高流量负荷下低浓度VOCs废气的生物法处理.doc

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1、高流量负荷下低浓度VOCs废气的生物法处理论文作者：孙珮石,郑顺生,黄兵,李章良,李发荣摘要：高流量负荷下生物膜填料塔净化低浓度甲苯废气的实验结果表明，当气体流量在0.8m3/h，入口气体甲苯浓度为105mg/m3,停留时间18.3s时，甲苯的净化效率可达到61.9%，出口气体甲苯浓度低于国家对现有企业的排放标准(≤60mg/m3)。适宜的操作温度应控制在20~25℃之间，氮磷营养添加量的配比应控制为C:N:P=200:5:1。依据实验结果数据，对相关的机理问题进行了分析探讨。关键词：生物膜填料塔高流量负荷低浓度甲苯废气废气净化　　

2、近年来，生物法废气净化技术作为一种低浓度工业废气净化处理的新技术，在国内外已受到越来越广泛的关注。相关的研究成果和工业应用实例表明，生物法废气净化技术在净化处理低浓度VOCs废气、恶臭气体等方面确有实效[1-5]，首批应用的再生胶脱硫有机废气生物法工业净化装置已于2000年在云南省昆明市及河北省任丘市相继投入运行，并取得预期的处理效果[6]。　　低浓度VOCs废气的特点是废气量大、浓度低，按目前工程应用的废气流量负荷运行并达到国家排放标准的要求，工业净化设备体积就显得过于庞大。从进一步减小设备体积、节省投资的需要出发，开展高流量负荷

3、下低浓度VOCs废气的生物法净化处理应用条件研究。本实验以低浓度甲苯废气(VOCs的代表物)为对象，对生物膜填料塔净化处理高流量负荷下低浓度VOCs废气技术的可行性进行了实验研究，考察了入口气体甲苯浓度、温度和营养物添加量等因素对高流量负荷下低浓度甲苯废气去除效果的影响。　　1实验装置与方法　　实验用生物膜填料塔由内径为72mm的有机玻璃管制成，总高度为1.4m，其中填料分为2层，每层高度为500mm，中间间隔100mm。依据经济性及前期对填料特性的研究[7]，采用轻质陶块作为填料，其直径为10~15mm，比表面积170~200m2

4、/m3，堆积密度约为200kg/m3。　　实验均在常温下(7~26℃)进行。生物膜填料塔入口气体甲苯浓度95~320mg/m3，气体高流量负荷196.6m3/(m3h)，气体空塔停留时间18.3s，生物膜填料塔的运行阻力降为58.8~215.6Pa。实验装置如图1所示。　　　　图1生物膜填料塔装置流程示意　　1.小气泵2.纯甲苯瓶3.风机4.气体混合瓶5.生物膜填料塔6.循环水槽7.循环水泵8.高位槽9.气体流量计G.气体取样点L.液体取样点5　　实验中生物膜填料塔采用逆流操作。低浓度甲苯废气采用动态法配制。甲苯废气浓度采用甲苯检知

5、管法(检测范围50~1000mg/m3)，其精确度已在相关的研究中得到了验证[5]。生物膜填料塔的运行阻力降采用U型压力计测定。　　2结果与分析　　2.1生物膜填料塔的挂膜　　采用甲苯废气净化专用菌种[8]以及在高气体流量0.8m3/h(比以往实验的高4倍，停留时间缩短3倍)条件下，对生物膜填料塔进行挂膜操作，并同时观察填料表面被生物膜覆盖的情况、运行阻力降以及低浓度甲苯废气净化效率的变化。定时对进出口气体的甲苯浓度进行取样分析，并计算气体中甲苯的净化效率，结果见图2。　　循环液体流量、气体流量负荷及甲苯浓度负荷等均会影响生物膜填料

6、塔的挂膜过程。在实验中，当循环液喷淋量为9L/h，气体流量负荷为196.6m3/(m3h)，入口气体甲苯浓度为95~320mg/m3时，生物膜填料塔的填料生物挂膜过程历时16d完成。在挂膜初期的5~8d，由于填料表面上的生物膜覆盖面不大且作用也不太稳定，净化效率在6.7%~35.7%范围内波动。在随后的6~8d里，随着生物膜的生长逐渐成熟和覆盖范围增加，生物膜填料塔对甲苯的生物净化作用也随之逐步增强，甲苯净化效率迅速上升，最后几天基本稳定在60%左右。　　　　图2挂膜期间的净化效率与阻力降曲线　　—□—净化效率，—△—阻力降　　气体

7、流量0.8m3/h，入口气体甲苯浓度95-320mg/m3　　判断生物膜的生长是否成熟，可以从微观和宏观两个方面加以判定。微观上，当填料表面上的生物膜增长到一定厚度并趋于稳定，从生物膜上脱落和自溶的微生物菌体数量与其附着在生物膜上的菌体数量趋于平衡时，生物膜的生长即已趋向成熟;宏观上，生物膜填料塔在其生物挂膜期间的运行阻力降有一个从上升到逐步趋于稳定的变化，这是生物膜生长趋于成熟的外部表现[9]。因此，可以由生物塔的运行阻力降的变化来判断生物膜的生长是否成熟。由图2可见，在挂膜初期，运行阻力降是上升的，约11d后阻力降趋于稳定，基本

8、保持在167Pa左右，这标志着塔内填料表面的生物膜已基本生长成熟。　　2.2气体流量的影响5　　由图3可以看出，随着气体流量的增加，生物膜填料塔对甲苯废气的净化效率是下降的。造成这一现象有2个原因，一是由于气体流量的增加使甲苯废气在塔