生物洗涤塔降解氯苯废气性能研究

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第３ １卷 第 ５期
２０ ０ ３年 １ ０月
化 学 工 程
Ｖ０ ． ． １３１ Ｎｏ ５
０ｃ． ２０ ｔ ０３
Ｃ Ｅ Ｃ ＬＥ ＧＩ Ｅ Ｉ Ｇ（ ＨＩ Ａ Ｈ ＭＩＡ Ｎ ＮＥ Ｒ Ｎ Ｃ Ｎ ）
生 物 洗 涤塔 降解 氯 苯 废 气 性 能研 究
过定期加入营养液来控制 。
１ ２ 营 养液配 比 ．
根据 氯 苯有 机 负荷 、系 统 ｐ 要 求 和 微 生 物对 Ｈ 营养 的 需 求 平 衡 ，配 制 含 有 Ｎ Ｏ 、ＮＨ Ｃ ａＨＰ 。 。１、 Ｆ Ｃ ｅ １、Ｍｎ Ｏ 、 ＭｇＯ 、 Ｃ Ｃ 营 养 液 ，并 控 制 Ｓ。 Ｓ 。 ａ１
关键 词 ：洗涤塔 ；生 物降解 ；氯 苯
中 图 分 类 号 ：ｘ ５ １ １ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１０ －９ ４ （０ ３ ５０ ５ － ０ ５９ ５ ２０ ）０ －００－ ０ ４
挥发 性 有 机 化 合 物 （ Ｏ ｓ 具 有 沸点 低 、常 Ｖ Ｃ）
温 常压 下 易 挥 发 、在 大 气 中 持 久 、不 易 降解 等 特
李 国文 ，胡 洪 营 ，郝 吉明 ，张鹤 清
（ 清华大学 环境 工程 系 ，北京 １０ ８ ） ０ ０ ４
摘要 ：以活性污泥 为介质 ，探讨洗 涤塔 中氯苯废气 的生 物降解 性 能。实验 表明 ，洗 涤塔对 氯苯 废气有 较强 的降解 能力 。当负荷 Ｆ小于 １ｍｇ （ ｈ ／ ｇ・ ）时 ，比降解 速 率 一 随 Ｆ的增加 而增加 ，在 Ｆ＝１０ ． ｓ ． ＿２ ０ ｍ ／ （ ｈ ｇ・ ）时 ， 一７达到 最大 值 ０ ８ｍｇ （ ｈ ，当 Ｆ低 于 ０ ８ｍｇ （ ｈ 时 ，氯 苯 降解 效 率 田维 持在 ． ／ ｇ・ ） ． ／ ｇ・ ） ９ ％ 。装 置 中污泥混 合液挥发性悬 浮固体与混 合液悬 浮 固体质 量 浓度 之 比 （ Ｌ Ｓ ／ Ｓ ） 由驯化 初期 的 ｏ Ｍ Ｖ Ｓ ＭＬ Ｓ
（ 岛津 ） Ｇ 一６ Ｃ １ Ｂ型 色 谱 仪 ，附有 Ｃ Ｒ Ａ 型 数 据 分 —８
析 仪 ，色谱 仪 装有 ＦＤ氢 火焰 离 子检测 器 ，色 谱柱 Ｉ
为 ０ ２ ｍ（ 径 ）×３ ．５ ｍ 内 ０ ｍＬ×０ ２ Ｌ毛 细 管 柱 ．５ （ 号 ： Ｕ Ｂ Ｎ Ｈ 一 ） 载 气 为 Ｎ （ 量 ：５ 型 Ｌ Ｏ Ｒ１ ， 流 ０ ｍＬ ｍ ｎ ，测 定 时 ，柱 温 设 为 １０ ，进 样 口汽 化 ／ ｉ） ０℃ 室 和 ＦＤ检测 器 温度 设 为 １ ０℃ ‘ Ｉ ５ 。 ２ 结果 与讨 论
ｍ （ ） ：ｍ （ Ｃ Ｎ） ：ｍ （ Ｐ） ＝１ ０ ５ １以维 持 ０： ：
微 生 物正 常 生长 和较 强 的降 解能 力 。
１ ３ 活性 污 泥降 解氯 苯实 验 ．
作 者 简 介 ：李 国文 （ ９ ８ ） １６ ～ ，男 ，博 士 后 ，Ｅ ｍａ ：ｇｏ ｅ —＠ ２ ３ ｎｔ － ｉ ｕｗ ｎｌ ６ ． ｅ。 ｌ ｉ
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Ｉ ｐ； ｎ Ｙ：Ｉ（ ｐ Ａ ２ ｎ Ａ ／ ｔ） 图 ３ 氯 苯 降解 反 应 动 力 学 曲线
