生物滴濾器去除VOC的性能及其強化研究.pdf

1、揮發(fā)性有機物（volatile organic compounds，VOCs）排放引起的環(huán)境污染和對人體健康的危害已引起了人們的普遍關(guān)注。VOCs的各種控制技術(shù)中，生物過濾法因其技術(shù)可靠、成本低廉和環(huán)境友好的特點而得到廣泛研究和應(yīng)用。然而，采用生物滴濾器（biotrickling filter，BTF）控制VOCs存在著長期運行時因填料內(nèi)生物膜的過度蓄積導(dǎo)致性能下降，以及對疏水性 VOCs難以進行有效處理的問題。同時，填料對BTF性能也

2、有至關(guān)重要的影響。
　　本研究在實驗室里采用兩套完全相同的BTF裝置（BTF1和BTF2），分別以甲苯和正己烷為模型 VOCs，以網(wǎng)狀聚氨酯海綿為填料，以城市污水處理廠的活性污泥為接種污泥，分別考察和評價了不同有機負荷、氣體空床停留時間（empty bed contact times，EBCTs）、氮源及表面活性劑對其性能的影響，并對長期運行后填料上的生物膜進行了初步分析。本研究中采用氣相色譜法監(jiān)測 VOCs濃度，并在每階段實驗中

3、均設(shè)置了參考條件以驗證的實驗的可重復(fù)性和可靠性。
　　以甲苯為模型VOC時，BTF1和BTF2分別以整體柱狀和小立方塊狀聚氨酯海綿為填料，在啟動階段兩套 BTFs對甲苯的去除效率均隨停留時間而升高，BTF1在第19天達到99％以上，而BTF2卻需要27天。當甲苯負荷為16 g/m3 h保持不變時，氣體EBCT從30 s降至5 s時，兩套BTFs對甲苯的去除效率分別從98.8%降至64.3%和98.4%降至74.1%。當氣體 EBC

4、T為30 s保持不變時，甲苯負荷從35增到加140 g/m3·h時，兩套 BTFs的去除效率分別從99.1%降至77.4%和99.0%降至81.5%。在其他條件相同時，BTF2在更短的EBCT和或者更高的甲苯負荷條件下均表現(xiàn)出比 BTF1更好的性能，而且在整個運行過程中壓降更低。兩 BTFs內(nèi)過量生物膜被清洗和廢棄后，其高性能能在3~7內(nèi)恢復(fù)。
　　在進口甲苯濃度保持不變時，以 NH4Cl為唯一氮源，氣體 EBCT從30 s降至1

5、5 s和7.5 s時，BTF1對甲苯的去除效率從98.0%分別降到了57.9%和51.6%。保持甲苯負荷不變，以NaNO3為唯一氮源，氣體 EBCT從30 s降至15、10和7.5 s時，BTF1的去除效率從99.0%分別降到了79.8%、70.8%和61.2%。當氣體EBCT為30 s時，無論以 NH4Cl還是以 NaNO3為唯一氮源，BTF對甲苯的去除效率都隨著進口甲苯負荷的增加而降低。當甲苯負荷低于70 g/m3·h，采用NH4C

6、l為唯一氮源時，BTF具有更好的性能，但是不適合高負荷條件下的氮源。相反，在甲苯負荷高于140 g/m3·h時，采取NaNO3為唯一氮源時，BTF2具有更好的性能。長期運行或進行填料清洗后，以NaNO3為唯一氮源的BTF2的性能都能在相當短的時間內(nèi)恢復(fù)到高性能狀態(tài)，而以NH4Cl為唯一氮源時則不能恢復(fù)。
　　以正己烷為模型 VOC時，當氣體 EBCT為30 s保持不變時，當進口有機負荷為15、30和60 g/m3·h時，BTF相應(yīng)

7、的去除效率和去除容量分別為92.9%、86.7%、63.8%和14.3、26.1、39.3 g/m3·h。當正己烷濃度為260 mg/m3保持不變時，當氣體EBCT為別為30 s、15 s和7.5 s時，相應(yīng)的去除效率和去除容量分別為87.0%、46.4%、31.7%和28.0、28.8、41.0 g/m3·h。而且在沖擊負荷下，網(wǎng)狀聚氨酯填料中形成的生物膜表現(xiàn)了很的抗沖擊能力，維持 BTF穩(wěn)定性能。
　　在營養(yǎng)液中引入 Trit

8、on X-100，考察了BTF對正己烷在高負荷時的強化去除性能。在進口有機負荷為15 g/m3·h時，Triton X-100的濃度為1.0和0.2 mL/L，BTF的去除效率分別為40.0%和53.1%；當有機負荷為30 g/m3·h時，Triton X-100的濃度為0.2和0.1 mL/L，相應(yīng)的去除效率分別為58.8%和81.7%。當負荷為60 g/m3·h和Triton X-100濃度為0.1 mL/L，BTF的去除效率達到了

9、83.7%，相比于未引入表面活性劑時提高了20%；當營養(yǎng)液中取消 Triton X-100，BTF的去除效率下降并穩(wěn)定在72.8%。特別重要的是在整個周期（126天）運行中，引入的Triton X-100能很好的控制填料中生物膜的過度蓄積，是一種新的生物膜過度蓄積控制策略。
　　本論文針對BTF內(nèi)填料優(yōu)化、生物膜過度蓄積及控制策略、疏水性有機物處理性能及其強化等重要問題進行了研究，有助于拓寬BTF處理VOCs的適應(yīng)范圍和提供一種新