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生物滴滤法净化间歇释放印刷覆膜废气

• 生物化学法于50年代中期，最先用于空气中低浓度致臭性物质的处理，目前，生物滴滤法处理有机废气技术在国外的应用日趋广泛，德国、美国、日本、荷兰等国已有相当数量工业规模的各类生物净化装置投入运行．生物滴滤法净化挥发性有机物(VOCs)的研究已成为大气污染控制技术领域的研究热点之一，研究主要集中在生物滴滤器操作性能、填料、生物膜中微生物、降解机理及降解动力学模型等方面。国内在该领域的研究起步较晚，有关研究始于90年代初期，主要还处于实验室和理论模型研究阶段，目标污染物多采用实验室配置的单一或混合有机化合物．

  印刷厂覆膜废气是典型的挥发性有机废气，其主要有害成分为甲苯(TL)和乙酸乙酯(EA)，其中甲苯的质量分数约为15％～25％，乙酸乙酯的质量分数约为30％～40％．甲苯慢性中毒常出现神经衰弱综合症，亦可导致脑病及肝肾损害；乙酸乙酯对眼、鼻、咽喉有刺激作用，长期接触可导致角膜混浊、继发性贫血、白细胞增多等．目前印刷厂覆膜废气一般采用高空排放法，污染物未得到治理．生物滴滤法净化低浓度混合有机废气，国内外研究主要集中于生物滴滤器被连续稳定地供给有机废气的系统．针对印刷厂非连续生产的特征，本文研究了利用生物滴滤器处理问歇释放印刷废气的工艺特性与降解机理．

  材料与方法

  试验装置与流程

  试验的主要装置为工业应用规模的多段生物滴滤器。生物滴滤器采用有机玻璃制作，塔径为300mm，高2 000 mm，填料层自下而上分3层，第1层填料高度为400 mm，第2，3层高度均为350 mm，填料采用改良型瓷质拉西环．采用气液逆流操作，液体由蠕动泵打到塔顶均匀向下喷淋，在填料层中自上而下流动，由塔底排液管流出到储液槽，再由蠕动泵打到塔顶进行循环，同时由底部不断送入配制污染气体，进行连续性逆流操作．微生物通过降解有机物进行新陈代谢得以生长繁殖，并附着在填料表面逐步形成生物膜．

  试验方案

  试验考察两种工况条件下，生物滴滤器对印刷覆膜废气的净化性能．

  工况1：模拟白天运行，夜间停运的条件，每天连续供给污染负荷8～12 h，一周供应7 d，当停止供应污染负荷时，继续向生物滴滤器内通入相同量空气，同时维持循环液流量不变．

  工况2：模拟双休Et停运2 d的条件，每天连续供给污染负荷8～12 h，一周供应5 d，当停止供应污染负荷时，继续向生物滴滤器内通入相同量空气，同时维持循环液流量不变．

  试验用目标污染物由覆膜机调拨水动态配制而成，主要成分为甲苯(TL)和乙酸乙酯(EA)．营养液采用re(C)：re(N)：re(P)一50：1：0．4，并添加Fe，Zn等微量元素配制而成

  运行效果与分析

  工况1运行结果

  工况1运行阶段，生物滴滤器每天供应污染负荷8～12 h，一周供应7 d。

  工况2运行结果

  在工况2阶段，生物滴滤器每天供有污染负荷8～12 h，一周供应5 d，停滞2 d．系统按工况2条件运行，停滞2 d后恢复负荷供给。

  上述试验结果表明，在经过2 d的恢复期后，滴滤器系统的净化性能恢复稳定．根据对滴滤器系统问歇运行性能的初步研究结果，确定生物滴滤器装置在印刷厂现场应用时，可采用工作日白天运行、夜间停运的工况运行模式；双休日或者节假日白天开启养护系统(补加碳源)10 h的运行模式．

  降解机理分析

  生物滴滤器净化甲苯、乙酸乙酯等VOCs的过程中，有机底物的转化有两种途径：一部分被微生物降解为二氧化碳和水，另一部分则转化为微生物的自身物质，即生物量的增殖．有机污染物的降解是典型的多步骤反应过程，每步反应都受一系列因素的调控，如酶、底物、共代谢底物(如氧和电子载体)的浓度，途径中的各个反应都以各自的速率进行，而最慢反应步骤中的基质就会积累．

  Haibo Yu等人研究发现，在4类不同的假单胞杆菌作用下，甲苯的初步反应具有4条不同的降解反应链，但任何一步都没有净电荷(H)或可直接用于生物合成的碳释放，因此反应还要继续，直至有新的生物合成．甲苯矿化的总速率由甲苯自身或某一中间代谢物控制，当某一中间代谢物控制了甲苯的矿化动力学反应时，细胞的生长速率就不等同于甲苯的转化率．

  通过甲苯耗氧降解的封闭系统试验(恒温20℃)发现，甲苯被降解的过程中有中间产物邻苯二酚、苯甲醇的积累，甲苯、邻苯二酚和生物量三者的关系如图6．邻苯二酚浓度值在实验开始阶段逐渐增大，甲苯接近耗尽之时，邻苯二酚的浓度值达到最大值，然后呈下降趋势．当邻苯二酚的浓度值降到很小但不为零时，生物量也停止增长．

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  注意与之相联接的各运放输出端均串联有二极管，集只能输出电流。
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