【摘要】：揮發(fā)性有機(jī)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(dāng)前我國(guó)大氣環(huán)境亟待解決的問(wèn)題。對(duì)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(jī)物時(shí),采用單一生物凈化技術(shù)具有凈化效率高、二次污染少、運(yùn)行費(fèi)用相對(duì)較低等特點(diǎn)。但是面對(duì)醫(yī)藥化工行業(yè)中含氯有機(jī)污染物、苯系物等難生物降解和疏水性的VOCs時(shí),采用單一生物凈化技術(shù)的難以達(dá)到理想的去除效果。本研究針對(duì)醫(yī)藥化工行業(yè)常見(jiàn)的含氯有機(jī)污染物、苯系物等難生物降解和疏水性VOCs,通過(guò)化學(xué)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(yīng)器對(duì)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(dāng)向DDBD反應(yīng)器中加入氧化鋁小球負(fù)載的Ti-Mn催化劑后,進(jìn)氣濃度500 mg m-3的甲苯去除效率最高達(dá)到58%,進(jìn)氣濃度100 mg m-3的甲苯去除效率最高達(dá)到69%,與未添加催化劑時(shí)相比,最高去除效率分別提升了 42%和33%。進(jìn)氣濃度500 mg m-3的二氯甲烷去除效率最高達(dá)到34%,進(jìn)氣濃度100 mg m-3的二氯甲烷去除效率最高達(dá)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(jì)了一種氣升式填料反應(yīng)器(Airlift biofilm packing reactor,ABPR)強(qiáng)化去除甲苯和二氯甲烷混合氣體。停留時(shí)間19.3s,甲苯的去除效率為58%～65%,二氯甲烷去除效率71%～79%;當(dāng)停留時(shí)間達(dá)到38.7 s,甲苯去除效率超過(guò)95%,二氯甲烷去除率沒(méi)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(shí)驗(yàn)表明反應(yīng)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(fù)載1%質(zhì)量分?jǐn)?shù)Ti-Mn催化劑,在DDBD放電停留時(shí)間0.73 s,生物反應(yīng)器停留時(shí)間19.3s,總停留時(shí)間20.0 s內(nèi),甲苯和二氯甲烷進(jìn)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(guò)90%。非穩(wěn)態(tài)實(shí)驗(yàn)表明,該DDBD耦合氣升式生物反應(yīng)器擁有良好的抗進(jìn)氣負(fù)荷波動(dòng)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(shì)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(kāi)展實(shí)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(qiáng)化對(duì)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(dá)標(biāo)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(wèn)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(jī)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(guò)營(yíng)養(yǎng)液在填料間的持續(xù)逡逑流動(dòng)，維持微生物生長(zhǎng)所必須的無(wú)機(jī)元素。生物滴濾塔的ｐＨ、溫度等反應(yīng)條件逡逑易于控制，更適用于酸性廢氣的處理。然而，對(duì)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(wèn)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(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：X701

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本文編號(hào)：2708426