Ｆ ｇ ３ Ｃｈ ｏ ｏ ｅ ｚ ｎ ｏ ｅ ｒ ｄ ｔ ｎ ｋ ｎ ｔ ｓ ｉ． ｌｒ ｂ ｎ ｅ ｅ ｂｉｄ ｇ ａ ａ ｉ ｉ ｅ ｉ ｏ ｃ
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化学工程 ２０ ０ ３年第 ３ ｌ卷第 ５期
由 图 可 知 ，氯 苯 的 降 解 反 应 级 数 等 于 ０ ８０ ，可 视 为 一 级 反 应 ； 降 解 速 率 常 数 ｋ＝ ．６ ７ ０６ １ｈ ．３ ～，表 明污 泥 对 氯 苯 有 较 强 的 降 解 能 力 ； Ｒ 越 接近 １ ，表 明数据 回归效 果 越好 。 ２２ 生 物洗 涤 塔氯 苯 降解 性 能 ． 在 温 度 ２ ＿３ ℃ ，气 体 流 量 为 ０ Ｏ ． ５ Ｏ Ｏ ．３ ２
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李 国文等 生物洗 涤塔降解 氯苯废气性 能研究
判 断生 物降 解 性 能 的方 法有 瓦氏呼 吸仪 法 、基 质生 化 呼吸 曲线 法 和微 生 物 降解 实验 法 ，摇 瓶 试验 法是 微 生物 降解 实 验 中最 常用 的测定 方 法 ，本 实验
一
。
由于 氯苯 类 物质 的排 放量 逐 年增 加 ，严 重
悬 浮 洗 涤 器
危 害人 们 的生 活环 境 和身 心 健康 ，亟待 控 制其 排放 和 治理 。本 文 在 分 析 氯 苯 的 物 理 化 学 性 质 的 基 础 上 ，提 出了一 种氯 苯 气体 降 解技 术— — 生 物洗 涤 降
采用 摇瓶 试验 法 。在 ３ ０ｍＬ烧瓶 中加人 １ ０ｍＬ经 ０ ５ 过氯 苯 驯化 的 活性 污 泥 ，注人 ３ Ｌ氯苯 溶 液 ，用
在 自然 环 境 下 ，氯 苯 属 于 难 生 物 降 解 性 物 质 ， 为此 选择 适 宜 的环 境条 件 ，用 氯 苯对 活 性 污泥 进行 培养 、驯化 ，使其 易于 降解 。悬浮 洗 涤器微 生
中的氯 苯 。
１ 实验 材 料 与方 法
ｓｓｅｄｇｏ ｔ ｅｃ ｒＳ ｕｐ ｎ —ｒ ｈｒａｔ （ ＧＲ）ｙｔｍ ｗ ｏ ｓｓｅ
１ １ 工 艺 流程 及 实验 装 置 ．
系统在室温下运行 ，氯苯气体流量 Ｑ＝ ．３ ０ ０— ０２ ｈ ．５ｍ ／ ，质量 浓 度 Ｐ＜５０ｍｇｍ ，通 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 间 断 加 ０ ／
配 好 的气 体 由悬 浮 洗涤 器底 部 的气 体 分 布器 进入 悬
浮 洗 涤器 ，被活 性污 泥 中 的微 生物 降解 ，进 而得 以
净化。
征 ，是仅 次 于颗 粒 污染 物 的又 一大类 污染 物 。我 国
环境 监测 总 站提 出 了反 映 我 国环 境 特征 的中 国环 境
优先 污染 物 ，共 有 １ ４类 ６ ８种 ，其 中 有机 物 １ ２类
带有 软 管 的橡 皮 塞 塞 住 ，置 于 ２ ５℃ 恒 温 振 荡 培 养
箱 内培养 ，间 隔取 样测 定 烧瓶 顶 空气 体 中氯 苯 的质 量浓 度 ，通 过 质量 浓度 变 化来 表 征 污泥 性能 。 １ ４ 测定 指 标 及方 法 ．
