影影响保持营养液液循环量为40L/h，通过改变变气体流量，进进行了三个不不同停留时间间(即117s、78s和59s)下甲苯的去去除效率实验验。由图2可知，随着着停留时间的的缩短，甲苯苯的去除效率率降低，并且且停留时间不不同下降的速速度不同。停停留时间越短短去除效率下下降的越快。对对于相同进气气浓度，停留留时间越长，去去除效率越高高。这是因为为停留时间较较长时，有利利于进气中的的甲苯扩散进进入生物膜，微微生物对甲苯苯降解较充分分。2.4喷洒量量的影响实验条件：：停留时间为为78s，进气浓度度为500mgg/m3，考察了喷喷洒量对甲苯苯净化效率的的影响。由图图3可以看出：：增加喷淋量量，甲苯的净净化效果提高高，当达到某某一值时，净净化效率变化化不大。这主主要是由于喷喷淋量过小，会会导致填料上上的水分被蒸蒸发过度、填填料干燥，微微生物生长的的液体环境受受到破坏，细细胞与环境渗渗透压差急剧剧增加，导致致细胞失水而而死亡，从而而影响甲苯的的净化效率;当循环喷淋淋量增加，对对填料表面生生物膜的水力力冲刷增强，生生物膜更新加加快，有利于于降低微生物物生长的环境境渗透压及微微生物降解甲甲苯中间产物物的浓度，但但当喷洒量过过多时有可能能引起填料的的持水量增加加过多，使填填料的配气不不均匀而导致致降解效果下下降。由此可可见，适量的的喷淋水会有有利于系统降降解甲苯的能能力的保持。3生物滴滤塔塔的恢复运行行试验考虑到实际际运行中要受受到周末停止止运行的影响响，在进气量量为1.5m3/L，进气浓度度为490mgg/m3条件下，进进行了恢复性性实验。停止止供气48h(不停止供给给营养液)，表示周末末停止运行情情况，48h后开始正常常运行，恢复复实验结果如如表2所示。由表2可以看出，在在停止运行48h后，大约80min后生物滴滤滤塔可以恢复复到原来状态态，该生物滴滴滤池恢复时时间快，适用用于间歇运行行的条件。表2恢复复实验结果时间(min))051015253550658090100进气浓度(mgg/m3)490490490490490490490490490490490出气浓度(mgg/m3)4904003402802001701301008787874结论1)以鲍尔尔环和阶梯环环作为填料，采采用城市污水水处理厂的污污泥接种，快快速排泥法挂挂膜，在低负负荷下直流驯驯化，生物滴滴滤塔的挂膜膜和驯化时间间短。2)实验温温度20-3000℃，气体流量1-2m3/h，进气甲苯苯浓度小于1000mmg/m3，容积负荷4.6-330.9mgg/L.h，生物滴滤滤池对甲苯废废气