介質(zhì)阻擋放電耦合生物滴濾凈化多組分VOCs的關(guān)鍵技術(shù)及工藝研究.pdf

1、重點(diǎn)工業(yè)行業(yè)（如醫(yī)藥化工、石油煉制）排放的毒害性揮發(fā)性有機(jī)物（Volatile organic compounds，VOCs）及惡臭污染問題已日益嚴(yán)重，是當(dāng)前我國(guó)大氣環(huán)境最典型的污染源。相比于常規(guī)的物理化學(xué)治理手段，生物凈化技術(shù)具有投資運(yùn)行費(fèi)用低、反應(yīng)條件溫和、無二次污染、易于操作管理等優(yōu)點(diǎn)，尤其在處理水溶性好、易生物降解的大氣量低濃度有機(jī)廢氣時(shí)更顯其經(jīng)濟(jì)性和優(yōu)越性。然而，針對(duì)一些水溶性差、難生物降解的有機(jī)污染物，單一生物凈化手段的去除

2、效果并不理想。為解決單一生物技術(shù)處理多組分難降解VOCs的不足，高效降解菌株的篩選、強(qiáng)化生物凈化工藝等的研究正越來越受到關(guān)注。
　　本文針對(duì)重點(diǎn)工業(yè)行業(yè)常見的苯系物、含硫惡臭有機(jī)污染物等疏水性VOCs，分別篩選分離出高效的降解菌株(Pandoraea sp.WL1和Pseudomonassp.WL2)，明確了菌株降解目標(biāo)污染物（對(duì)二甲苯、乙硫醇）的降解生長(zhǎng)特性、動(dòng)力學(xué)及代謝途徑。研究了生物滴濾塔(Biotrickling filt

3、er，BTF)凈化多組分VOCs（乙硫醇、丙硫醇、對(duì)二甲苯、甲苯）的去除效果及相互作用機(jī)制。在上述研究的基礎(chǔ)上，將前置介質(zhì)阻擋放電(Dielectric barrierdischarge，DBD)反應(yīng)器匹配BTF工藝，研發(fā)出1套新型的化學(xué)氧化-生物凈化耦合工藝，應(yīng)用于多組分難降解VOCs（甲硫醚、丙硫醇及甲苯）的凈化處理。具體研究結(jié)果如下:
　　1)分離了1株可高效降解對(duì)二甲苯的新型菌株P(guān)andoraea sp.WL1。該菌株針對(duì)

4、若干種芳香族化合物（甲苯、對(duì)甲苯甲酸、對(duì)苯二甲酸及苯酚等）均具有良好的降解能力。該菌株可在較高底物濃度范圍內(nèi)(0～200mg·L-1)降解對(duì)二甲苯（最大降解速率常數(shù)為0.322h-1）。代謝途徑表明，該菌株首先將對(duì)二甲苯加氧氧化成對(duì)甲苯甲酸，并進(jìn)一步完全礦化成CO2、 H2O，部分用于菌體細(xì)胞生長(zhǎng)。
　　2)針對(duì)含硫惡臭有機(jī)污染物的高效降解菌株選育的報(bào)道并不多見。本研究以乙硫醇為目標(biāo)污染物，馴化分離了1株可高效降解乙硫醇及丙硫醇、

5、二硫醚類、甲醇、甲醛等有機(jī)污染物的新型菌株P(guān)seudomonas sp.WL2。該菌株可在較高底物濃度范圍內(nèi)(0～110 mg·L-1)高效降解目標(biāo)底物（最大降解速率常數(shù)為0.522 h-1）。菌株WL2是利用酶的催化氧化作用，迅速將乙硫醇轉(zhuǎn)化成二乙基二硫醚，并進(jìn)一步完全礦化成CO2、H2O及菌體細(xì)胞等，同時(shí)將S元素轉(zhuǎn)化成SO42-。
　　3)將前期分離出的高效降解菌群(Pseudomonas species和Pandoraeas

6、pecies)接種至BTF，進(jìn)行了含乙硫醇、對(duì)二甲苯雙組分VOCs模擬有機(jī)廢氣的治理，在10天左右就實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)態(tài)運(yùn)行。根據(jù)單一組分及雙組分VOCs協(xié)同去除結(jié)果表明，對(duì)二甲苯相比于乙硫醇更易被BTF內(nèi)的微生物降解。利用宏觀動(dòng)力學(xué)分析了乙硫醇、丙硫醇、對(duì)二甲苯及甲苯的單一及混合組分的去除效果及相互作用機(jī)制，結(jié)果表明，各目標(biāo)污染物的降解相比于單一VOC被抑制，而該BTF工藝針對(duì)多組分VOCs的去除能力仍較強(qiáng)（總VOCs最大去除速率為200g·m

7、-3·h-1左右）。
　　4)利用化學(xué)調(diào)控單元，消除過量O3對(duì)BTF內(nèi)活性微生物的氧化作用，以優(yōu)化匹配DBD反應(yīng)器與BTF工藝。DBD反應(yīng)器針對(duì)不同VOCs的去除效果:丙硫醇＞甲硫醚＞甲苯，即含硫有機(jī)污染物相對(duì)于苯系物更易被DBD氧化去除。結(jié)果表明，該新型耦合BTF工藝針對(duì)甲硫醚等難降解VOCs的強(qiáng)化效果尤其明顯;相比于單一BTF工藝，在DBD放電電壓為8.36kV和11.13kV的運(yùn)行工況下，57～373mg·m-3甲硫醚的去除