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2.3入口气体甲苯浓度的影响
生物膜填料塔对甲苯废气的净化效率与入口气体甲苯浓度密切相关.本实验选择气体流量为0.8m3/h(停留时间18.3s)、入口甲苯浓度为95~160mg/m3的条件(比以往实验的浓度低3~5倍、停留时间缩短2~5倍),进行入口气体甲苯浓度的影响考察实验,其结果如图4所示.
由图4可见,随着入口气体甲苯浓度的增加,生物膜填料塔对甲苯废气的净化效率下降.分析认为,在气体流量不变的情况下,对于同一生物膜填料塔,其有效传质面积是一定的,生物膜对甲苯分子的捕捉吸附量(或生物化学去除量)是一定的.生物膜填料塔净化甲苯废气是一个“吸附-生化降解”过程,其中的吸附是通过单分子层吸附进行的.当入口甲苯浓度较低时,甲苯分子会以单分子层状态覆盖在生物膜表面,而后被微生物捕获并降解.随着入口气体甲苯浓度的增加,多余的甲苯分子(即大于单分子层吸附量的甲苯分子)未能被直接吸附在生物膜表面上,而是随气相主体排出塔外,因而就出现了在同一气体流量下随甲苯浓度增加其净化效率反而下降的现象.这一结果表明,生物法废气净化技术的适用范围是低浓度的工业废气.要想获得较好的净化效果,就必须适当降低入口气体污染物浓度和增加生物膜填料塔的体积(延长停留时间).
2.4温度的影响
由图5可以看出,在气温低于15℃时,由于微生物的活性受到影响,生物膜填料塔对甲苯废气的净化处理能力也相对比较弱.随着温度的升高,生物膜填料塔对甲苯废气的净化效率呈上升趋势.当气温升至20℃时,净化效率趋于稳定,基本保持在50%左右.因此,在操作生物膜填料塔净化低浓度甲苯废气时,应注意将操作温度控制在20~25℃范围内.
2.5营养物的影响
微生物的生长有赖于碳、氮、磷3者保持适当的比例,一般情况下营养物的配比为C:N:P=200:5:1.由于甲苯本身可以为微生物提供足够的碳源,因此营养液中只需加入适当的氮、磷营养液即可.添加量以气体中甲苯的含碳量作为参考.
实验表明,在氮、磷补充过量时,生物膜上微生物过量地生长繁殖,并由此造成运行阻力降显著上升,填料塔出现堵塞现象.因此,要注意适当控制氮、磷的添加量,使微生物始终处于一个良好的分解代谢环境中,并保持较高的净化效率.
对于已因微生物的生长过量而造成生物膜填料塔出现堵塞的情况,可减少氮、磷的添加量,使微生物处于一个内源呼吸环境,来抑制其快速繁殖.可以增加喷淋液冲洗的次数,促进生物膜表层的快速更新,以使堵塞问题得到缓解.
3结论
3.1在高气体流量负荷下,可以采用甲苯废气净化专用菌种对生物膜填料塔进行接种挂膜.该技术适用于高气体流量负荷下的低浓度甲苯废气的净化处理.
3.2在高流量负荷条件下,气体流量和入口气体甲苯浓度对生物膜填料塔的甲苯净化效率有较大的影响.当气体流量为0.8m3/h,入口气体甲苯浓度为105mg/m3,停留时间为18.3s时,甲苯的净化效率可达到61.9%,与国外同类应用研究结果基本相当.使出口气体甲苯浓度低于国家对现有企业的排放标准(≤60mg/m3).同时,适宜地控制操作温度(20~25℃)和氮、磷营养物添加配比(C:N:P=200:5:1),将有助于提高生物膜填料塔的净化性能.
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