论文总字数：20006字

摘 要

VOCs的治理技术主要包括吸收法、吸附法、氧化法及生物法。与其他方法相比，生物法具有无二次污染、成本低、净化效率高和安全隐患低等特点，在经济和环境上能做到可持续发展。利用高效菌株进行生物滴滤床强化技术的研究。分别接种活性污泥、活性污泥 菌株M、菌株M启动三组BTF，编号A、B、C进行对照实验。在EBRT为90 s，甲苯浓度为200~800 mgm^-3条件下启动挂膜。挂膜期间，采用活性污泥 菌株M模式启动的生物滴滤床表现出更快的启动速度且微生物在填料上的分布更加均匀。稳定运行期间，甲苯去除率随EBRT的减小和进口浓度的提高而降低，当进气负荷低于60 gm^-3h^-1时，负荷去除量与甲苯进气负荷基本呈线性关系，三组BTF甲苯去除率基本稳定在90%以上；当进气负荷高于60 gm^-3h^-1时，去除负荷随进气负荷增加上升幅度减缓；当进气负荷高于140 gm^-3h^-1时，B_BTF表现出大于116 gm^-3h^-1的负荷去除能力，远高于AC两组BTF。三组BTF对甲苯的矿化效果良好，CO2的生成量与甲苯的去除负荷基本呈线性关系，B_BTF甲苯矿化率为85.9%，高于A_BTF的75.1%和C_BTF的81.1%。非稳态运行期间，浓度波动、间歇进气、生物量移除和短期停置四种操作都对BTF产生较大影响，相较而言，B_BTF表现出更高的稳定性和恢复性能。

关键词： 生物滴滤床 甲苯 去除率

Study on the bioaugmentation techniolqe of biotrickling filter for the removal of Toluene

Abstract

VOCs's govermance techniques include absorption, adsorption, oxidation and biological processes. Compared with other methods, biological method can achieve the sustainable development in economy and environment because of its characteristics including no secondary pollution, low cost, high efficiency and low security risks.The study of the technique of biodrip-bed with high efficiency strains was carried out. Respectively, inoculated with activated sludge, activated sludge strain M, strain M to start three groups of BTF, numbered A, B, C control experiments. In the EBRT for 90 s, toluene concentration of 200 ~ 800 mgm^-3 conditions to start hanging film. During the period of the hanging membrane, the biodrip bed, which was activated by the activated sludge strain M mode, showed faster start-up speed and the distribution of microorganisms on the packing was more evenly distributed.During the stable operation, the removal rate of toluene decreased with the decrease of EBRT and the increase of inlet concentration, when the inlet load is less than 60 gm ^{- 3} h ^{- 1}, the basic linear load removal and toluene inlet load relationship, three groups of BTF toluene removal rate basically stable at more than 90%; When the intake load is above 60 gm^-3h^-1, the removal load increases with the inlet air load. When the intake load is higher than 140 gm^-3h^-1, B_BTF shows a load removal capacity of more than 116 gm-3h-1, well above AC two sets of BTF. Three groups of BTF p-toluene mineralization effect is good, the generation of CO₂ has a linear relation with toluene removing load base, B_BTF toluene mineralization rate was 85.9%, higher than 75.1% and 81.1% of C_BTF A_BTF. During the running of unsteady, both four operations including concentration fluctuation, intermittent air intake, biomass removal and short-term stationary have a greater impact on BTF.In contrast,B_BTF exhibits higher stability and recovery performance.