于 ０ ６ ０ｄ后 开 始 驯化 ，利用 氯 苯 作 为 碳 源 ，逐 ． ；１ 步 替 代 葡 萄 糖 ，３ ０ ｄ后 驯 化 完 毕 ，此 时 ＭＬ Ｓ／ Ｖ Ｓ ＭＩＳ由驯化 初 期 的 ０ ５增 至 ０ ７，表 明 污 泥 中 的 Ｓ ． ． 生物 量 随驯 化 时 间 的增 加 而增 长 ；此 后 ，再加 人 活 性 污 泥 ，以提 高 装 置 中 污 泥 质 量 浓 度 Ｐ ，４ ０ｄ后 开始 运行 生物 洗 涤 器 ，在装 置 底 部 通 氯 苯 废 气 ，
５ ８种 ，Ｖ Ｃ Ｏ ｓ占 有 机 物 总 数 的 ５ ％ … 。 氯 苯 为 ０
ＶＣ Ｏ ｓ的一种 ，主要 应 用 于 制 药 行 业 ，在 使 用 过 程 中随废 气排 人 大气 环境 ，在人 体 内有蓄 积作 用 ，会 抑 制神 经 中枢 ，麻 醉 肌 肉 ，是最 优先 控 制 污染 物之
的主要 环境 参数 Ｊ 。
表 １ 氯 苯 和 苯 的 主 要 性 能 参 数
Ｔ ｂ １ Ｍａｎ ｐ ｒｍｅｅ ｓ ｏ ｅ ｚ ｎ ｎ ｈｏ ｏ ｅ ｚ ｎ ａ ． ｉ ａ ａ ｔｒ ｆｂ ｎ ｅ ｅ ａ ｄ ｃ ｌ ｒ ｂ ｎ ｅ ｅ
Ｏ
Ｕ ｌ Ｕ ２ Ｕ ３０ ４０ ｌ， Ｕ Ｏ０ ７０ Ｕ
４５
５０
５５
６０ ．
远 远 大于 苯 ，氯 苯 比苯 更疏 于 水 ；氯 苯 的生 物 转化 和降解 系 数 远远 低 于苯 ，表 明氯 苯 比苯更 难 被 微生 物 降解 ，主要 原 因 是氯 原子 引 起 了苯环 结 构 改 变 。 ２ １２ 氯 苯 的生物 降解 性 能 ．．
物运行曲线见图 ２ ，接种生活污水处理装置 （ 氧化 沟 ） 中的活 性 污 泥 于 洗 涤 器 中 ，加 人 葡 萄 糖 和 Ｎ、
Ｐ营养 液 ，控 制有 机 负荷 与 污 泥质 量 浓 度 的 比例 在
０ ２ ． ，培养 ６ｄ后 ＭＬ Ｓ ／ Ｓ Ｓ趋 于 稳定 接 近 ． —０ ７ Ｖ Ｓ ＭＩ
０ ５增至 ０ ７ ． ． ，逐步趋 于稳定 ；氯苯的生 物降解 为 一级 反应 ，降 解速 率 常数 ｋ＝０ ６ １ｈ ． ３ ～。降解 过程 中产
酸 ，较低 的 ｐ Ｈ值 抑制 了微生 物的活性 ，使 氯苯的生物 降解减弱 ，为此在 洗涤 塔运行过 程 中 ，必须投 加 ｐ Ｈ
缓 冲药 剂 ，维持污 泥正常 ｐ Ｈ范 围。试验 获得的操作 曲线 ，可为合 理设计氯苯废气处 理装置提供技 术依据 。
入 Ｎ Ｏ ａＣ 溶液 来 调整 ｐ Ｈ值 在 ６ ８ — ，营 养 元 素通
工艺流程 及 实验装 置见 图 １ 。洗 涤器 由 内径 １０ｍｎ ０ ｌ，高 度 ６ ０ｍｎ的有机 玻 璃塔 组 成 ，塔底 有 ０ ｌ 气 体 分布 器 ，液 体 有 效 高 度 ５０ｍ ０ ｍ，有 效 体 积 ４ Ｌ 。氯苯 气体 采 用 动 态 法 配 制 ，来 自供 气 系统 的压 缩 空 气经气 体 分 配器 分 为 主气 流 和辅气 流 ，主气 流 进 入 氯苯 吹脱 瓶 ，将 氯 苯溶 液鼓 泡 挥发 ，与辅 气 流 进 入气 体混 合 瓶 充分 混 和后 ，形 成 氯苯 气体 ，氯苯 质 量浓 度 通过 调 整 主气 流 与辅 气 流 的 比例 来 控 制 。
培 养
８０ ０ ０
Ｉ Ｉ 化
装置运 行 阶 段
・ ，
４ ０ ０ ０
－ ．
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