本發(fā)明涉及疏水性vocs處理的生物過濾技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種強(qiáng)化生物滴濾塔處理甲苯廢氣的方法。

背景技術(shù)：

vocs是揮發(fā)性有機(jī)化合物(volatileorganiccompounds)的英文縮寫，是一類易揮發(fā)有機(jī)物的總稱，通常是指常溫下飽和蒸氣壓大于70pa，常壓下沸點(diǎn)在260℃以下的有機(jī)化合物。vocs本身具有危害性，如苯系物、甲醛等可致癌，同時(shí)vocs也是光化學(xué)煙霧的前驅(qū)體，會(huì)生成o3和過氧乙酰硝酸酯等二次污染物，對霧霾的產(chǎn)生也起到了至關(guān)重要的作用。2013年9月國務(wù)院印發(fā)《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》，簡稱大氣十條，其中明確指出要推進(jìn)揮發(fā)性有機(jī)物污染治理。2014年12月，環(huán)境保護(hù)部發(fā)布《石化行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物綜合整治方案》，石化行業(yè)的揮發(fā)性有機(jī)物治理工作率先開展，提出2017年石化行業(yè)vocs排放總量降低30％以上。2015年6月，財(cái)政部、國家發(fā)展和改革委員會(huì)和環(huán)境保護(hù)部聯(lián)合發(fā)布了《揮發(fā)性有機(jī)物排污收費(fèi)試點(diǎn)辦法》(財(cái)稅〔2015〕71號)，自2015年10月1日起對全國范圍內(nèi)的石油化工、包裝印刷行業(yè)試點(diǎn)開征vocs排污費(fèi)。2015年8月新修訂的《大氣污染防治法》首次將揮發(fā)性有機(jī)物(vocs)納入監(jiān)管范圍。2016年7月，工信部、財(cái)政部發(fā)布《重點(diǎn)行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物削減行動(dòng)計(jì)劃》(工信部聯(lián)節(jié)〔2016〕217號)，提出到2018年，工業(yè)行業(yè)vocs排放量比2015年削減330萬噸以上。2016年11月，國務(wù)院發(fā)布了《“十三五”生態(tài)環(huán)境保護(hù)規(guī)劃》(國發(fā)〔2016〕65號)，提出在重點(diǎn)地區(qū)、重點(diǎn)行業(yè)推進(jìn)揮發(fā)性有機(jī)物總量控制，全國排放總量下降10％以上。這些國家政策、文件和法律的出臺(tái)與實(shí)施，既從法律層面對工業(yè)vocs的無組織排放進(jìn)行了約束，又推動(dòng)了vocs治理技術(shù)的快速發(fā)展。

在主流的vocs治理技術(shù)中，生物技術(shù)被公認(rèn)為是一種處理低濃度、大風(fēng)量vocs最為高效、低成本、環(huán)境友好的技術(shù)。

傳統(tǒng)的生物過濾技術(shù)主要是利用細(xì)菌降解親水性vocs，氣相污染物首先溶解于液相營養(yǎng)液中，然后與填料表面的生物膜相接處，進(jìn)而被細(xì)菌吸附、代謝，轉(zhuǎn)變成二氧化碳、水和新生生物膜，影響污染物去除效率的關(guān)鍵過程是污染物從氣相向液相的轉(zhuǎn)移。但是由于疏水性vocs由氣相到液相的傳質(zhì)速率限制，嚴(yán)重制約了生物過濾技術(shù)在疏水性vocs治理領(lǐng)域的推廣應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種強(qiáng)化生物滴濾塔處理甲苯廢氣的方法，通過引入低濃度乙酸乙酯廢氣，改變生物滴濾塔的群落結(jié)構(gòu)，提高對甲苯廢氣的去除性能。本發(fā)明的工藝設(shè)備簡單，操作方便，凈化效率高，運(yùn)行成本低，且不產(chǎn)生二次污染。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案是：

在生物滴濾塔內(nèi)填充聚氨酯泡沫塊形成填料層，所述填料層選用邊長為4-6mm的聚氨酯泡沫塊作為填料，采用亂堆的方式填充，所述聚氨酯泡沫塊填料的孔隙率為95％、孔徑為0.8mm、堆積密度為0.015gcm^-3、表面積為1.7cm²cm^-3、持水能力為55g-h2og^-1；配制營養(yǎng)液，每升包含0.5gk2hpo4、0.1gmgso4·7h2o、4.5gkh2po4、2gnh4cl和2ml維他命及微量礦物質(zhì)溶液，營養(yǎng)液的ph值調(diào)至7.0；

