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(jiǎn)單、無二次污染等優(yōu)點(diǎn)，已被認(rèn)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(jī)物(VOCs)的廢氣處理技術(shù)。然而在生物過濾器長(zhǎng)期運(yùn)行處理VOCs廢氣，特別是高污染負(fù)荷VOCs混合廢氣時(shí)，混合氣組分間存在的抑制影響以及填料中的氮營(yíng)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(duì)生物過濾反應(yīng)器長(zhǎng)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(jìn)行了研究，以及探索解決

2、生物過濾反應(yīng)器長(zhǎng)期處理混合廢氣過程中營(yíng)養(yǎng)缺乏問題的簡(jiǎn)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(duì)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(shí)間條件下生物過濾反應(yīng)器對(duì)乙酸丁酯、對(duì)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(shí)微生物所需的氮營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的可行性；考察了不同NH<,3>

3、濃度對(duì)生物過濾反應(yīng)器處理乙酸丁酯、對(duì)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(duì)生物過濾反應(yīng)器運(yùn)行過程中填料中的、pH、濕度以及微生物狀態(tài)變化進(jìn)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(fù)合生物過濾器對(duì)高濃度對(duì)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(fù)合生物過濾反應(yīng)器可以

4、成功地去除高濃度的對(duì)二甲苯廢氣。在對(duì)二甲苯的入口濃度為 100-3300 mg·m<'-3>，EBRT為132 s時(shí)，去除率在80％以上，可獲得80 g·m<'-3>·h<'-1>的去除負(fù)荷。EBRT為30 s時(shí)，反二甲苯的最大去除負(fù)荷為 40 g·m<'-3>·h<'-1>。 (2)乙酸丁酯、對(duì)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(dāng)EBRT為60 s和30

5、s時(shí)，得到的高的乙酸丁酯去除負(fù)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(dāng)在總EBRT為60 s(即第一段EBRT為20 s)，乙酸丁酯入口負(fù)荷為 471 g·m<'-3>·h<'-1>時(shí)，乙酸丁酯在第段的去除負(fù)荷為397 g·m<'-3>·h<'-1>。 在EBRT 為 30-90 s，對(duì)二甲苯入口濃度為 45-8

6、27 mg·m<'-3>時(shí)，去除率為 40-100％。對(duì)二甲苯在EBRT為60 s時(shí)的最大去除負(fù)荷為33 g·m<'-3>·h<'-1>。在EBRT為60 s和30 s時(shí)，達(dá)到100％去除時(shí)的對(duì)二甲苯的去除負(fù)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(shí)的去除率近 100％。 (3)在

7、乙酸丁酯和對(duì)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(huì)抑制生物過濾反應(yīng)器中對(duì)二甲苯的去除。 (4)NH<,3>既可以作為污染物被去除，同時(shí)也可以作為微生物所需的氮營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)為生物過濾反應(yīng)器去除混合廢氣提供氮營(yíng)養(yǎng)。 在三段式生物過濾反應(yīng)器中，對(duì)于由于NH<,3>引入，使對(duì)二甲苯在EBRT為60 s時(shí)的去除率為100％的最大去除濃度(510 mg·m<'-3>)高于 EBRT為90 s時(shí)

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(duì)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(shí)，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(duì)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(duì)二甲苯的去除

9、負(fù)荷增加。但當(dāng)NH<,3>濃度過高(211-493 mg·m<'-3>)時(shí)，對(duì)混合氣的去除負(fù)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(fù)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(duì)二甲苯的去除對(duì)NH<,3>濃度變化比較敏感。 (7)連續(xù)運(yùn)行的處理乙酸丁酯、對(duì)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(duì)填料的pH和氮含量存在影響。 在生物過濾反應(yīng)器運(yùn)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(shí)逐漸減少。當(dāng)NH<,3>引入后，氮含量增加。 反應(yīng)器的填料中細(xì)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(fù)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