真菌過(guò)濾法凈化揮發(fā)性有機(jī)廢氣研究.pdf

1、生物過(guò)濾技術(shù)凈化揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)由于費(fèi)用低、操作簡(jiǎn)單、不產(chǎn)生二次污染等優(yōu)勢(shì)已成為研究熱點(diǎn)。真菌過(guò)濾法相對(duì)于傳統(tǒng)的細(xì)菌過(guò)濾法來(lái)講具有真菌可在酸性、干燥環(huán)境中操作、真菌絲狀體可以和氣體直接接觸降低傳質(zhì)阻力、去除效率高等優(yōu)勢(shì)。
　　 本文以陶粒、活性炭為填料，以苯、甲苯、二甲苯(“三苯”)混合廢氣為目標(biāo)污染物，首次篩選出了能有效降解“三苯”混合廢氣的真菌；對(duì)生物過(guò)濾塔進(jìn)行了掛膜研究，以陶粒、活性炭及陶粒與活性炭的三種混合填料分

2、別研究了入口污染物負(fù)荷、入口濃度、空塔停留時(shí)間、填料特性及填料層含水率等對(duì)真菌過(guò)濾塔凈化含“三苯”廢氣效率的影響；對(duì)真菌過(guò)濾塔運(yùn)行過(guò)程中的壓降進(jìn)行了分析；建立了“三苯”廢氣生物降解過(guò)程的動(dòng)力學(xué)模型，并用試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了驗(yàn)證。試驗(yàn)研究結(jié)果表明：
　　 (1)通過(guò)改變pH值可以篩選出適合降解“三苯”廢氣的真菌菌種，經(jīng)鑒定為叢梗孢科木霉屬綠色木霉(Trichoderma viride Pers.Ex Fr)。該真菌生有大量氣生菌絲，在填

3、料表面形成復(fù)雜的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使微生物與有機(jī)氣體直接接觸并降低傳質(zhì)阻力成為可能。真菌生長(zhǎng)的最佳C：N為5：1，微量元素的最佳加入量為24mL·L-1營(yíng)養(yǎng)液，最佳溫度為25℃、最佳pH為5.5，最佳生物接種量為0.002mL菌懸液·mL-1。陶粒表面較活性炭粗糙，親水性也較好，在掛膜特性上優(yōu)于活性炭濾塔。氣態(tài)循環(huán)掛膜法可以使馴化和掛膜同時(shí)進(jìn)行，與其它啟動(dòng)方式相比，對(duì)氣相“三苯”適應(yīng)性強(qiáng)，接種速度快。本試驗(yàn)中真菌濾塔的啟動(dòng)時(shí)間至少需要28天左右

4、，與通常凈化“三苯”的細(xì)菌濾塔啟動(dòng)時(shí)間要長(zhǎng)。
　　 (2)真菌濾塔對(duì)于三種目標(biāo)污染物的凈化能力由高到低依次為甲苯、苯、二甲苯。
　　 (3)不同填料真菌濾塔的凈化效果由高到低分別為活性炭、陶粒/活性炭為1/2、陶粒/活性炭為1/1、陶粒/活性炭為2/1、陶粒濾塔。各濾塔對(duì)于入口污染物負(fù)荷低于100g·m-3·h-1的“三苯”廢氣可以選到接近100％的凈化效果。當(dāng)氣體停留時(shí)間為84.8s、42.4s,五種濾塔入口污染物負(fù)荷

5、分別小于97～200g·m-3·h-1、80～144g·m-3·h-1時(shí)，對(duì)“三苯”的去除負(fù)荷可以達(dá)到88～1809·m-3·h-1、72～130g·m-3·-1及90％以上的凈化效率。當(dāng)停留時(shí)間為21.2s時(shí),各濾塔對(duì)“三苯”的凈化效果難以保證。與其它細(xì)菌過(guò)濾塔相比，在保證同樣凈化效率的情況下，本試驗(yàn)真菌過(guò)濾塔的去除負(fù)荷要高3倍左右。
　　 (4)隨著入口污染物濃度的增加，凈化效率不斷降低。當(dāng)氣體停留時(shí)間為84.8s、42.4

6、s，入口污染物濃度小于7～14g·m-3、1.5～5.5g.M-3時(shí)，各濾塔對(duì)“三苯”的凈化效率可以達(dá)到9o％以上。當(dāng)停留時(shí)間為21.2s時(shí)，生物過(guò)濾塔的凈化效率隨入口污染物濃度的增加而迅速下降，凈化效果難以保證。
　　 (5)不同高度填料層含水率不同，導(dǎo)致不同高度填料層的凈化效果不同，200～400mm高度填料層凈化效果最好。本試驗(yàn)最佳填料層含水率為35％～55％，表明真菌對(duì)于干燥環(huán)境的適應(yīng)能力要強(qiáng)于細(xì)菌。臺(tái)適的填料比表面積為

7、600～1000m2·m-3左右，空隙率為0.5左右。
　　 (6)陶粒濾塔壓降較低，活性炭濾塔壓降過(guò)大。二者混合后凈化效果無(wú)顯著差別，優(yōu)于陶粒，比活性炭略低，其中陶料/活性炭為1/2時(shí)最接近活性炭，但壓降卻大大低于活性炭濾塔。說(shuō)明大顆粒填料的加入可以大大改善濾塔壓降過(guò)大的情況。
　　 在上述試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)以往的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了如下改進(jìn)：將單一底物的Monod方程延伸為多種底物的Monod方程，建立了多種污染物混合處理的