取污水處理廠二沉池污泥作為接種菌種，采用氣液循環(huán)掛膜法進(jìn)行動(dòng)態(tài)馴化掛膜；接種污泥濃度控制在3000mgl^-1，污泥和營養(yǎng)液組成的混合溶液與單純營養(yǎng)液交替噴淋，噴淋周期分別為0.5h和0.25h，噴淋量控制在1.0lh^-1；掛膜結(jié)束后，營養(yǎng)液繼續(xù)從塔頂通過計(jì)量泵自上而下噴淋至填料層，投加量控制為2087lm^-3聚氨酯泡沫塊填料d^-1；

在甲苯廢氣中引入低濃度的乙酸乙酯廢氣，濃度比控制在1:0.5；混合廢氣從生物滴濾塔底部的布?xì)庋b置進(jìn)入，所述布?xì)庋b置采用惰性、彈性材料制成，進(jìn)氣時(shí)管口被氣流沖開，停氣時(shí)管口自動(dòng)閉合；進(jìn)氣管道設(shè)置止回閥；廢氣在生物膜表面與從塔頂噴淋而下的營養(yǎng)液逆流接觸。

其中，在生物滴濾塔中，填料層的溫度控制在20-25℃。選擇聚氨酯泡沫作為填料層是其因具有生物惰性、理化穩(wěn)定性強(qiáng)、孔隙率高、持水能力強(qiáng)、壓頭損失小等特點(diǎn)，微生物容易在其表面附著，且可以延緩阻塞周期。

填料層選用邊長為4-6mm的聚氨酯泡沫塊作為填料，既具有較大的表面積，又不會(huì)造成填料掛膜之后的壓實(shí)。

掛膜后，肉眼可明顯看到填料表面的生物膜顏色較深，進(jìn)氣濃度為300±25mgm^-3，出氣濃度穩(wěn)定在50mgm^-3以下，標(biāo)志掛膜成功。

將營養(yǎng)液從塔頂通過噴嘴均勻的噴灑到填料層表面，為微生物的生長提供營養(yǎng)元素和水分。在甲苯廢氣中引入低濃度的乙酸乙酯廢氣，濃度比控制在1:0.5，改變生物滴濾塔的微生物群落結(jié)構(gòu)，進(jìn)而提高甲苯廢氣的去除性能。

所述的低濃度的乙酸乙酯廢氣濃度為：800-900mgm^-3。

混合廢氣空塔流速控制在71.8mh^-1，壓降控制在0-6cmh2o柱。

優(yōu)選的，滴濾塔內(nèi)聚氨酯泡沫塊為2.3l，營養(yǎng)液連續(xù)噴淋，噴淋量通過計(jì)量泵控制在0.2lh^-1。

當(dāng)甲苯濃度為1640mgm^-3，甲苯與乙酸乙酯的濃度比控制在1:0.5時(shí)，進(jìn)氣速率為71.8mh^-1，停留時(shí)間為30s時(shí)，去除率可達(dá)到95.4±2.2％，去除負(fù)荷可達(dá)到180.3gm^-3h^-1。

有益效果：

本發(fā)明以聚氨酯泡沫為填料，焦化污水處理廠二沉池污泥作為接種菌種，按照與甲苯濃度比1:0.5引入低濃度乙酸乙酯廢氣，改變生物滴濾塔的微生物群落結(jié)構(gòu)，較好地克服了疏水性vocs在傳統(tǒng)細(xì)菌濾塔中傳質(zhì)效率不高的問題，提高了甲苯廢氣的降解性能。當(dāng)甲苯濃度為1640mgm^-3，甲苯與乙酸乙酯的濃度比控制在1:0.5時(shí)，去除率可達(dá)到95.4±2.2％，去除負(fù)荷可達(dá)到180.3gm^-3h^-1。

本發(fā)明主要針對目前生物過濾技術(shù)去除疏水性vocs能力不強(qiáng)的問題，采用引入親水性voc乙酸乙酯廢氣的方法，提高對甲苯的去除性能。

附圖說明

圖1：本發(fā)明的工藝流程示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

實(shí)施例1

選用邊長為4-6mm的聚氨酯泡沫塊作為填料構(gòu)建填料層，既具有較大的表面積，又不會(huì)造成填料掛膜之后的壓實(shí)；采用亂堆的方式將聚氨酯泡沫塊填充至生物滴濾塔內(nèi)，所述聚氨酯泡沫塊填料的孔隙率為95％、孔徑為0.8mm、堆積密度為0.015gcm^-3、表面積為1.7cm²cm^-3、持水能力為55g-h2og^-1；填料層的溫度控制在20-25℃。

