生物滴滤塔填料开发及其性能研究

论文摘要

填料是废气生物净化装置的核心组件,其性能直接影响污染物去除效果。本研究建立生物滴滤填料评价中试装置,开发了空心多面球、毛刺球和空心多面柱等三种高效生物滴滤填料,测定了生物滴滤填料特性参数,并且以甲苯和乙醇混合气体为模拟污染源,考察三种填料的污染物去除性能。结果表明,开发的填料具有质轻、空隙率高的特点,并且结构合理,持水量大,亲水性好;相对而言,空心多面球填料综合性能好。空心多面球、毛刺球和空心多面柱等三种填料的挂膜稳定周期为8d、11d和6d。稳定运行,三种生物填料床对甲苯的去除负荷为87.49g/（m3·h）、64.30 g/（m3·h）和93.52 g/（m3·h）,对乙醇的去除负荷为105.43g/（m3·h）、93.03g/（m3·h）和108.18g/（m3·h）;空心多面球承载生物量最大,干、湿生物量分别为13.63kg/m3、340.91 kg/m3;且填料层阻力系数最小,为13860。填料床堵塞试验显示,毛刺球和空心多面柱填料易发生堵塞,空心多面球抗堵塞性能良好;亲水性物质较疏水性物质受堵塞影响小。填料组合试验发现,“空心多面球+空心多面柱”组合填料床综合性能优于单一的空心多面球和空心多面柱。空床停留时间（EBRT）和进气负荷对污染物去除影响明显;相反,循环液喷淋量对污染物去除影响不大。本试验条件范围内,相对合适的EBRT值为21.11 s,甲苯最大去除负荷为123.34 g/（m3·h）,科学的循环液流量与气流量比（液气比）为6.82 L/m3。此外,试验最后考察了生物量控制和停运后重启恢复情况,以期为工程应用提供一定的指导。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 课题背景与研究目的
• 1.1 课题背景
• 1.2 研究内容和目的
• 1.3 课题的创新之处
• 1.4 课题来源
• 第二章 文献综述
• 2.1 概述
• 2.1.1 发展历程
• 2.1.2 废气生物净化技术特点
• 2.2 生物填料研究状况
• 2.2.1 生物过滤填料
• 2.2.2 生物滴滤填料
• 2.3 废气生物净化关键技术
• 2.3.1 高效优质填料的开发
• 2.3.2 高效降解菌的获得和装置快速启动技术
• 2.3.3 微生物反应机理的研究
• 第三章 实验装置与方法
• 3.1 生物滴滤中试装置
• 3.2 生物滴滤填料
• 3.2.1 空心多面球
• 3.2.2 毛刺球
• 3.2.3 空心多面柱
• 3.3 实验仪器与试剂
• 3.3.1 实验仪器
• 3.3.2 实验试剂
• 3.4 生物滴滤填料特性参数
• g'>3.4.1 外观和规格尺寸D_g
• 3.4.2 堆积个数n
• p'>3.4.3 堆积密度γ_p
• 3.4.4 真密度ρ
• 3.4.5 空隙率ε
• 3.4.6 比表面积α
• 3.4.7 干填料因子F
• A'>3.4.8 耐酸性R_A
• 3.4.9 初始持水量H
• 3.4.10 挂膜后持水量H（?）
• 3.4.11 压力降△P
• 3.4.12 单位填料生物量X
• 3.5 分析方法
• 3.5.1 甲苯、乙醇浓度测定
• 3.5.2 压力降测定
• 3.5.3 其它参数测定
• 3.6 实验方案
• 3.6.1 菌液培养
• 3.6.2 不同填料生物滴滤塔挂膜和运行
• 3.6.3 系统相关参数计算
• 第四章 生物滴滤填料特性参数测定研究
• 4.1 填料结构参数
• 4.2 填料阻力特征
• 4.2.1 填料阻力系数
• 4.2.2 动态阻力试验
• 4.3 填料生物量
• 4.4 去除负荷研究
• 4.4.1 启动周期比较
• 4.4.2 稳定运行比较
• 4.5 本章小节
• 第五章 组合填料污染物运行情况和工艺考察
• 5.1 组合填料实验
• 5.1.1 组合填料思路
• 5.1.2 组合填料BTF运行条件
• 5.2 组合填料稳定运行情况
• 5.2.1 去除负荷
• 5.2.2 阻力特征考察
• 5.3 组合填料工艺考察
• 5.3.1 EBRT对去除效果的影响
• 5.3.2 进气负荷对去除效果的影响
• 5.3.3 喷淋量对去除效果的影响
• 5.4 指导工程应用的探索
• 5.4.1 系统生物量控制及防堵
• 5.4.2 系统停运恢复情况
• 5.5 本章小节
• 第六章 结论与建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录