【摘要】：揮發(fā)性有機物(Volatile organic compounds,VOC)是 PM2.5 和 O3 污染形成的主要前體物之一,VOCs減排是當前我國大氣環(huán)境亟待解決的問題。對比多種VOCs凈化技術(shù),在處理一些水溶性較好、易生物降解的有機物時,采用單一生物凈化技術(shù)具有凈化效率高、二次污染少、運行費用相對較低等特點。但是面對醫(yī)藥化工行業(yè)中含氯有機污染物、苯系物等難生物降解和疏水性的VOCs時,采用單一生物凈化技術(shù)的難以達到理想的去除效果。本研究針對醫(yī)藥化工行業(yè)常見的含氯有機污染物、苯系物等難生物降解和疏水性VOCs,通過化學氧化-生物降解耦合凈化工藝,以解決單一生物技術(shù)處理多組分難降解VOCs的不足,具體研究結(jié)果如下:利用雙介質(zhì)阻擋放電(Double dielectric barrier discharge,DDBD)工藝用于氧化降解甲苯和二氯甲烷的研究,結(jié)果表明,未添加催化劑的DDBD反應器對于甲苯和二氯甲烷的去除并不理想,二氯甲烷的去除效率趨近于0。當向DDBD反應器中加入氧化鋁小球負載的Ti-Mn催化劑后,進氣濃度500 mg m-3的甲苯去除效率最高達到58%,進氣濃度100 mg m-3的甲苯去除效率最高達到69%,與未添加催化劑時相比,最高去除效率分別提升了 42%和33%。進氣濃度500 mg m-3的二氯甲烷去除效率最高達到34%,進氣濃度100 mg m-3的二氯甲烷去除效率最高達到45%。添加Ti-Mn催化劑能大幅提升甲苯和二氯甲烷的DDBD去除效果。設(shè)計了一種氣升式填料反應器(Airlift biofilm packing reactor,ABPR)強化去除甲苯和二氯甲烷混合氣體。停留時間19.3s,甲苯的去除效率為58%～65%,二氯甲烷去除效率71%～79%;當停留時間達到38.7 s,甲苯去除效率超過95%,二氯甲烷去除率沒有明顯提升。二氯甲烷的去除受到生物降解速率的限制,而甲苯的去除受到傳質(zhì)的限制。饑餓實驗表明反應器具有很好的抗饑餓性能。建立DDBD-ABPR耦合體系用于去除甲苯和二氯甲烷。優(yōu)化后的耦合體系添加了 10 g氧化鋁小球負載1%質(zhì)量分數(shù)Ti-Mn催化劑,在DDBD放電停留時間0.73 s,生物反應器停留時間19.3s,總停留時間20.0 s內(nèi),甲苯和二氯甲烷進氣濃度100mgm-3～1000 mg m-3變化范圍內(nèi),兩種底物的去除效率均超過90%。非穩(wěn)態(tài)實驗表明,該DDBD耦合氣升式生物反應器擁有良好的抗進氣負荷波動的穩(wěn)定性。在加設(shè)DDBD后,體系內(nèi)的群落結(jié)構(gòu)發(fā)生了較大的改變。Hyphomicrobium和Pseudom 替代 Rhodococcus 轉(zhuǎn)化為了優(yōu)勢菌種,并較單一生物法擁有更豐富的微生物多樣性。以本課題小試結(jié)果作為理論基礎(chǔ),在某醫(yī)藥企業(yè)開展實施工程案例。在企業(yè)現(xiàn)有廢氣治理設(shè)施的末端,增加一套DDBD裝置耦合生物塔系統(tǒng),強化對甲苯和甲醇的處理效果。甲苯及甲醇整體去除效果得到了較大提升,環(huán)境效益明顯,廢氣可以穩(wěn)定達標排放。
【圖文】：

或不易降解的疏水性ＶＯＣｓ邋（如苯系物、烷烴等），生物滴濾塔的去除能力往往逡逑受到哏制。且存在床層堵塞、壓降較大等問題，使得各組分的去除效果不理想，，其逡逑工作原理示意圖如圖１．２所示逡逑５逡逑

增濕器邐生物濾池逡逑圖１．１生物濾塔的工藝流程逡逑Ｆｉｇ．邋１．１邋Ｐｒｏｃｅｓｓ邋ｃｈａｒｔ邋ｏｆ邋ｂｉｏｆｉｌｔｅｒ逡逑（２）生物滴濾塔（Ｂｉｏｔｒｉｃｋｌｉｎｇ邋ｆｉｌｔｅｒ，邋ＢＴＦ）逡逑與使用有機填料的生物濾塔不同，生物滴濾塔所用填料多為陶瓷、塑料等孔逡逑隙率高、比表面積大、微生物不可利用的惰性填料。通過營養(yǎng)液在填料間的持續(xù)逡逑流動，維持微生物生長所必須的無機元素。生物滴濾塔的ｐＨ、溫度等反應條件逡逑易于控制，更適用于酸性廢氣的處理。然而，對于一些水溶性差，傳質(zhì)速率較低逡逑或不易降解的疏水性ＶＯＣｓ邋（如苯系物、烷烴等），生物滴濾塔的去除能力往往逡逑受到哏制。且存在床層堵塞、壓降較大等問題，使得各組分的去除效果不理想，其逡逑工作原理示意圖如圖１．２所示逡逑５逡逑
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：X701

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本文編號：2708426