真空紫外—生物協(xié)同凈化二氯甲烷廢氣的機(jī)理研究.pdf

1、大氣污染已成為越來越突出的環(huán)境問題。除NOx、SO2污染治理繼續(xù)得到重視外，對(duì)石化、制藥等工業(yè)生產(chǎn)過程中排放的揮發(fā)性有機(jī)污染物(VOCs)進(jìn)行有效控制是改善大氣環(huán)境質(zhì)量的重要途徑之一。與傳統(tǒng)的物理、化學(xué)等處理技術(shù)相比，生物凈化技術(shù)具有建造和運(yùn)行成本低、無二次污染等優(yōu)點(diǎn)，特別適合于治理大氣量、中低濃度、生物降解性好的VOCs廢氣;但對(duì)于所含目標(biāo)污染物水溶性和生物降解性差的VOCs，運(yùn)用單一生物凈化技術(shù)凈化效果并不理想。本論文將真空紫外(V

2、UV)光解作為生物降解的協(xié)同強(qiáng)化技術(shù)凈化廢氣中的二氯甲烷(DCM)，重點(diǎn)研究VUV光解含DCM廢氣的影響因素、光解產(chǎn)物形態(tài)、光解動(dòng)力學(xué)，明晰光解反應(yīng)最適條件及作用機(jī)理;研究生物凈化DCM技術(shù)，優(yōu)化生物降解工藝參數(shù)，闡明生物降解途徑與機(jī)理;研究VUV-生物耦合技術(shù)協(xié)同凈化DCM廢氣的具體效果與參數(shù)優(yōu)化，掌握兩者的協(xié)同強(qiáng)化機(jī)理。
　　本論文系統(tǒng)研究了停留時(shí)間EBRT、進(jìn)氣濃度、反應(yīng)介質(zhì)等對(duì)DCM光解效率的影響，并在分析主要光解產(chǎn)物基礎(chǔ)

3、上推斷出光降解機(jī)理;建立光解數(shù)學(xué)模型，定量描述進(jìn)口濃度、出口濃度與停留時(shí)間之間的關(guān)系。VUV光解DCM主要通過直接光解、羥基自由基(OH·)和臭氧氧化，主要產(chǎn)物是甲醛、甲酸、乙酸、乙醛酸等小分子醛酮類、羧酸類物質(zhì)，水溶性大幅提高;BOD/COD測(cè)試結(jié)果表明光解產(chǎn)物可生化性有明顯改善，為提高生物凈化效率提供了可能。
　　從杭州四堡污水處理廠的厭養(yǎng)池中篩選到1株DCM降解菌:Pandoraea sp.LX-1（Genebank NO:

4、JN021530，保藏號(hào)為CCTCC M2011242），通過響應(yīng)面法獲得其最佳培養(yǎng)條件為:培養(yǎng)溫度32℃，培養(yǎng)基的pH和鹽度分別為7.28和0.66％。建立了生物滴濾塔（BTF，聚氨酯小球填料）和生物過濾塔（BF，營(yíng)養(yǎng)緩釋型填料），分別對(duì)DCM進(jìn)行凈化處理。采用氣液逆流操作進(jìn)行掛膜，BTF和BF分別在25d和22d后掛膜完成。穩(wěn)定運(yùn)行的實(shí)驗(yàn)表明:BTF和BF對(duì)DCM的最大去除負(fù)荷分別為23.2g·m-3·h-1和33.46 g·m-3

5、·h-1。
　　分別建立BTF和VUV-BTF裝置，利用構(gòu)建的復(fù)合菌群進(jìn)行掛膜，兩系統(tǒng)完成掛膜時(shí)間分別為21d和18d。穩(wěn)定運(yùn)行階段實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)DCM進(jìn)氣濃度為400～600mg·m-3，相對(duì)濕度為75～80％，相同停留時(shí)間下，VUV-BTF協(xié)同工藝對(duì)DCM廢氣去除率RE較BTF系統(tǒng)高出14～22％，協(xié)同工藝和單一系統(tǒng)的最大礦化率分別為81.56％、73.16％;在協(xié)同工藝中，VUV段主要承擔(dān)DCM污染負(fù)荷的轉(zhuǎn)化，BTF段則主