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挥发性有机物(VOCs)排放是一类重要的空气污染物,可对人体健康和环境产生危害。大量的研究结果表明VOCs废气的生物处理技术具有花费少,运行费用低等优点,然而,一些憎水性的VOCs难以采用生物法净化,因为在污染物传质过程中存在较大的阻力。因此需要对生物滤床进行优化,以处理该类化合物。本研究主要采用阴离子表面活性剂—十二烷基磺酸钠(SDS)和有机溶剂—硅油,将两种化合物添加于滴滤床的喷淋液中,改善污染物传质性能,提高滤床净化氯苯废气的能力。
本研究分别以拉西环、陶粒、活性碳纤维(ACOF)作为填料,并在喷淋液中分别添加了SDS和硅油,研究滤床对氯苯废气的净化效果。在实验过程中发现拉西环不能适用于滤床的长期运行,后来才采用了ACOF作为填料,所以缺乏ACOF滤床在没有添加SDS和硅油情况下的净化性能。本研究所采用的菌种为恶臭假单胞菌(Pseudomonasputida).
高浓度的SDS和硅油可对Pseudomonasputida对氯苯的降解产生抑制作用。毒性试验结果表明SDS和硅油的最适宜的添加浓度分别为25mg/L和0.5%(v/v)。
研究结果表明,在滤床喷淋液中添加SDS和硅油可以缩短滤床达到稳定所需的时间,并提高滤床在稳态下的净化效果。对于拉西环滤床和陶粒滤床,添加25mg/L的SDS可使其适应期分别缩短3天和2天。添加0.5%(v/v)的硅油也可以使陶粒滤床的适应期缩短2天。在稳态下,添加25mg/L的SDS可使拉西环滤床和陶粒滤床的净化效率最大可分别提高19.66%和21.68%;添加0.5%(v/v)的硅油也可使陶粒滤床的净化效率最大提高19.47%(在最大负荷情况下)。添加SDS和硅油对滤床净化性能的提升效果相当。
研究结果表明,喷淋液中的SDS浓度在连续运行中会逐渐下降,对于本实验研究的4种SDS添加浓度,经过4天的运行,喷淋液中的SDS浓度下降到初始添加浓度的85~90%。为了保持滤床高的净化效率,需要定期向喷淋液中补充SDS。
总体而言,ACOF填料的净化性能要优于拉西环和陶粒。尽管ACOF和拉西环在实验研究范围内最高的负荷下具有几乎相同的净化性能,但ACOF填料由于具有相对较大的孔隙率,较好的微生物附着性能和耐用性,而拉西环不能用于滤床的长期运行,因此,ACOF更好一些。
滤床中细菌鉴定和计数结果表明,滤床中除了初始接种的恶臭假单胞菌(Pseudomonasputida)外,还有蜡样芽胞杆菌(Bacilluscereus)。但恶臭假单胞菌(Pseudomonasputida)仍然是滤床中的优势细菌。
本研究得到的氯苯最大的去除负荷为234.74g/(m3.h),高于其他研究者报道的生物滤床/滴滤床对氯苯的最大去除负荷。通过本课题的研究,可以证明向喷淋液中加入SDS和硅油,可以改善滤床对憎水性VOCs的净化性能。