生物过滤塔_生物滴滤塔降解苯和甲苯的性能比较

文章编号:0253-2468(2001)-增刊-0122-05 中图分类号:X712 文献标识码:A

生物过滤塔、生物滴滤塔降解苯和甲苯的性能比较

李国文1,胡洪营1,郝吉明1,马广大2

(1.清华大学环境工程系,北京 100084;2.西安建筑科技

大学,西安 710054)摘要:分别选取活性炭、拉西环为生物过滤塔、生物滴滤塔滤料,苯、甲苯为VOCs 代表,研究过滤塔、滴滤塔VOCs 生物降解性能.实验表明,在总有机负荷低于400g/(h #m 3)、停留时间小于90s 的实验条件下,过滤塔、滴滤塔对苯、甲苯均有较强的降解能力,过滤塔中苯、甲苯的最大削减能力分别为128、175g/(h #m 3),滴滤塔中苯、甲苯的最大削减能力分别为118、140g/(h #m 3),甲苯比苯更易被微生物降解;滤塔中CO 2生成量随苯、甲苯降解量的增加呈线性增长,但实验增长速率小于理论增长速率;菌落分析表明,滤塔中微生物主要有真菌、杆菌、芽孢杆菌,其中芽孢杆菌为优势菌种.

关键词:过滤塔;滴滤塔;生物降解;苯;甲苯.

Use of biofilter and biotrickling reactors to treat benzene and toluene LI Guow en 1,H U Hongying 1,HAO Jiming 1,M A Guangda 2 (1.Dept of Envir Sci and Eng,Tsinghua Un -i versity,Beijing 100084;2.Dept of Envir Sci and Eng,Xi .an Arch &Tech,Xi .an 710054)

Abstract: T his research,selecting Activated Carbon and Ras chig ring as th e filter of bi ofilter and biotrickling reactors resp ectively and taking toluene and benzene as representatives of VOCs,aims to comp are the performance of biofilter to bi otri ckling reactors for the removal of toluene and benzene from air streams.The resu lts show that the biofilter and biotrickling reactors can effectively treat gases containi ng toluene and benzene.For total mass l oading lower than 400g/(h #m 3),retention time ranging from 15s to 90s ,the eliminati on capacities(EC)of toluene and benzene in biofi lter are more higher than those of bi otri ckling reactor:The EC in b iofilter of b enzene and toluene are 128,175g /(h #m 3)respectively ,theEC in bi o -trickling reactor of benzene and toluene are 118,140g/(h #m 3)sevearlly.T he CO 2produ ced increases w ith th e d egrad ation of benzene and toluene,but the exp erimental value is low er than the theoretical valu e.Th e observation of bi oti c community d emonstrates that the microb es are composed of fungi ,bacillus and spore baci llus.of them s pore baci llus i s dominant.

K ey words: biofilter;bio -tri ckling reactor;bi o -treatment;benzene;toluene

1 前言

挥发性有机化合物(VOCs)作为有机化合物的主要分支,是指在常温下饱和蒸汽压大于70Pa 、常压下沸点在260e 以内的有机化合物,VOCs 广泛地存在于水、土壤和大气环境中,其中许多是有毒有害物质.目前,一般采用催化燃烧、化学氧化、吸附、吸收等方法去除VOCs,但都有一定的局限性.生物净化技术是近年来发展起来的VOCs 控制技术,与常规处理法相比,具有设备简单、运行费用低、较少形成二次污染等优点,尤其在处理低浓度、生物可降解性好的气态污染物时更显其经济性.根据系统的运转情况和微生物的存在形式,可将生物处理工艺分为生物过滤塔系统和滴滤塔系统[1].本研究选择苯、甲苯为VOCs 代表,选取柱状活性炭和拉西环为过滤塔和滴滤塔滤料,研究过滤塔、滴滤塔对苯、甲苯生物降解性能,为生物法在VOCs 净化领域的应用提供依据.

基金项目:清华大学百人计划支持基金;陕西省自然科学基金作者简介:李国文(1968)),男,博士后

第21卷增刊2001年6月 环 境 科 学 学 报ACTA SCIENTIAE CIRCUM STANTIAE Vol.21,Suppl

Jun.,2001

2 实验材料与方法

2.1 生物过滤塔

工艺流程及实验装置见图1.采用柱状活性炭为过滤塔滤料,接种炼油厂活性污泥对滤料静态挂膜,待达到较好的降解性能后进行动态实验.过滤塔由内径100mm 、有效高度800m m 的有机玻璃塔组成,沿塔高度方向设置4个气体采样口、3个温度测定口和滤料介质提取口.实验过程中,循环液通过注塞泵从循环液槽提升至滤塔顶部与气向主体同向下渗为微生物提供水分和营养,液相为非流动相[2]

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图1 过滤塔、滴滤塔降解VOCs 工艺流程

Fig.1 Lab oratory biofilter and bio -trickling reactor

2.2 生物滴滤塔

工艺流程及实验装置见图1.采用拉西环为滴滤塔挂膜介质,接种炼油厂活性污泥对滤料动态挂膜.其规格同过滤塔,运行方式也是气液同向流,但与过滤塔不同的是循环液为流动相,起着吸收有机物和为微生物提供水分和营养的双重作用.

2.3 VOCs 源气

VOCs 源气采用动态法配制,空压机供气进入空气贮罐,通过减压阀减压并经活性炭过滤后的空气分为主气流和辅气流两股,主气流经缓冲瓶进入VOCs 挥发瓶,将VOCs 溶液鼓泡挥发,与辅气流进入气体混合瓶充分混合并增湿后,形成VOCs 源气.源气浓度通过调整挥发瓶温度和主气流与辅气流的比例来控制,通过取样监测来确定.配好的源气由塔顶分别进入过滤塔和滴滤塔.

2.4 VOCs 选则和营养液配比

选择甲苯(分析纯)为VOCs 代表,研究过滤塔和滴滤塔生物降解性能.根据甲苯有机负荷、系统pH 要求和微生物对营养的需求平衡,配制含有K 2PO 4、NaHPO 4、NH 4Cl 、FeCl 3、Mn -SO 4、M gSO 4、CaCl 2营养液,维持微生物正常生长和较高的降解能力.

2.5 测试方法

甲苯浓度:用气相色谱法测定,色谱仪装有氢火焰检测器,色谱柱内径为1mm,长为4m 的不锈钢柱,柱内填充玻璃微球(40~60目),柱温64e ,汽化室温度150e ,检测室温度150e ,氢气流量50mL/min ,氮气流量50mL/min,助燃空气流量320mL/min.

CO 2浓度测定:便携式CO 2测定仪,量程0)6000mg/m 3

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微生物菌落特征分析:分别提取过滤塔和滴滤塔生物膜进行培养,用结晶紫单染色,显微观测菌落形态、大小、特征和颜色并进行平板计数,估算各菌落比例.123增刊 李国文等:生物过滤塔、生物滴滤塔降解苯和甲苯的性能比较