生物滴濾降解多組分VOCs的運行性能及基質相互作用研究.pdf

1、我國化學制藥、精細化工等行業(yè)發(fā)展迅速,由此產生的廢氣數量也急劇上升。甲苯、甲醇和丙烯酸乙酯常共存于該類行業(yè)排放的廢氣中。目前,國內外已有的報道多為采用生物滴濾/過濾技術處理單一VOCs組分的研究,而關于多組分廢氣生物凈化的研究相對較少,更鮮見于采用生物法處理制藥和精細化工等行業(yè)排放的甲苯、甲醇及丙烯酸乙酯類多組分廢氣的相關報道。
　　 本實驗建立2套生物滴濾塔(BTF)凈化甲苯、甲醇和丙烯酸乙酯廢氣,著重研究反應器的運行性能和基

2、質相互作用。第一套反應體系同步凈化3種混合氣體,考察BTF同步凈化多組分廢氣的運行性能和微生物平均代謝活性;另一套反應體系逐一凈化單一組分及其混合組分,探討不同組分間的促進或抑制作用。第一套反應體系混合廢氣總進口濃度分別為300～1500mg/m3(甲苯:甲醇:丙烯酸乙酯的濃度=1:1:1),EBRT=90s的條件下,運行1周后,BTF體系平均生物量濃度達15.5mgVSS/g填料,并逐漸穩(wěn)定,可認為掛膜啟動基本完成。當進氣負荷小于60

3、g/m3·h時,體系中的甲苯、甲醇、丙烯酸乙酯基本達到完全的降解;混合氣進口濃度低于910mg/m3時,BTF對混合廢氣總去除率維持在80％以上,表明BTF在處理中低濃度(≤910mg/m3)混合廢氣具有較明顯的優(yōu)勢;當混合廢氣的總進氣負荷大于120g/m3·h,去除負荷趨于100g/m3·h左右,此時反應器體系對3種VOCs降解效果最好。CO2的生成量與混合廢氣的去除負荷的比值為1.731,表明BTF對此三種混合廢氣有較高程度的礦化(

4、考慮部分有機碳用于微生物自身的生長);上下層CO2的生成量所占的百分比隨去除負荷的增大而增大。
　　 第二套反應體系啟動后逐一凈化甲苯、丙烯酸乙酯、甲醇單一組分,繼而降解其混合物,從而探討各組分間的增抑作用效應。結果顯示,BTF對較甲醇和丙烯酸乙酯的生物降解性能好于甲苯;在甲苯和甲醇或丙烯酸乙酯共存條件下,甲醇或丙烯酸乙酯均會抑制甲苯的降解,但甲苯對甲醇和丙烯酸乙酯的降解不會產生競爭性抑制效應:當生物滴濾塔同時降解甲醇和丙烯酸乙

5、酯時,高濃度的甲醇會對丙烯酸乙酯產生競爭性抑制,低濃度時無明顯影響。在單一組分條件下,甲苯、甲醇、丙烯酸乙酯的礦化率分別是83.4%、91.7%、83.8%,表明生物降解效果較好。
　　 兩套反應體系在運行期間,系統(tǒng)壓降均無明顯的升高,生物量、生物膜厚度和孔隙率穩(wěn)定,說明BTF體系具有較穩(wěn)定的運行性能。生物滴濾塔對甲醇、甲苯和丙烯酸乙酯的降解行為符合Michaelis-Menten動力學模型,甲醇、甲苯和丙烯酸乙酯單位體積最大降