表面活性剂Tween-20及Zn(Ⅱ)强化生物滴滤器处理有机废气的性能研究

【摘要】挥发性有机物(VolitileOrganicCompounds,VOC)的排放已被认定是重要的环境问题之一。尽管生物滴滤器(Biotricklingfilters,BTF)已被发现且能有效控制VOC的排放，但该项技术在处理疏水性有机物时效果并不太理想。采用添加剂强化生物滴滤技术可增强VOC从气相转移到可被微生物利用的微生物相的质量传递效率，增强微生物活性，进而提高后续的生物降解速率，被认为是克服上述问题的非常有前途的方法。本研究选取乙苯作为模型VOC，非离子表面活性剂Tween-20以及金属离子Zn(II)作为添加剂。启动初期使附着在填料上的微生物暴露于350mgm-3的乙苯废气中，停留时间为40秒，待去除效率达到97%后取出适量微生物进行毒性研究，结果表明，Tween-20在0.0-737mgL-1范围内对微生物生长均有促进作用，且浓度越高促进作用越明显；而Zn(II)仅在浓度小于5mgL-1时对微生物有利。随后将添加剂引入到BTF中，并逐步提高其添加浓度，当表面活性剂由3.684mgL-1提高到7.368、36.84、73.68mgL-1时，去除效率先升高后降低并在7.368mgL-1处达到最大值，为了精确定位其最佳浓度，我们在7.368mgL-1附近选取5.894、11.79、17.68mgL-1三个浓度值进行深入研究，最终发现11.79mgL-1为其最佳添加浓度；用同样的方法可得Zn(II)的最佳添加浓度为1.0mgL-1，此时的去除效率达到了90%。整个实验过程中出现了两次微生物过度蓄积现象。另取两个相同的生物滴滤器，同时开始启动直至稳定，之后将最佳浓度的两种添加剂加入到BTF1中，BTF2作为对比。逐步增加进口乙苯浓度至720、1450、2100mgm-3以使有机负荷提高至64.8、130.5、189gethylbenzenem-3h-1，BTF1对应的最大去除效率分别为94%、84%、69%，而BTF2仅为74%、63%、54%。保持有机负荷为248.4gethylbenzenem-3h-1不变，当停留时间从30s降到20、10s时，BTF1的去除效率逐渐增大，分别为64%、65%、68%，而BTF2的去除效率则逐渐降低，分别为53%、48%和41%。保持进口乙苯浓度1650mgm-3不变而降低停留时间至60、30、15s，两反应器的去除效率均降低，分别为91%、78%、61%(BTF1)以及73%、59%、37%(BTF2)。由结果看出三种情况下BTF1的去除效率均高于BTF2，且在为期近170天的运行中，BTF1中微生物过量蓄积情况明显优于BTF2，因此，添加剂的在BTF中的应用能够确保反应器长期稳定运行。
【作者】王璐；
【导师】杨春平；
【作者基本信息】湖南大学，环境工程，2014，硕士
【关键词】生物滴滤；乙苯；表面活性剂；金属离子；生物膜；

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