配制營養(yǎng)液：每升包含0.5gk2hpo4、0.1gmgso4·7h2o、4.5gkh2po4、2gnh4cl和2ml維他命及微量礦物質(zhì)溶液，營養(yǎng)液的ph值調(diào)至7.0。

取焦化污水處理廠二沉池污泥作為接種菌種，采用氣液循環(huán)掛膜法進(jìn)行動(dòng)態(tài)馴化掛膜；接種污泥濃度控制在3000mgl^-1，污泥和營養(yǎng)液組成的混合溶液與單純營養(yǎng)液交替噴淋，噴淋周期分別為0.5h和0.25h，噴淋量控制在1.0lh^-1；

接種后，營養(yǎng)液從塔頂通過計(jì)量泵自上而下繼續(xù)噴淋至填料層，每天噴淋2h，構(gòu)建生物滴濾塔，營養(yǎng)液投加量為2087lm^-3聚氨酯泡沫塊填料d^-1；

甲苯和乙酸乙酯混合廢氣從生物滴濾塔底部進(jìn)入，在填料表面與從塔頂噴淋而下的營養(yǎng)液逆流接觸。塔底設(shè)有布?xì)庋b置，采用惰性、彈性材料制成，進(jìn)氣時(shí)布?xì)夤芸诒粴饬鳑_開，停氣時(shí)布?xì)夤芸谧詣?dòng)閉合，可避免堵塞；進(jìn)氣管道設(shè)置止回閥，可避免營養(yǎng)濾液、廢氣等的倒流。

當(dāng)甲苯濃度為1640mgm^-3，甲苯與乙酸乙酯的濃度比控制在1:0.5時(shí)，進(jìn)氣速率為71.8mh^-1，停留時(shí)間為30s時(shí)，去除率可達(dá)到95.4±2.2％，去除負(fù)荷可達(dá)到180.3gm^-3h^-1。

對比例1

其余操作同實(shí)施例1。生物滴濾塔掛膜成功之后，保持營養(yǎng)液ph值為7.0，當(dāng)甲苯濃度為1640mgm^-3，乙酸乙酯的濃度為0mgm^-3時(shí)，進(jìn)氣速率為71.8mh^-1，停留時(shí)間為30s時(shí)，去除率為83.9±1.7％，去除負(fù)荷為162.7gm^-3h^-1。

盡管實(shí)施例1與對比例1除甲苯與乙酸乙酯的濃度比不同之外，其他操作條件均一樣，但實(shí)施例1的去除率和去除能力比對比例1分別高11.5％和17.6gm^-3h^-1。這主要是因?yàn)樵趯?shí)施例1中，引入了低濃度的親水性voc乙酸乙酯，改變生物膜中原有的微生物群落結(jié)構(gòu)，通過高通量測序結(jié)果分析功能微生物genuspseudomonas提高了8.07％，進(jìn)而提高了生物滴濾塔去除甲苯廢氣的性能。

實(shí)施例2

其余操作同實(shí)施例1。生物滴濾塔掛膜成功之后，調(diào)節(jié)營養(yǎng)液ph值至7.0，當(dāng)甲苯濃度為1640mgm^-3，甲苯與乙酸乙酯的濃度比控制在1:1.1時(shí)，進(jìn)氣速率為71.8mh^-1，停留時(shí)間為30s時(shí)，去除率為45.2±7.7％，去除負(fù)荷為112.7gm^-3h^-1。

實(shí)施例3

其余操作同實(shí)施例1。生物滴濾塔掛膜成功之后，調(diào)節(jié)營養(yǎng)液ph值至7.0，當(dāng)甲苯濃度為1640mgm^-3，甲苯與乙酸乙酯的濃度比控制在1:1.7時(shí)，進(jìn)氣速率為71.8mh^-1，停留時(shí)間為30s時(shí)，去除率為56.8±1.6％，去除負(fù)荷為117.7gm^-3h^-1。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)，對以上實(shí)施例所作的任何簡單的修改、等同替換與改進(jìn)等，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍之內(nèi)。