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目前用于废气生物净化的主要工艺设备有:生物滤池、生物滴滤塔和生物洗涤器装置等。其设备性能如表1所示。
2.1生物滤池
生物滤池处理废气是通过过滤器去除废气中的颗粒物,再经调湿调温后进入填充的具有吸附性滤料的生物滤池中,通过生物填料层时,废气污染物和氧气从气相扩散至载体外层的水膜,有机物被微生物作为碳源、能量,氧化分解为无害简单的有机物、H2O和CO2等。可见微生物量在处理VOCs废气过程中起着至关重要的地位,生物滤池能较好地处理单环芳烃、醇、羧酸、醛、酮、酯类等VOCs废气,其工艺流程如图2所示,生物滤池适用于质量浓度低于1000mg/m3的VOCs废气处理,具有无水相,设备简单易操作,生物膜固定比表面积大,二次污染小等优点。但滤池面积大,基质浓度增大会直接引起微生物快速繁殖而堵塞滤料,影响其传质效果。
目前生物滤池已被广泛应用于有机废气处理,并取得一定的研究成果。郑连英等人筛选出以甲苯作唯一碳源的高效降解菌并,设计了生物滤池装置,结果表明:在温度为30℃、相对湿度80%、进口浓度1500mg/m3的最佳操作条件下,甲苯的最高降解率可达89.7%。曹旭等人进行了生物过滤塔净化工业有机气体的实验研究,结果表明:有机废气入口浓度小于25mg/m3时,其净化效率在97%以上,当浓度大于25mg/m3时,净化效率随着进口气体流量的增加
而逐渐下降,由入口流量为0.2m3/h增至0.8m3/h时,其对应的净化效率也由97.2%下降到73.0%,湿度对净化效率的影响较大,当湿度大于40%时,反应器有良好的去除效果;Cao等人利用预反硝化生物滤池去除邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯和氮,结果表明,当水力负荷为1.1m3/(m2˙h)时,DEHP的去除率稳定在48%,将水力负荷提高到2.2m3/(m2˙h)时,DEHP的去除率可达82%。无论是反硝化生物滤池和硝化生物滤池均表现出了相似的DEHP去除性能,整体DEHP去除率为83.8%,其中生物降解占72.3%,在系统中起到了关键作用。
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