Key words: biological drop filter bed; toluene ;removal rate

目 录

摘 要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

第一章 绪论 1

1.1 前言 1

1.2 废气生物处理方法分类 1

1.2.1 生物滤池 1

1.2.2 生物洗涤器 2

1.2.3 生物滴滤法 3

1.3 生物法处理废气的研究现状 4

第二章 实验材料与方法 6

2.1 实验材料与仪器 6

2.1.1 实验材料 6

2.1.2 实验仪器 7

2.2 生物滴滤装置及工艺流程 8

2.3 实验方法 9

2.3.1 菌种培养与前处理 9

2.3.2 接种源与填料挂膜 9

2.3.3 检测方法 10

2.3.4 表面形态观察 11

2.4 生物滴滤床净化工艺评价参数 11

第三章 高效菌株强化生物滴滤床净化甲苯有机废气的研究 13

3.1 引言 13

3.2 生物滴滤床的启动 13

3.2.1 启动阶段BTF性能 13

3.2.2 启动阶段生物相 15

3.3 稳定运行阶段生物滴滤床性能 16

3.3.1 停留时间的影响 16

3.3.2 进气浓度的影响 18

3.3.3 压降 19

3.3.4 矿化率分析 20

3.4 非稳态运行对生物滴滤床性能的影响 21

3.4.1 甲苯浓度波动对BTF性能的影响 21

3.4.2 间歇进气对BTF性能的影响 22

3.4.3 生物量移除对BTF性能的影响 23

3.4.4 短期停置对BTF性能的影响 24

第四章 结论与展望 26

4.1 结论 26

4.2 展望 26

参考文献 28

致 谢 31

第一章 绪论

1.1 前言

VOCs废气是具有挥发性的有机化合物废气^[1]，一般分为含氧有机化合物，含氮化合物，卤代烃，含硫化合物以及非甲烷碳氧化合物。近年来，随着我国经济以及工业的极速发展，越来越多的工厂也兴办起来，随之而来的是大量的有机废气排入大气，极大地危害着人类与生态环境^[2]。VOCs废气产生的来源有很多，尤其是一些化工类的产业以及石油冶金行业。VOCs对人类的身体健康有极大的危害，当VOCs废气达到一定浓度时，短时间内人们会感到头痛，呼吸不畅，时间长了，甚至会造成肝脏以及神经等的永久性伤害。同时如果长期待在这种污染物超标的环境下，会诱发癌症的产生，对生殖系统有毒害作用。因此如何处理这些废气已成为当今世界科学研究的热门课题之一^[3]。

1.2 挥发性有机废气治理方法

挥发性废气的处理技术现阶段主要分为回收技术和销毁技术。回收技术主要利用污染物的物化特性，通过温度、压力等条件促使物质分离与富集。销毁技术指利用外部加氧将污染物氧化为CO₂、H₂O等无害的终产物^[4]。在所有方法中，生物处理法凭借着其能耗低，无二次污染，效率高等优势，得到了各国研究人员的重视。生物处理法的本质是利用微生物的生命活动过程，把废气中的有害物质降解转化为几乎无害的物质，因此生物法的所有工艺中最必不可少的就是微生物了，利用基因工程研究出新的高效菌株来降解废气，这些研究对于强化生物法处理废气非常迫切，无疑都会大大提高生物法处理废气的效率^[5]。目前，生物法净化挥发性有机废气主要存在生物滤池、生物滴滤、生物洗涤三种工艺^[6]。

1.2.1 生物滤池

在百年前，生物滤池就被人们利用来处理污水了，而自80年代起，随着废气污染的愈发严重，生物滤池工艺首次被用于恶臭气体的处理，并且获得了极大的成功^[7]。生物滤池的主体是含有一层层填料的反应器。当压缩以及加湿的废气扩散到填料内的生物膜上时，这些废气就被生物膜上的微生物所降解为二氧化碳和水等，从而有效的处理了这些VOCs废气。而在生物滤池的运作中填料的选择至关重要，填料需要具有持水性好，表面积较大，适合微生物繁殖并且价低易得的性质^[8],然而由于填料极易堵塞，因此需要选择表面多孔的填料，使得微生物生长在多孔中，而不是填料缝隙中，这样反应器才不易堵塞，而降低了工作效率。这些性质直接影响了微生物的生长繁殖以及处理废气的效率。生物滤池处理在处理难溶于水的VOCs废气以及低浓度的恶臭气体上有优势，同时生物滤池能耗非常低，缓冲容量大，耐负荷性高，滤池中的微生物可以依靠填料中的有机质生长，无需额外添加营养剂并且不会产生二次污染。其中的喷淋剂还可以换成污水，从而达到处理两种污染物的目的，非常实用，因此生物滤池在当今社会使用率大，尤其适合在我国的中小型乡镇企业使用^[9]。

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