有抑制條件下甲苯降解動(dòng)力學(xué)的初步研究.pdf

1、生物法處理低濃度廢氣以其處理效果好，投資運(yùn)行費(fèi)用低，無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)成為當(dāng)今世界的前沿?zé)狳c(diǎn)課題之一。在國(guó)外，已有相當(dāng)數(shù)量的實(shí)際工業(yè)裝置投入運(yùn)行，而在我國(guó)目前還主要處于研究階段，只有少數(shù)有關(guān)應(yīng)用方面的報(bào)道。 目前針對(duì)VOC廢氣處理的生物過(guò)濾塔實(shí)驗(yàn)研究已作了一些工作，對(duì)生物膜滴濾塔的研究工作也有相關(guān)報(bào)道，理論研究卻還有限。在已有的理論研究中，絕大多數(shù)理論模型的理論基礎(chǔ)都是吸收－生物膜理論，該理論認(rèn)為VOCs是通過(guò)擴(kuò)散效應(yīng)、平流效應(yīng)以

2、及氣相、液/固相的傳遞而被吸收到液/固相中，進(jìn)而通過(guò)微生物降解生成CO2， H2O和生物機(jī)體。但是，在揮發(fā)性有機(jī)廢氣的生物凈化處理過(guò)程中，通常生物膜填料塔都是用水來(lái)潤(rùn)濕生物膜的，由于這些有機(jī)廢氣幾乎不溶于水或僅僅微溶于水，因此用吸收－生物膜理論不能很好的解釋它們依靠擴(kuò)散(濃度梯度為推動(dòng)力)，通過(guò)液膜，而后到達(dá)生物膜，并被其中的微生物捕獲的凈化過(guò)程機(jī)理。而且整個(gè)過(guò)程由于涉及了液膜擴(kuò)散、多元多相流動(dòng)、生化反應(yīng)技術(shù)變化以及過(guò)渡區(qū)等復(fù)雜問(wèn)題，所

3、以模型計(jì)算的難度非常大，計(jì)算的準(zhǔn)確性也比較低。 本文以VOCs中比較常見(jiàn)的甲苯作為研究對(duì)象，研究了本實(shí)驗(yàn)室馴化篩選的菌種的生長(zhǎng)和降解特性；在此基礎(chǔ)上，依據(jù)酶的抑制機(jī)理建立了在靜態(tài)條件下甲苯的有抑制降解動(dòng)力學(xué)；并以靜態(tài)的降解模型為基礎(chǔ)，依據(jù)生物滴濾塔內(nèi)的吸附－生物膜理論建立了有抑制的甲苯降解動(dòng)力學(xué)。通過(guò)本文的研究工作，得到以下主要結(jié)論： 1.本實(shí)驗(yàn)室最佳降解條件為：pH＝7，溫度為30－40℃，接種量為5％。在一定的甲苯濃

4、度范圍內(nèi)，隨著甲苯濃度的增大，比生長(zhǎng)速率和比降解速率也增大，當(dāng)增加到一定程度后，繼續(xù)增加甲苯濃度，比生長(zhǎng)速率和比降解速率反而下降。 2.在靜態(tài)條件下，通過(guò)甲苯濃度對(duì)甲苯比降解速率影響的實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示，當(dāng)甲苯濃度在0－300mg/L范圍內(nèi)時(shí)，比降解速率隨甲苯濃度的增大而迅速增加，在300mg/L達(dá)到0.0735h－1，在此之前表現(xiàn)為底物的無(wú)抑制狀態(tài)。當(dāng)甲苯濃度大于320mg/L時(shí)，比降解速率開(kāi)始呈現(xiàn)非線性下降，在780mg/L濃度

5、下的比降解速率降至0.0479h－1。以此為基礎(chǔ)，依據(jù)酶的抑制機(jī)理建立了有抑制時(shí)甲苯降解菌的生長(zhǎng)模型和甲苯降解模型。降解模型方程為：生長(zhǎng)模型方程為： ，模擬計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值之間有很好的相關(guān)性，擬合較好。 3.生物滴濾塔處理甲苯廢氣實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：隨著廢氣中甲苯濃度的增加，滴濾塔凈化效率降低；液體流量一定時(shí)，隨著氣體流量的增加，液膜厚度增大，甲苯的質(zhì)量流量增大，所以甲苯廢氣的凈化效率降低；氣體流量一定時(shí)，隨著液體流量的增加，液膜厚度增