生物滴濾降解多組分VOCs的運(yùn)行性能及基質(zhì)相互作用研究.pdf

1、我國(guó)化學(xué)制藥、精細(xì)化工等行業(yè)發(fā)展迅速,由此產(chǎn)生的廢氣數(shù)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(guó)內(nèi)外已有的報(bào)道多為采用生物滴濾/過(guò)濾技術(shù)處理單一VOCs組分的研究,而關(guān)于多組分廢氣生物凈化的研究相對(duì)較少,更鮮見于采用生物法處理制藥和精細(xì)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(guān)報(bào)道。
　　 本實(shí)驗(yàn)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(yīng)器的運(yùn)行性能和基

2、質(zhì)相互作用。第一套反應(yīng)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(yùn)行性能和微生物平均代謝活性;另一套反應(yīng)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(jìn)或抑制作用。第一套反應(yīng)體系混合廢氣總進(jìn)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(yùn)行1周后,BTF體系平均生物量濃度達(dá)15.5mgVSS/g填料,并逐漸穩(wěn)定,可認(rèn)為掛膜啟動(dòng)基本完成。當(dāng)進(jìn)氣負(fù)荷小于60

3、g/m3·h時(shí),體系中的甲苯、甲醇、丙烯酸乙酯基本達(dá)到完全的降解;混合氣進(jìn)口濃度低于910mg/m3時(shí),BTF對(duì)混合廢氣總?cè)コ示S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(shì);當(dāng)混合廢氣的總進(jìn)氣負(fù)荷大于120g/m3·h,去除負(fù)荷趨于100g/m3·h左右,此時(shí)反應(yīng)器體系對(duì)3種VOCs降解效果最好。CO2的生成量與混合廢氣的去除負(fù)荷的比值為1.731,表明BTF對(duì)此三種混合廢氣有較高程度的礦化(

4、考慮部分有機(jī)碳用于微生物自身的生長(zhǎng));上下層CO2的生成量所占的百分比隨去除負(fù)荷的增大而增大。
　　 第二套反應(yīng)體系啟動(dòng)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(yīng)。結(jié)果顯示,BTF對(duì)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(huì)抑制甲苯的降解,但甲苯對(duì)甲醇和丙烯酸乙酯的降解不會(huì)產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)性抑制效應(yīng):當(dāng)生物滴濾塔同時(shí)降解甲醇和丙烯酸乙

5、酯時(shí),高濃度的甲醇會(huì)對(duì)丙烯酸乙酯產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)性抑制,低濃度時(shí)無(wú)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(yīng)體系在運(yùn)行期間,系統(tǒng)壓降均無(wú)明顯的升高,生物量、生物膜厚度和孔隙率穩(wěn)定,說(shuō)明BTF體系具有較穩(wěn)定的運(yùn)行性能。生物滴濾塔對(duì)甲醇、甲苯和丙烯酸乙酯的降解行為符合Michaelis-Menten動(dòng)力學(xué)模型,甲醇、甲苯和丙烯酸乙酯單位體積最大降