基于生物質填料的生物滴濾塔對甲苯廢氣凈化效果的影響

曹旭

摘 要：在進氣流量為0.2m3/h、質量濃度小于1000mg/m3的試驗范圍內，選取廢核桃殼和廢榛子殼作為反應器的生物質填料，選擇甲苯為VOCs的目標污染物。研究生物滴濾塔對甲苯的降解性能，分析質量濃度、填料分布對降解能力的影響。

關鍵詞：生物質填料；生物滴濾塔；甲苯

中圖分類號：X505 文獻標識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20170732083

隨著工業企業的發展，VOCs已成為主要的大氣污染物。在我國，《中華人民共和國大氣污染防治法》要求工業生產中產生的可燃氣體應回收利用；《大氣污染物綜合排放標準》（GB16297-1996）對甲苯、二甲苯、苯、甲醛、乙醛、甲醛等有機廢氣進行排放濃度和排放速率的限定；《揮發性有機物（VOCs）污染防治技術政策》（公告 2013年 第31號）也提出了生產VOCs物料和含VOCs產品的生產、儲存運輸銷售、使用、消費各環節的污染防治策略和方法。[1]

本研究以代表性VOCs甲苯廢氣作為目標污染物，利用廢榛子殼和廢核桃殼組成生物質填料，采用生物滴濾塔對甲苯進行凈化處理，為生物滴濾塔的優化性能提供技術支持。

1 實驗裝置

生物滴濾塔分3層，層間間隔10cm。實驗采用下進氣方式操作，氣態VOCs動態配制[2]，通過氣、液轉子流量計進行氣體和液體流量的控制。室溫條件下，甲苯進氣濃度控制在1000mg/m3以內，氣體流量為0.2m3/h，濕度為20%～60%。

為提高實驗準確性，研究前首先對整套裝置進行檢漏工作。利用肥皂液涂在生物滴濾塔各接頭、封口處，啟動裝置的通氣系統，觀察有無氣泡產生，無氣泡出現即說明系統無漏氣，可進行下一步操作[3、4]。

2 結果與分析

2.1 甲苯入口濃度對凈化效果的影響

在溫度為25℃、氣體流量為0.2m3/h、濕度為40%、進氣濃度在75 mg/m3～1000mg/m3的條件下，甲苯入口濃度與凈化效率的關系如圖1所示。

由圖1可知，在溫度為25℃，氣體流量0.2m3/h、濕度40%、廢氣濃度在75mg/m3～1000mg/m3的實驗范圍內，隨著入口甲苯濃度的增加，凈化效率逐漸降低。當甲苯入口濃度低于300mg/m3時，凈化效率基本維持在99%以上，處理效果較好；當甲苯入口濃度大于600mg/m3時，凈化效率與低濃度時相比有較大幅度下降，這主要是因為在生物滴濾塔中，甲苯收到微生物的降解，在低濃度時微生物對其有一定的去除效率，但隨著進口濃度的增加，微生物承載負荷逐漸增加，單位時間內微生物降解甲苯的量增加，但當濃度達到一定數值時，生物滴濾塔系統降解能力將受到限制，使得塔內的甲苯氣體不能被完全降解，進而凈化率逐漸降低。

2.2 填料分布對生物滴濾塔凈化效果的影響

在溫度為25℃、氣體流量為0.2m3/h、濕度為40%、進氣濃度在75 mg/m3～1000mg/m3的條件下考察填料分布對凈化效率的影響。本研究的生物滴濾塔填料共分3層，將3層填料分別調換次序進行研究。第1組組合為生物滴濾塔內全部采用廢榛子殼和廢核桃殼完全混合的方式進行試驗；第2組組合由上至下3層依次為廢榛子殼層-廢核桃殼層-二者混合層進行試驗；第3組組合由上至下3層依次為廢核桃殼層-廢榛子殼層-二者混合層進行試驗；第4組組合由上至下3層依次為二者混合層-廢核桃殼層-廢榛子殼層進行試驗。

如圖2所示，當廢榛子殼與廢核桃殼混合設置于3個填料層時，甲苯氣體的凈化效率最高；當兩種填料分開布置時凈化效率基本無差異，但均比混合布置的凈化效率要低。上述現象主要是由于當填料混合分布時，微生物生長所需的營養成分更能夠均勻分布，利于除甲苯微生物生長于繁殖。

3 結論

本研究利用實驗室規模的生物滴濾塔，采用生物質填料對甲苯廢氣進行凈化研究，結合實際對反應過程中的各項工藝參數進行優化，研究結果表明：

系統在進氣濃度低于600mg/m3時有較高凈化效率，但隨著進氣濃度增加，系統整體凈化效果不明顯。

廢榛子殼與廢核桃殼混合于反應系統作為生物滴濾塔的填料時，凈化效率優于二者單獨設置，說明廢榛子殼與廢核桃殼的營養物質可以互補，利用處理甲苯廢氣的微生物生長，以提高凈化效率。

參考文獻

[1]吳衛軍.生物過濾法凈化苯、甲苯和二甲苯混合廢氣的試驗研究[D].西安：西安建筑大學，2005.

[2]王麗萍，周敏，何士龍，等.高性能生物滴濾器凈化甲苯氣體的試驗研究[J].環境工程，2004，22（3）：73-75.

[3]尚魏，王啟山，石磊.惡臭污染控制測試與控制技術[M].北京：化學工業出版社，2004：121-127.

[4]朱亞中.基于包埋功能微生物填料的生物過濾塔凈化甲苯廢氣研究[D].鄭州：鄭州大學：2016.

[5]吳衛軍.生物過濾法凈化笨、甲苯和二甲笨混合廢氣的試驗研究[D].西安：西安建筑大學，2005.endprint