表面活性劑強化生物滴濾器處理正己烷廢氣的凈化效果及機理.pdf

1、揮發(fā)性有機物(Volitile Organic Compounds,VOCs)的無組織排放已被認為是導致大氣污染的主要原因之一。盡管生物滴濾器(Biotrickling filters,BTF)因其具有高效和環(huán)境友好等優(yōu)點而被廣泛應用，但研究發(fā)現(xiàn)，該技術(shù)應用于降解疏水性有機污染物時去除效率并不理想，因此本研究采用表面活性劑生物強化技術(shù)來提高其降解效率。表面活性劑的添加不僅可以增強VOCs的水溶性，提高其從氣相轉(zhuǎn)移到液相的傳質(zhì)速率；還能夠

2、增強微生物的活性，提高其對VOCs的分解利用能力。
　　本研究選取正己烷作為模擬VOC，聚氨酯海綿為填料，以城市污水處理廠二沉池內(nèi)活性污泥為接種菌體，以生物表面活性劑皂角苷和非離子表面活性劑Tween20及其復配表面活性劑作為添加劑，采用兩套獨立運行但結(jié)構(gòu)相似的生物滴濾器BTF1和BTF2對照考察其降解氣態(tài)正己烷的性能，從而研究表面活性劑對其性能的影響。
　　在BTFs系統(tǒng)的啟動階段，進口正己烷濃度設定為250 mg m-3

3、，空床停留時間為30 s，總進氣流量為0.55 m3 h-1。實驗結(jié)果表明，BTF1和BTF2對正己烷的降解效率均可在第11和13天到達90％，在第18天時，其降解效率均超過95%，表明生物滴濾器啟動成功，整個啟動階段共經(jīng)歷了22天。
　　待BTFs啟動成功后，首先進行表面活性劑添加濃度及其混合比優(yōu)化的實驗。保持氣體停留時間為30s，正己烷廢氣的進口濃度為600 mg m-3，進氣流量為0.55 m3 h-1，在BTF1的營養(yǎng)液中

4、添加不同濃度的單一或混合表面活性劑，BTF2營養(yǎng)液中未添加任何表面活性劑。實驗結(jié)果表明，皂角苷的最佳添加濃度為1.25CMC，對應的降解效率和去除容量分別為88.4%和63.4 g m-3 h-1；與 BTF2相比，皂角苷添加濃度為0.1CMC、0.5CMC、1.0CM、1.25CMC和1.5CMC時，降解效率分別提高了6.1%、12.1%、17.1%、27.0%和20%。同樣的方法得出，Tween20的最佳添加濃度為0.1CMC，此時

5、的將降解效率和去除容量分別為78.45%和56.25 gm-3 h-1；與BTF2相比，Tween20添加濃度為0.05CMC、0.1CMC、0.2CMC、0.5CMC和1.0CMC時，降解效率分別提高了7.33%、15.79%、8.07%、5.65%和-3.53%。皂角苷和Tween20的最佳混合比為3:1，其對應的降解效率和去除容量分別為91.66%和65.72 g m-3 h-1，與BTF2相比，皂角苷和Tween20混合比為3:

6、1、2:1、1:1、1:2和1:3時，降解效率分別提高了30.6%、23.04%、19.24%、8.89%和5.94%。整個實驗過程中BTF1未出現(xiàn)任何生物膜過度蓄積現(xiàn)象，而BTF2發(fā)生了兩次生物膜堵塞現(xiàn)象。
　　將最佳濃度的皂角苷引入到BTF1的營養(yǎng)液中，與BTF2做對比分析實驗。逐步增加進口正己烷的濃度至400、600、800和1000 mg m-3以使其進口有機負荷增大至47.83、71.74、95.65和120.0 g m

7、-3 h-1，BTF1的最大平均降解效率分別為91.3%、88.3%、85.8%和83.0%，其對應的去除容量為43.67、63.35、82.07和99.6 g m-3 h-1；而BTF2的平均最大降解效率僅為62.8%、61.4%、60.8%和56.8%，其對應的去除容量也僅有30.04、44.05、58.16和68.16 g m-3 h-1。保持有機負荷為71.7 g m-3 h-1不變，氣體停留時間由30 s逐步減少至15、10和

8、7.5 s，BTF1的平均最大降解效率分別為88.4%、84.4%、75.6%和64.5%，其對應的去除容量為63.4、60.5、54.2和46.2 g m-3 h-1；而BTF2的平均最大降解效率僅為61.4%、53.9%、43.9%和38.3%，其對應的去除容量也僅有44.0、38.6、31.5和27.5 g m-3 h-1。結(jié)果顯示在上述兩種不同運行條件下，BTF1的去除效率均明顯優(yōu)于BTF2，因此，在營養(yǎng)液中添加適量濃度的表面活