生物洗涤塔降解氯苯废气性能研究

第31卷第5期2003年10月化学工程CHEMICALENGINEERING(CHINA)V01．31No．50ct．2003生物洗涤塔降解氯苯废气性能研究李国文，胡洪营，郝吉明，张鹤清(清华大学环境工程系，北京100084)摘要：以活性污泥为介质，探讨洗涤塔中氯苯废气的生物降解性能。实验表明，洗涤塔对氯苯废气有较强的降解能力。当负荷F小于1mg／(g·h)时，比降解速率一随F的增加而增加，在F=1．0_2．0ms／(g·h)时，一7达到最大值0．8mg／(g·h)，当F低于0．8mg／(g·h)时，氯苯降解效率田维持在9o％。装置中污泥混合液挥发性悬浮固体与混合液悬浮固体质量浓度之比(MLVSS／MLSS)由驯化初期的0．5增至0．7，逐步趋于稳定；氯苯的生物降解为一级反应，降解速率常数k=0．631h～。降解过程中产酸，较低的pH值抑制了微生物的活性，使氯苯的生物降解减弱，为此在洗涤塔运行过程中，必须投加pH缓冲药剂，维持污泥正常pH范围。试验获得的操作曲线，可为合理设计氯苯废气处理装置提供技术依据。关键词：洗涤塔；生物降解；氯苯中图分类号：x511文献标识码：A文章编号：1005-9954(2003)05-0050--04挥发性有机化合物(VOCs)具有沸点低、常温常压下易挥发、在大气中持久、不易降解等特征，是仅次于颗粒污染物的又一大类污染物。我国环境监测总站提出了反映我国环境特征的中国环境优先污染物，共有14类68种，其中有机物12类58种，VOCs占有机物总数的50％⋯。氯苯为VOCs的一种，主要应用于制药行业，在使用过程中随废气排人大气环境，在人体内有蓄积作用，会抑制神经中枢，麻醉肌肉，是最优先控制污染物之一。由于氯苯类物质的排放量逐年增加，严重危害人们的生活环境和身心健康，亟待控制其排放和治理。本文在分析氯苯的物理化学性质的基础上，提出了一种氯苯气体降解技术——生物洗涤降解技术，即利用活性污泥悬浮液中微生物降解气体中的氯苯。1实验材料与方法1．1工艺流程及实验装置工艺流程及实验装置见图1。洗涤器由内径100mln，高度600mln的有机玻璃塔组成，塔底有气体分布器，液体有效高度500mm，有效体积4L。氯苯气体采用动态法配制，来自供气系统的压缩空气经气体分配器分为主气流和辅气流，主气流进入氯苯吹脱瓶，将氯苯溶液鼓泡挥发，与辅气流进入气体混合瓶充分混和后，形成氯苯气体，氯苯质量浓度通过调整主气流与辅气流的比例来控制。配好的气体由悬浮洗涤器底部的气体分布器进入悬浮洗涤器，被活性污泥中的微生物降解，进而得以净化。悬浮洗涤器图1生物洗涤系统降解氯苯废气工艺流程Fig．1Chlorobenzenebiodegrationschematicofsuspend—growthreactor(SGR)system系统在室温下运行，氯苯气体流量Q=0．03—0．25m／h，质量浓度P<500mg／m，通过间断加入NaCO溶液来调整pH值在6—8，营养元素通过定期加入营养液来控制。1．2营养液配比根据氯苯有机负荷、系统pH要求和微生物对营养的需求平衡，配制含有NaHPO。、NH。C1、FeC1、MnSO。、MgSO。、CaC1营养液，并控制m(C)：m(N)：m(P)=100：5：1以维持微生物正常生长和较强的降解能力。1．3活性污泥降解氯苯实验作者简介：李国文(1968～)，男，博士后，E-mail：guowen—li@263．net。¨啊闭甄啊曩_rr维普资讯http://www.cqvip.com李国文等生物洗涤塔降解氯苯废气性能研究判断生物降解性能的方法有瓦氏呼吸仪法、基质生化呼吸曲线法和微生物降解实验法，摇瓶试验法是微生物降解实验中最常用的测定方法，本实验采用摇瓶试验法。在300mL烧瓶中加人150mL经过氯苯驯化的活性污泥，注人3L氯苯溶液，用带有软管的橡皮塞塞住，置于25℃恒温振荡培养箱内培养，间隔取样测定烧瓶顶空气体中氯苯的质量浓度，通过质量浓度变化来表征污泥性能。1．4测定指标及方法(1)pH值：玻璃电极法；(2)MISS、MLVSS：烘干称量法；(3)氯苯质量浓度测定：废气中氯苯质量浓度用气相色谱法测定，气相色谱仪为SHIMADZU(岛津)GC一16B型色谱仪，附有C—R8A型数据分析仪，色谱仪装有FID氢火焰离子检测器，色谱柱为0．25mm(内径)×30mL×0．25L毛细管柱(型号：ULBONHR一1)，载气为N(流量：50mL／min)，测定时，柱温设为100℃，进样口汽化室和FID检测器温度设为150℃‘。2结果与讨论2．1氯苯生物降解性能分析2．1．1氯苯环境性能参数VOCs的生物降解性与其物理化学性质有关，还与一些环境性能参数有关。表1比较了氯苯与苯的主要环境参数J。表1氯苯和苯的主要性能参数Tab．1