【摘要】：苯和甲醛是VOCs中兩種重要的有機(jī)污染物,它們分布廣泛,對人類健康和生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重威脅。近年來,在苯和甲醛治理技術(shù)中,生物滴濾法因具有孔隙率高、反應(yīng)條件便于控制、抗沖擊負(fù)荷、阻力較小等優(yōu)點(diǎn),已逐漸成為研究的熱點(diǎn)。生物滴濾池處理苯和甲醛的關(guān)鍵因素取決于微生物,對苯降解菌和甲醛降解菌進(jìn)行深入、細(xì)致的研究可以為生物滴濾池凈化有機(jī)廢氣的發(fā)展和實(shí)際應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。課題以苯和甲醛作為目標(biāo)污染物,分別研究了苯、甲醛以及苯和甲醛的混合氣體在不同的工藝參數(shù)條件下的去除效果,分析了苯與甲醛的相互影響,并分別對“吸附—生物膜”和“吸收—生物膜”模型的適用性進(jìn)行了驗(yàn)證。通過宏基因組測序,研究了在處理苯、甲醛以及苯和甲醛混合氣三個(gè)不同階段中,生物滴濾池內(nèi)微生物的群落結(jié)構(gòu)。(1)以配制含苯廢氣為氣源,研究了進(jìn)氣濃度、EBRT和液氣比對生物滴濾池處理含苯廢氣效果的影響。苯的去除率隨進(jìn)氣濃度的增加先增后減,而生化去除量表現(xiàn)出先增大后趨于平緩,進(jìn)氣濃度為81.9 mg/m~3時(shí)去除率最大為82.4%;苯的去除率隨著EBRT的增加先升后降,EBRT為60 s時(shí)去除率最大,在濃度為80 mg/m~3時(shí),去除率最大為80.3%。生化去除量隨EBRT上升而減少,在EBRT為30 s,濃度為110 mg/m~3時(shí),生化去除量最大,為5.85 mg/(m~3·h);隨著液氣比的增加去除率和生化去除量先增大后逐漸穩(wěn)定,在液氣比為4:1時(shí),苯的去除率和生化去除量均達(dá)到了最大,濃度為50 mg/m~3時(shí),對應(yīng)的去除率和生化去除量分別為72.3%、2.69 mg/(m~3·h);濃度為80 mg/m~3時(shí),對應(yīng)的去除率和生化去除量分別為82.4%、4.01 mg/(m~3·h)。氣體停留時(shí)間60 s、液氣比4:1為凈化的最佳參數(shù)。(2)以配制含甲醛廢氣為氣源,研究了進(jìn)氣濃度、EBRT和液氣比對生物滴濾池處理含甲醛廢氣的處理效果的影響。進(jìn)氣濃度的增加,系統(tǒng)對甲醛的去除率一直維持在99.5%左右,而生化去除量呈線性增加,最高為7.63 mg/(m~3·h);甲醛去除率和生化去除量隨著EBRT的增加先上升后緩慢下降,當(dāng)EBRT為60 s時(shí),去除率為最大,EBRT逐漸增加時(shí),110 mg/m~3濃度下生化去除量由12.93 mg/(m~3·h)下降至4.11 mg/(m~3·h);液氣比的升高,甲醛生化去除量沒有明顯變化。綜合考慮,EBRT和液氣比分別為60 s、4:1,是凈化的最佳參數(shù)。(3)以配制含苯和甲醛混合廢氣為氣源,研究了進(jìn)氣濃度、EBRT和液氣比對生物滴濾池處理含苯和甲醛混合廢氣的處理效果的影響。同時(shí)與單一廢氣做對比,在甲醛存在條件下,改變進(jìn)氣濃度,苯的去除率和生化去除量分別下降了9.1%、1.47 mg/(m~3·h);改變EBRT,在EBRT為60 s時(shí),濃度為50 mg/m~3最大去除率67.6%,下降了4.7%;生化去除率一直降低;液氣比為4:1時(shí),苯取得最大去除率和生化去除量,在濃度為80 mg/m~3時(shí),其去除率和生化去除量分別下降了6.3%、0.29 mg/(m~3·h)。而對于甲醛來說,兩種進(jìn)氣方式對其去除效果影響不明顯。結(jié)果表明,在苯和甲醛共存條件下,甲醛對苯的去除效果由競爭抑制作用,而苯對甲醛沒有影響。(4)根據(jù)“吸收—生物膜”和“吸附—生物膜”模型理論,從苯(甲醛)的出氣濃度、苯(甲醛)去除率以及苯(甲醛)生化去除量的實(shí)驗(yàn)值與模擬計(jì)算值對比驗(yàn)證,可知甲醛與“吸收—生物膜”模型理論上驗(yàn)證結(jié)果的相關(guān)性較好,相關(guān)系數(shù)分別為:0.995、0.891、0.994,苯與“吸附—生物膜”模型理論上驗(yàn)證結(jié)果的相關(guān)性較好,相關(guān)系數(shù)分別為:0.994、0.929、0.991。結(jié)果表明:“吸收—生物膜”的模型理論適用于易溶于水的甲醛有機(jī)廢氣,“吸附—生物膜”更適用于疏水性苯有機(jī)廢氣。(5)由竹炭填料上微生物SEM照片顯示,生物滴濾池的中段微生物數(shù)量明顯大于上層微生物數(shù)量,通過高通量的測序結(jié)果表明:在門的分類水平上苯、甲醛以及苯和甲醛混合氣降解菌的優(yōu)勢菌門均為Proteobacteria(變形菌門),在屬的分類水平上,甲醛降解菌的優(yōu)勢菌屬為Methylibium、Gp4等,而苯的優(yōu)勢菌屬Pseudomonas、Reyranella、Ohtaekwangia等。
【學(xué)位授予單位】：南京林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：X701
【圖文】：

