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生物滴滤池处理VOCs 废气的影响因素解析

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环境阅读 发表于 2019-8-5 20:21 | 显示全部楼层 打印 上一主题 下一主题
自上世纪 80 年 代,德国和荷兰专家提出使用生物法有效地降解有机废气,生物法处理废气的技术就被运用得越来越多。生物滴滤池对VOCs 的降解效率与效果受到微生物、填料、pH 以及运行参数的等多个因素的综合影响。
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作为生物膜的支撑,生物滴滤池内的填料对设备降解 VOCs的能力也有较大的影响。良好的填料应该具有以下性质。0 T( w) d# [9 ?1 O, i! {( u
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(1 ) 比表面积大,较大的比表面积有利于微生物的生长,同时也提高了废气的传质效果;
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(2 ) 高孔隙率,可以有效地促进气体的均匀分布;) ^' B% X8 Y0 f7 s

$ b' O% J! t: v# a: U(3 ) 良好的保水能力,微生物的生长需要一定的湿度,具有较好保水能力的填料可以避免因为床层干燥而造成的生物膜脱落。
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3 ~: v7 H8 w) v0 J2 W生物滴滤池内最常见的生物填料有:海藻石、陶环、陶粒、塑料环、不锈钢环等,这几种填料具备成为良好的填料所应该具有的性质。不同的填料具有不同的优势与不足,如:塑料环虽然价格低廉但是比表面积较小,且产生高压降,而且其表面疏水性较强,这使其表面较难附着湿润的生物膜。陶环、陶粒是新型的材料,其比表面积大,持水能力好,渗透性好。陶粒、陶环由于其诸多优势被广泛应用于废水的处理中。不锈钢环的湿填料因子为1000 ,仅高于塑料环,即在其表面难以附着生物膜。海藻石是最常使用的生物材料,其表面易形成较密集的生物膜,能够提供一个密集和多样的微生物系统,具有良好的持水能力和透气性。6 s, _7 F1 y$ I
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2.微生物
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* T( f# |3 |' u7 O5 j; }生物净化的实质上是一种生物分解的过程,生物滴滤池能够降解VOCs的关键在于微生物是否能够分解并矿化 VOCs 的各种废气。1923年,德国人首次提出使用活性污泥对生活和工业有机废物进行处理。之后,微生物降解有机物的研究越来越多,不少学者利用生物方法降解VOCs中的一类废气。虽然混合菌群已经被广泛地应用于处理废气和废水,但是菌群在处理VOCs过程中的各个菌种之间的协同和拮抗作用的机理还尚未有统一的理论。因此,完整的生理学和遗传学的正交实验可能有助于优化菌种的比例的选择,进一步提升菌群的降解效率与效果。
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3. pH 值
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$ n' W- t' M- a- SpH对生物滴滤池降解VOCs的影响较大。pH可以直接影响微生物,其不仅能够直接影响微生物的生长状况,而且也能改变液相中有机化合物的离子态。具有降解挥发性有机物能力的微生物大部分是异养微生物,其适宜的pH值在 7-8 之间。pH能够通过影响酶的活性,从而影响微生物对VOCs的降解能力。一般情况下,液相中离子态的有机物较非离子态有机物难于被微生物作为碳源或者能量源利用。过低的 pH值通常使液相中的有机物以离子形态存在,因此在这样的状态下,液相中的有机物难以被微生物降解。
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$ J  k  x0 p& Z2 p) W7 W) I4. 温度与氧气浓度
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+ Q& U* K- d5 e: K  K; Y生物滴滤池内的温度通常直接与VOCs的气流的温度和塔设备的保温装置相关,适宜的温度有助于微生物降解VOCs。反应设备的内部温度通常保持在25-40 ℃左右,温度除了对微生物有所影响,也会影响气液的传质。温度的提升可以降低亨利系数,加快气体的扩散速度,起到促进废气进入填料表面的生物膜的作用。而设备通常设置有保温装置且降解反应为放热,所以设备内部的温度往往稍高于预设温度。
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降解VOCs的菌种大多数是好氧微生物,因此, 塔设备内部的氧气浓度会影响好氧微生物对VOCs 的降解,而使用的生物填料等对氧气的塔设备中的 氧气浓度也会有所影响,从而使生物滴滤池内氧气的浓度远远高于 VOCs 的浓度。' P; t2 L/ Z1 Y, u' g! i/ K

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0 |$ a5 W/ B1 Q  u2 k+ W* \5. 生物滴滤池运行参数. d6 \3 {5 V) P9 h
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VOCs的传质效率在一定程度上受到生物滴滤池的运行参数的影响,在使用生物滴滤池时,以聚氨酯作为生物填料降解甲苯的过程中,调节参数污染物流量Q与喷淋液流量Q之比在60-275之间,气液传质效率达 到最佳,过高的气液比会导致传质效率降低。生物滴滤池的参数之间有一定关联,在处理不同浓度VOCs 时,应合理调整各个运行参数。5 G8 N( B0 p+ ^0 {# T
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