生物過濾法處理VOCs與NH-,3-混合氣的性能研究.pdf

1、生物過濾法由于其具有低成本、操作簡單、無二次污染等優(yōu)點，已被認為是富有前景的處理低濃度可生物降解的惡臭和揮發(fā)性有機物(VOCs)的廢氣處理技術(shù)。然而在生物過濾器長期運行處理VOCs廢氣，特別是高污染負荷VOCs混合廢氣時，混合氣組分間存在的抑制影響以及填料中的氮營養(yǎng)物質(zhì)的缺乏往往成為VOCs生物降解的限制因素。本研究對生物過濾反應(yīng)器長期處理高濃度的具有不同生物可降解性VOCs與NH<,3>三組分混合廢氣的去除效果進行了研究，以及探索解決

2、生物過濾反應(yīng)器長期處理混合廢氣過程中營養(yǎng)缺乏問題的簡便而有效的方法。 本研究采用堆肥和聚乙烯(PE)為填料的生物過濾反應(yīng)器處理高濃度乙酸丁酯、對二甲苯和NH<,3>的混合廢氣。考察了在不同濃度、不同空床停留時間條件下生物過濾反應(yīng)器對乙酸丁酯、對二甲苯和NH<,3>的處理效果；描述了生物降解過程中污染物組分間的抑制作用；探索并確立了NH<,3>作為生物過濾反應(yīng)器去除此混合氣時微生物所需的氮營養(yǎng)物質(zhì)的可行性；考察了不同NH<,3>

3、濃度對生物過濾反應(yīng)器處理乙酸丁酯、對二甲苯和NH<,3>混合氣處理效果的影響，確立了適宜的NH<,3>濃度范圍；并對生物過濾反應(yīng)器運行過程中填料中的、pH、濕度以及微生物狀態(tài)變化進行了考察。本研究還考察了采用由填有堆肥和PE混合物的堆肥生物過濾器和填有掛有生物膜的PE生物過濾器所組成的復合生物過濾器對高濃度對二甲苯廢氣的去除效果。本研究的主要結(jié)論為： (1)采用由堆肥生物過濾反應(yīng)器和PE生物過濾反應(yīng)器組成復合生物過濾反應(yīng)器可以

4、成功地去除高濃度的對二甲苯廢氣。在對二甲苯的入口濃度為 100-3300 mg·m<'-3>，EBRT為132 s時，去除率在80％以上，可獲得80 g·m<'-3>·h<'-1>的去除負荷。EBRT為30 s時，反二甲苯的最大去除負荷為 40 g·m<'-3>·h<'-1>。 (2)乙酸丁酯、對二甲苯和NH<,3>混合廢氣可以在以堆肥和PE為主要填料的三段式生物過濾反應(yīng)器中有效地去除。 當EBRT為60 s和30

5、s時，得到的高的乙酸丁酯去除負荷為157 g·m<'-3>·h<'-1>和150g·m<'-3>·h<'-1>，相應(yīng)地去除率約為100％和96％。乙酸丁酯的去除主要發(fā)生在反應(yīng)器第一段。當在總EBRT為60 s(即第一段EBRT為20 s)，乙酸丁酯入口負荷為 471 g·m<'-3>·h<'-1>時，乙酸丁酯在第段的去除負荷為397 g·m<'-3>·h<'-1>。 在EBRT 為 30-90 s，對二甲苯入口濃度為 45-8

6、27 mg·m<'-3>時，去除率為 40-100％。對二甲苯在EBRT為60 s時的最大去除負荷為33 g·m<'-3>·h<'-1>。在EBRT為60 s和30 s時，達到100％去除時的對二甲苯的去除負荷分別為30 g·m<'-3>·h<'-1>和 24 g·m<'-3>·h<'-1>。 NH<,3>在EBRT為60 s和30 s，入口濃度為 43～150 mg·m<'-3> 時的去除率近 100％。 (3)在

7、乙酸丁酯和對二甲苯共存的條件下，生物過濾反應(yīng)器優(yōu)先去除乙酸丁酯。較高濃度的乙酸丁酯的存在會抑制生物過濾反應(yīng)器中對二甲苯的去除。 (4)NH<,3>既可以作為污染物被去除，同時也可以作為微生物所需的氮營養(yǎng)物質(zhì)為生物過濾反應(yīng)器去除混合廢氣提供氮營養(yǎng)。 在三段式生物過濾反應(yīng)器中，對于由于NH<,3>引入，使對二甲苯在EBRT為60 s時的去除率為100％的最大去除濃度(510 mg·m<'-3>)高于 EBRT為90 s時

8、的去除率為100％的最大去除濃度(400 mg·m<'-3>)。 (5)不同的NH<,3>入口濃度對生物過濾反應(yīng)器處理混合氣的處理效果有很大的影響。在單段的填有堆肥和PE混合填料的生物過濾器中，保持EBRT (EBRT=60 s)恒定時，在一定的NH<,3>入口濃度(13-193 mg·m<'-3>)范圍內(nèi)，NH<,3>的存在改善了乙酸丁酯和對二甲苯的生物過濾處理效果，并隨著NH<,3>入口濃度的提高，乙酸丁酯和對二甲苯的去除

9、負荷增加。但當NH<,3>濃度過高(211-493 mg·m<'-3>)時，對混合氣的去除負荷并未隨著NH<,3>濃度的增加而明顯增加，而是與低NH<,3>濃度(13-80 mg·m<'-3>)下的混合氣去除負荷相接近。在此堆肥生物過濾反應(yīng)器中和操作條件下，適宜的NH<,3>入口濃度為145-193 mg·m<'-3>。 (6)對二甲苯的去除對NH<,3>濃度變化比較敏感。 (7)連續(xù)運行的處理乙酸丁酯、對二甲苯和N

10、H<,3>混合氣的生物過濾反應(yīng)器中，填料的pH、濕度和氮含量均發(fā)生變化。NH<,3>的引入對填料的pH和氮含量存在影響。 在生物過濾反應(yīng)器運行過程中，填料無酸化現(xiàn)象發(fā)生，填料中的氮含量在沒有NH<,3>引入時逐漸減少。當NH<,3>引入后，氮含量增加。 反應(yīng)器的填料中細菌和真菌數(shù)增加，特別是在接近污染氣體入口處，這是由于在接近反應(yīng)器的入口處高的污染負荷。 總之，填有堆肥和PE混合填料的生物過濾器可以成功地去