OCs 的裝置根據(jù)微生物存在方式和營養(yǎng)液的添加方式、生物洗滌法以及生物滴濾法。 VOCs 廢氣處理中最早研究、應(yīng)用最為廣泛的一種的工藝流程[53]為如圖 1-1 所示，VOCs 有機(jī)廢氣從底濾池，在上升過程中與填料上微生物接觸反應(yīng)后，被氣最后生成的物質(zhì)不同：（1）廢氣中的一般的有機(jī)物 CO2等無機(jī)物；（2）廢氣中的有機(jī)氮先變成氨氣后物先轉(zhuǎn)化成硫化氫，然后變成硫酸鹽；最后凈化后的非常簡便靈活，而且成本低廉，適于處理大部分的親究以城市污水處理工藝逸散的含低濃度硫化氫、氨和海綿為填料的小試規(guī)模生物濾池, 研究生物濾池氣體處理效率和出氣微生物氣溶膠粒徑分布特性的影響。0 s 時(shí)，硫化氫和氨的去除率隨著氣體停留時(shí)間的增加 91.7%增加至 97.3%和 99%；

生物洗滌池Fig.1-2Biologicalsink

圖 1-3 生物滴濾池Fig.1-3 Biological trickling filter濾池法對 VOCs 進(jìn)行凈化處理，在國外已得芬[57]等以甲苯、對二甲苯、間二甲苯、鄰二不同填料、不同停留時(shí)間、不同進(jìn)氣濃度對建一個(gè)以陶瓷球?yàn)檩d體的 3 層生物濾池處池中的細(xì)菌結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，得出結(jié)論：該生變形菌門是生物滴濾池中最優(yōu)勢菌群體，其它的受到的阻力比較小，孔隙率高，反應(yīng)條的青睞。OCs 的基礎(chǔ)理論研究過程實(shí)質(zhì)上是利用微生物的生命活動將廢氣O2）以及細(xì)胞質(zhì)等的過程。例如甲醛在好氧，而苯則經(jīng)過微生物作用后生成兒茶酚、已環(huán)，這個(gè)降解過程中沒有產(chǎn)生二次污染[72]。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2754131