離心萃取機(jī)凈化二氯甲烷廢氣的實(shí)驗(yàn)研究

摘要:在Φ50mm生物滴濾池內(nèi)進(jìn)行了二氯甲烷廢氣凈化的實(shí)驗(yàn)研究.由工廠活性污泥經(jīng)馴化培養(yǎng)得到菌種，進(jìn)一步接種、在填料表面掛膜，接種和掛膜約需30 d.滴濾池內(nèi)裝填聚丙烯散堆填料，廢氣和循環(huán)液在滴濾池內(nèi)逆流操作，循環(huán)液pH值為7.0±0.5,溫度維持在28.5±2℃的條件下，生物膜系統(tǒng)能較好地適應(yīng)進(jìn)口濃度的變化.在氣體空床停留時(shí)間為15. 7 s、二氯甲烷進(jìn)口濃度為0. 7 ~ 3. 12g/m3的范圍內(nèi)，去除效率為72%?~99. 1%。滴濾池中的酸性環(huán)境對二氯甲烷的降解具有明顯抑制作用.離心萃取機(jī)凈化二氯甲烷廢氣的實(shí)驗(yàn)研究|萃取槽

????多年以來，二氯甲烷一直被認(rèn)為是非生物降解性物質(zhì)，在水體環(huán)境中到處存在.直至后來人們通過實(shí)驗(yàn)證明了二氯甲烷可以被生物膜降解、被活性污泥礦化，相關(guān)的研究才得以進(jìn)一步開展，其降解的機(jī)理是在谷膚甘膚二氯甲烷脫鹵酶作用下產(chǎn)生CH3OH和HCl國外Ikatsu,Ottengraf, Hatmans和Diks等在此方面做了大量的研究工作.其中，Hatmans等問的研究表明，用比較簡單的生物濾器處理廢氣中的二氯甲烷在技術(shù)上是可行的，當(dāng)氣體空床停留時(shí)間(empty bed residence time, ?EBRT)為9. 6s時(shí)，其實(shí)驗(yàn)室去除率為57.0%，而當(dāng)EB RT為20. 8 s時(shí)，其實(shí)驗(yàn)室去除率可達(dá)85. 0%左右;Young-Sook等，也指出，較高的液相回流率和自動(dòng)、準(zhǔn)確的控制pH值是生物滴濾池穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵因素.但國內(nèi)鮮見相關(guān)的研究報(bào)道。

????在最近10年中，生物濾池因其較低的運(yùn)行費(fèi)用和較好的安全性，在廢氣治理方面越來越受到重視。但是，這種生物濾池有一個(gè)很大的局限是，在運(yùn)行中鹵代烴類化合物降解后會(huì)產(chǎn)生大量酸性物質(zhì)，進(jìn)而導(dǎo)致生物活性的降低.離心萃取機(jī)凈化二氯甲烷廢氣的實(shí)驗(yàn)研究|萃取槽

針對上述情況，本文開展了采用生物滴濾池凈化處理二氯甲烷廢氣的實(shí)驗(yàn)研究，建立了一個(gè)與生物濾池頗為類似的反應(yīng)器，不同之處是，液相通過泵來循環(huán)，以此可靈活地調(diào)節(jié)液相的 pH值和營養(yǎng)物濃度.

1實(shí)驗(yàn)與方法

1. 1微生物

研究中所用的假單胞桿菌屬GD 11菌株為某制藥廠生化曝氣池活性污泥馴化而得。

2生長條件和培養(yǎng)基

無機(jī)鹽培養(yǎng)基

1. 3生物滴濾池

????實(shí)驗(yàn)裝置流程如圖1所示.在Φ50mm X750 mm的有機(jī)玻璃生物滴濾池內(nèi)，隨機(jī)裝填聚丙烯填料，填料層高度為400 m m，填料的幾何比表面積為118㎡/m3.距塔底120mm的支撐扳是直徑50mm、開孔徑3mm的不銹鋼板，孔間距為3mm;填料層頂部平置一直徑50mm、孔徑3mm、孔間距3mm的鋁制平板，這種結(jié)構(gòu)可使液體的徑向分布良好.混合液貯槽中的液體經(jīng)泵提升后循環(huán)，流量通過截止閥控制，采用量程為1. 0一100L/h的轉(zhuǎn)子流量計(jì)測量流量.循環(huán)液的pH值由NaOH (4kg/m3)和K2HPO4(1kg/m3)溶液調(diào)節(jié)，并采用pH自動(dòng)調(diào)節(jié)器監(jiān)控，通常的實(shí)驗(yàn)條件是pH值7. 0士0. 5，溫度28. 5士2℃.

????實(shí)驗(yàn)采用逆流操作，液體由循環(huán)泵提升至濾池頂部，由池頂向下噴淋到填料上，在填料層內(nèi)自上而下流動(dòng)，最后經(jīng)池底回流至貯槽內(nèi)，完成整個(gè)循環(huán).模擬氣體由空氣和二氯甲烷混合得到，然后引入塔底，在上升過程中與填料表面的生物膜接觸，經(jīng)氣液相間的傳質(zhì)，二氯甲烷在液相(或固體表面生物層)被微生物吸附降解，凈化后的氣體從池頂部排出.離心萃取機(jī)凈化二氯甲烷廢氣的實(shí)驗(yàn)研究|萃取槽

二氯甲烷模擬氣體是由空氣按一定速度通過裝有液相二氯甲烷的緩沖罐而得到.緩???罐的溫度為20℃時(shí)，二氯甲烷的蒸發(fā)速度為1~15g/h.當(dāng)氣流量0. 14m3/ h時(shí)，二氯甲烷蒸發(fā)速度為3. 84g/ h，這個(gè)值和20℃二氯甲烷分壓值47. 2P a非常接近，當(dāng)氣流量為0. 05?~0. 25m3/h時(shí)，進(jìn)氣中二氯甲烷的濃度與空氣的流量幾乎成線性關(guān)系.

