基于生物質(zhì)填料的生物滴濾塔對甲苯廢氣凈化效果的影響

曹旭

摘 要：在進氣流量為0.2m3/h、質(zhì)量濃度小于1000mg/m3的試驗范圍內(nèi)，選取廢核桃殼和廢榛子殼作為反應(yīng)器的生物質(zhì)填料，選擇甲苯為VOCs的目標污染物。研究生物滴濾塔對甲苯的降解性能，分析質(zhì)量濃度、填料分布對降解能力的影響。

關(guān)鍵詞：生物質(zhì)填料；生物滴濾塔；甲苯

中圖分類號：X505 文獻標識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20170732083

隨著工業(yè)企業(yè)的發(fā)展，VOCs已成為主要的大氣污染物。在我國，《中華人民共和國大氣污染防治法》要求工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的可燃氣體應(yīng)回收利用；《大氣污染物綜合排放標準》（GB16297-1996）對甲苯、二甲苯、苯、甲醛、乙醛、甲醛等有機廢氣進行排放濃度和排放速率的限定；《揮發(fā)性有機物（VOCs）污染防治技術(shù)政策》（公告 2013年 第31號）也提出了生產(chǎn)VOCs物料和含VOCs產(chǎn)品的生產(chǎn)、儲存運輸銷售、使用、消費各環(huán)節(jié)的污染防治策略和方法。[1]

本研究以代表性VOCs甲苯廢氣作為目標污染物，利用廢榛子殼和廢核桃殼組成生物質(zhì)填料，采用生物滴濾塔對甲苯進行凈化處理，為生物滴濾塔的優(yōu)化性能提供技術(shù)支持。

1 實驗裝置

生物滴濾塔分3層，層間間隔10cm。實驗采用下進氣方式操作，氣態(tài)VOCs動態(tài)配制[2]，通過氣、液轉(zhuǎn)子流量計進行氣體和液體流量的控制。室溫條件下，甲苯進氣濃度控制在1000mg/m3以內(nèi)，氣體流量為0.2m3/h，濕度為20%～60%。

為提高實驗準確性，研究前首先對整套裝置進行檢漏工作。利用肥皂液涂在生物滴濾塔各接頭、封口處，啟動裝置的通氣系統(tǒng)，觀察有無氣泡產(chǎn)生，無氣泡出現(xiàn)即說明系統(tǒng)無漏氣，可進行下一步操作[3、4]。

2 結(jié)果與分析

2.1 甲苯入口濃度對凈化效果的影響

在溫度為25℃、氣體流量為0.2m3/h、濕度為40%、進氣濃度在75 mg/m3～1000mg/m3的條件下，甲苯入口濃度與凈化效率的關(guān)系如圖1所示。

由圖1可知，在溫度為25℃，氣體流量0.2m3/h、濕度40%、廢氣濃度在75mg/m3～1000mg/m3的實驗范圍內(nèi)，隨著入口甲苯濃度的增加，凈化效率逐漸降低。當甲苯入口濃度低于300mg/m3時，凈化效率基本維持在99%以上，處理效果較好；當甲苯入口濃度大于600mg/m3時，凈化效率與低濃度時相比有較大幅度下降，這主要是因為在生物滴濾塔中，甲苯收到微生物的降解，在低濃度時微生物對其有一定的去除效率，但隨著進口濃度的增加，微生物承載負荷逐漸增加，單位時間內(nèi)微生物降解甲苯的量增加，但當濃度達到一定數(shù)值時，生物滴濾塔系統(tǒng)降解能力將受到限制，使得塔內(nèi)的甲苯氣體不能被完全降解，進而凈化率逐漸降低。

2.2 填料分布對生物滴濾塔凈化效果的影響

在溫度為25℃、氣體流量為0.2m3/h、濕度為40%、進氣濃度在75 mg/m3～1000mg/m3的條件下考察填料分布對凈化效率的影響。本研究的生物滴濾塔填料共分3層，將3層填料分別調(diào)換次序進行研究。第1組組合為生物滴濾塔內(nèi)全部采用廢榛子殼和廢核桃殼完全混合的方式進行試驗；第2組組合由上至下3層依次為廢榛子殼層-廢核桃殼層-二者混合層進行試驗；第3組組合由上至下3層依次為廢核桃殼層-廢榛子殼層-二者混合層進行試驗；第4組組合由上至下3層依次為二者混合層-廢核桃殼層-廢榛子殼層進行試驗。

如圖2所示，當廢榛子殼與廢核桃殼混合設(shè)置于3個填料層時，甲苯氣體的凈化效率最高；當兩種填料分開布置時凈化效率基本無差異，但均比混合布置的凈化效率要低。上述現(xiàn)象主要是由于當填料混合分布時，微生物生長所需的營養(yǎng)成分更能夠均勻分布，利于除甲苯微生物生長于繁殖。

3 結(jié)論

本研究利用實驗室規(guī)模的生物滴濾塔，采用生物質(zhì)填料對甲苯廢氣進行凈化研究，結(jié)合實際對反應(yīng)過程中的各項工藝參數(shù)進行優(yōu)化，研究結(jié)果表明：

系統(tǒng)在進氣濃度低于600mg/m3時有較高凈化效率，但隨著進氣濃度增加，系統(tǒng)整體凈化效果不明顯。

廢榛子殼與廢核桃殼混合于反應(yīng)系統(tǒng)作為生物滴濾塔的填料時，凈化效率優(yōu)于二者單獨設(shè)置，說明廢榛子殼與廢核桃殼的營養(yǎng)物質(zhì)可以互補，利用處理甲苯廢氣的微生物生長，以提高凈化效率。

參考文獻

[1]吳衛(wèi)軍.生物過濾法凈化苯、甲苯和二甲苯混合廢氣的試驗研究[D].西安：西安建筑大學，2005.

[2]王麗萍，周敏，何士龍，等.高性能生物滴濾器凈化甲苯氣體的試驗研究[J].環(huán)境工程，2004，22（3）：73-75.

[3]尚魏，王啟山，石磊.惡臭污染控制測試與控制技術(shù)[M].北京：化學工業(yè)出版社，2004：121-127.

[4]朱亞中.基于包埋功能微生物填料的生物過濾塔凈化甲苯廢氣研究[D].鄭州：鄭州大學：2016.

[5]吳衛(wèi)軍.生物過濾法凈化笨、甲苯和二甲笨混合廢氣的試驗研究[D].西安：西安建筑大學，2005.endprint