生物滴滤法处理正丁醇废气的研究

论文摘要

生物滴滤法是目前生物法处理挥发性有机化合物中较新的一种技术。由于生物滴滤法具有营养物和pH缓冲液添加容易、反应条件易控制、低成本、填料空隙率高和使用寿命长等优点受到国内外研究人员的重视。本论文详细介绍了生物滴滤法的基本原理和发展现状,通过试验研究了在稳态条件下,进气负荷和去除负荷之间的定性关系,气体流量、液体流量的变化对净化效果的影响,正丁醇、降解产物CO2在塔中的浓度分布情况,负荷冲击和设备闲置对净化能力的影响。初步分析了微生物菌种,采用相对消除负荷法比较四种填料性能,验证了Ottengraf模型。试验研究结果表明,正丁醇的最大消除能力在77g/m3·h左右。正丁醇去除负荷随着进气负荷的增加而增加,且二者之间有良好的线性关系;当进气负荷一定时,去除负荷随气体流量的增加而降低。在气体停留时间较高时,净化效率随入口浓度的增加而下降的趋势较为平缓;在气体停留时间较低时,净化效率随入口浓度的增加迅速下降,随着入口浓度的进一步增加,下降趋势逐步减缓。在相同的液体流量下,当气体流量小于1.0m3·h-1时,净化效率下降幅度不大,当气体流量大于1.0m3·h-1时,净化效率随气体流量迅速降低。在一定范围的液体流量条件（大于4.14L·h-1）下,随着液体流量的增大,废气净化效率降低。生物滴滤塔净化正丁醇废气时,存在最佳的液气比（4.08L/m3）。微生物相初步实验表明,生物相种类丰富,生物膜的质量都随着填料层高度的增加而减少。生物滴滤塔中CO2轴向浓度随着正丁醇轴向浓度的降低而增大。生物滴滤器具较好的抗负荷冲击能力和停运闲置恢复性能。在填料的性能比较试验中,单位体积不锈钢丝网的消除负荷远高于其他三种填料,陶瓷拉西环次之,熔岩石和颗粒活性碳较低,两者不相上下。Ottengraf模型能较好地模拟稳态情况下生物滴滤塔中的正丁醇气体浓度。本试验具有使用价值,为生物滴滤法在工业废气处理方面的进一步推广应用提供了有益的参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1. 绪论
• 1.1 挥发性有机物的概述
• 1.1.1 VOCs 的来源
• 1.1.2 VOCs 的危害
• 1.2 生物法处理VOCs 工艺
• 1.2.1 生物法净化有机废气原理
• 1.2.2 生物净化设备的类型以及性能比较
• 1.2.2.1 生物过滤塔（Biofilter）
• 1.2.2.2 生物洗涤塔（Bioscrubber）
• 1.2.2.3 生物滴滤塔（Biotrickling Filter）
• 1.2.2.4 三种生物净化设备性能的比较
• 1.2.3 生物滴滤法处理VOCs 工艺的发展现状
• 1.2.3.1 挥发性有机物的种类
• 1.2.3.2 微生物
• 1.2.3.3 填料
• 1.2.3.4 工艺条件
• 1.2.3.5 操作方式的选择
• 1.2.3.6 生物净化废气模型
• 1.3 本课题的研究目的和内容
• 1.3.1 研究的目的意义和课题来源
• 1.3.2 主要研究内容
• 2. 实验装置与分析方法
• 2.1 实验装置
• 2.2 菌种驯化
• 2.3 操作方法
• 2.4 测定项目与方法
• 3. 生物滴滤塔净化结果分析
• 3.1 基本概念分析
• 3.2 试验结果分析
• 3.2.1 系统挂膜驯化阶段和稳定运行阶段
• 3.2.1.1 系统挂膜驯化状况
• 3.2.1.2 系统长期稳定运行状况
• 3.2.2 污染物进气负荷和浓度对净化效果的影响
• 3.2.2.1 最大消除能力的确定
• 3.2.2.2 气体入口浓度对净化效果的影响
• 3.2.2.3 进气负荷对去除负荷的影响
• 3.2.3 运行条件对净化效果的影响
• 3.2.3.1 气体流量的影响
• 3.2.3.2 喷淋液量的影响
• 3.2.3.3 液气比对净化效果的影响
• 3.2.4 滴滤塔内生物相分析
• 3.2.4.1 滴滤塔内生物膜的电镜照片
• 3.2.4.2 滴滤塔内各单元填料层生物膜干重的测定
• 2在填料塔中的分布情况'>3.2.5 CO₂在填料塔中的分布情况
• 3.2.6 负荷冲击和停运对净化性能的影响
• 3.2.6.1 负荷冲击对净化性能的影响
• 3.2.6.2 停运闲置对净化性能的影响
• 3.2.7 填充载体的选择
• 3.2.8 清水吸收与生物净化的效果比较
• 3.3 生物净化模型验证
• 4. 结论
• 5. 展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