1. 4分析方法

采用102GD型氣相色譜儀熱導(dǎo)監(jiān)測器檢測.載氣為氫氣，柱溫70獄檢測溫度90℃橋電流200mA.二氯甲烷在柱中的保留時(shí)間為8. 02min .

2結(jié)果與討論

2. 1生物滴濾池穩(wěn)態(tài)過程研究

????假單胞菌屬中的GD11菌種經(jīng)無機(jī)鹽培養(yǎng)基中添加二氯甲烷0.2%(V/V)分批培養(yǎng)后，進(jìn)行填料層接種，接種液48 L，接種量為其20%左右.為了保證菌體在填料層中生長，每周必須添加營養(yǎng)液A和NaOH/K2HPO4.

????成(掛)膜過程中每天測定二氯甲烷去除率、NaOH消耗量及填料層壓降.掛膜7 d,在填料和塔壁接觸的區(qū)域內(nèi)有土色的菌膜;掛膜20d,填料已均勻掛上一層土色的生物膜;掛膜30d,部分生物膜顏色加深為深褐色.

圖2為生物滴濾池在EB RT 15. 7s、二氯甲烷濃度0. 7 ~ 3. 12g/m3下，2個(gè)月運(yùn)行過程中二氯甲烷去除率的動(dòng)態(tài)變化情況.生物膜穩(wěn)定后(約30 d)，二氯甲烷去除率為72. 0%一99. 1%.

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????此外，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)間斷數(shù)天后，再次通入含二氯甲烷的氣體，系統(tǒng)很快恢復(fù)原來的去除效率，這對有些工業(yè)廢氣需要間歇治理是非常重要的.當(dāng)不加入NaOH時(shí)，pH值會(huì)降至3. 5，滴濾日一恢池去除二氯甲烷的性能同時(shí)亦急劇下降;一pH調(diào)回至7. 0±0. 5，其性能數(shù)天后又得到.因此整個(gè)系統(tǒng)較為穩(wěn)定，動(dòng)態(tài)負(fù)荷適應(yīng)性較復(fù)強(qiáng)

2. 2二氯甲烷沿滴濾池填料層軸向濃度分布

????實(shí)驗(yàn)測定了生物滴濾池中不同進(jìn)氣濃度下的污染物沿填料層分布情況.實(shí)驗(yàn)中，EBRT為15. 7、進(jìn)口濃度分別控制在0.70、2. 33、?3. 12g/m3

????圖3所示的氣相濃度分布曲線描述了3個(gè)不同進(jìn)口濃度二氯甲烷的去除情況.在低濃度(0. 70g/ m3)下，經(jīng)過400mm填料層可以得到99. 1%的去除率，而對于濃度3. 12g/m3，同樣的EB RT下，去除率僅為72%.這表明，對不同進(jìn)口濃度的廢氣，要得到同樣低的出口濃度，則需增加填料層高度或進(jìn)行幾個(gè)滴濾池串聯(lián)來達(dá)到.離心萃取機(jī)凈化二氯甲烷廢氣的實(shí)驗(yàn)研究|萃取槽

2.3去除負(fù)荷隨EB RT的變化關(guān)系

????圖4給出了3個(gè)不同進(jìn)口濃度下生物滴濾池去除負(fù)荷隨EBRT的變化情況.

????從圖4可以看出，EBRT對不同進(jìn)口濃度廢氣去除負(fù)荷的影響不同.對低濃度氣流(0.70g/m3)，去除負(fù)荷隨EBRT減少而明顯增加;而對于高濃度氣流(3. 12g/m3，去除負(fù)荷隨EB RT減少而增加，但EB RT減少至一定范圍(如小于15. 4s，去除負(fù)荷基本趨于飽和，在EB RT為15.4s時(shí)，去除負(fù)荷達(dá)506. 5g/ m3·h)，當(dāng)EB RT降至11. 8s時(shí)，去除負(fù)荷為513. 7g/ (m3·h ).分析原因，主要是生物滴濾池去除廢氣中有機(jī)物受2方面影響:有機(jī)物從氣相到液相的傳質(zhì)和微生物對有機(jī)物的降解.由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，對于低濃度氣流，去除負(fù)荷小，微生物降解能力富余，表現(xiàn)出高去除效率(EB RT11. 8s時(shí)去除率97.6%)，與微生物降解相比，傳質(zhì)速率成為影響去除負(fù)荷高低的主要因素;而對高濃度氣流，去除負(fù)荷高，微生物降解能力無富余，表現(xiàn)出低去除效率(CEBRT 11. 8s時(shí)去除率45. 1%)，出現(xiàn)去除負(fù)荷飽和的情況，此時(shí)微生物降解速率成為影響去除率高低的主要因素.離心萃取機(jī)凈化二氯甲烷廢氣的實(shí)驗(yàn)研究|萃取槽

2. 4溫度對去除負(fù)荷的影響