專利名稱：一種生物滴濾器強化處理高濃度乙苯廢氣的方法
技術領域：
本發(fā)明屬于有機廢氣處理的技術領域，涉及了一種利用表面活性劑及其助溶劑提高乙苯在生物滴濾器中處理效率的方法。
背景技術：
乙苯是原油和石油中重要成分BTEX中的一種，是一種重要的化工原料，主要用作脫氫制造苯乙烯的中間體、醫(yī)藥上合霉素的中間體、制漆工業(yè)中硝基噴漆的稀釋劑，以及在有機合成中用作多種有機物的溶劑。由于其具有很好的揮發(fā)性，在制造及使用的過程中會有相當數(shù)量的乙苯氣體揮發(fā)到空氣中，乙苯廢氣不但會對大氣環(huán)境造成污染，還會在很大程度上損害人體健康，甚至對人體產(chǎn)生致癌致畸致突變的三致作用。因此，由乙苯廢氣引起的環(huán)境污染已越來越多地受到人們的重視，找到一種高效處理乙苯廢氣的方法具有重大而深遠的現(xiàn)實意義。經(jīng)過近幾十年來的深入發(fā)展，生物滴濾技術已經(jīng)成為凈化有機廢氣VOCs的重要微生物方法，該方法利用生長在填料中的細菌及真菌等微生物將有機廢氣氧化分解為水，二氧化碳等簡單的無機物質，進而達到凈化有機廢氣的目的。與傳統(tǒng)的物理以及化學方法相比，該微生物法具有生產(chǎn)及運行成本低，無二次污染，適用范圍廣，操作簡單運行穩(wěn)定等優(yōu)點，在處理大流量、低濃度、生物降解性較好的可揮發(fā)性有機廢氣時，更能凸顯其優(yōu)越性，鑒于此，該技術已逐漸地被應用于乙苯廢氣的處理中。然而，常規(guī)的生物滴濾技術只能在處理大氣量、低濃度的有機廢氣時達到較高的去除效率，當濃度較高時(>1200 mg/m3 )，去除效果并不盡如人意。導致常規(guī)生物滴濾技術去除高濃度VOCs效率低的原因，主要是疏水性VOCs從氣相轉移到可被微生物利用的微生物相的質量傳遞效率較低，從而限制了后續(xù)的生物降解速率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題在于:針對現(xiàn)有技術存在的不足，本發(fā)明提供一種操作簡單、原料耗費少、無二次污染的增強生物滴濾技術處理揮發(fā)性有機廢氣——乙苯的方法。為解決上述技術問題，本發(fā)明提出的技術方案為一種增強生物滴濾器處理高濃度乙苯廢氣的方法，其特征在于以下步驟:
步驟a:通過活性污泥對生物滴濾器進行接種，先在低濃度乙苯廢氣下進行馴化，馴化結束后再將乙苯提高到高濃度范圍，使在低濃度下馴化好的微生物暴露于高濃度乙苯廢氣中，待去除效果穩(wěn)定后，引入表面活性劑；
步驟b:待生物滴濾器在高濃度乙苯環(huán)境下運行穩(wěn)定后，將非離子表面活性劑及其無機鹽助溶劑添加到營養(yǎng)液中，將營養(yǎng)液引入到生物滴濾裝置的反應器中，裝置在噴淋營養(yǎng)的同時將表面活性劑及其助溶劑均勻分布到填料之上；
步驟c:生物滴濾器在上述條件下持續(xù)運行，在助溶劑的輔助作用下，非離子表面活性劑的增容作用得到增強，利用非離子表面活性劑增強后的增溶作用促進難溶性有機物乙苯在氣、液、生物膜三相間的傳質過程，進而增強其生物可利用性，提高高濃度乙苯廢氣降解效率，完成去除乙苯廢氣。所述生物滴濾器使用活性污泥對其進行接種，先利用低濃度乙苯廢氣對其進行馴化，使能利用乙苯廢氣的微生物在較短時間內(nèi)大量生長繁殖，成為生物群落中優(yōu)勢群種。所述生物滴濾器在馴化結束后再調(diào)節(jié)乙苯濃度，使乙苯濃度直接提高到高濃度范圍(>1200 mg/m3)。所述生物滴濾器在在高濃度乙苯廢氣環(huán)境下運行穩(wěn)定后，將表面活性劑及其無機鹽助溶劑通過添加到營養(yǎng)液的方式引入到生物滴濾裝置的反應器中。噴淋周期為每隔30 50 s 噴淋:T5 S。所述表面活性劑是指聚氧乙烯型和多元醇型兩類非離子表面活性劑，包括聚氧乙烯失水山梨醇單月桂酸酯(Tween-20 )，烷基酚聚氧乙烯醚、高碳脂肪醇聚氧乙烯醚、聚乙
二醇辛基苯基醚，脂肪酸聚氧乙烯酯等。所述表面活性劑的助溶劑為無機鹽助溶劑，包括鋅鹽、鈉鹽、鈣鹽、鎂鹽等。所述非離子表面活性劑及其助溶劑添加濃度均很低，非離子表面活性劑濃度濃度處于其臨界膠束濃度之下為6 8 mg/L，助溶劑鋅離子約為I mg/L。與常規(guī)的生物滴濾技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于:
(I)本發(fā)明利用活性污泥進行接種，微生物種類多，生物多樣性程度高，既可以利用單種微生物對乙苯進行分解，又可以充分利用微生物各種之間的互利共生作用將乙苯充分降解為水，二氧化碳等簡單的無機物質，保證了高去除率的微生物基礎。(2)本發(fā)明先在低濃度乙苯廢氣下對微生物進行馴化，使得微生物較快的適應具乙苯環(huán)境，使具有降解乙苯特性的微生物快速生長繁殖，成為微生物群落中的優(yōu)勢群種，該做法能大大縮減馴化時間，一定程度上減少運營成本。(3)本發(fā)明將表面活性劑及其無機鹽助溶劑引入營養(yǎng)液，使裝置在供給微生物營養(yǎng)物質時引入表面活性劑及其助溶劑，該方法能使表面活性物質充分且較均勻的分布到填料表面及內(nèi)部，增大了乙苯氣體與表面活性物質的接觸面積。(4)本發(fā)明利用非離子表面活性劑的增溶作用促進乙苯的降解，表面活性劑具有降低表面界面張力的作用，在生物膜的水相中添加少量表面活性劑即可有效提高疏水性的乙苯的水溶性，使其從氣相轉移到可被微生物利用的微生物相的質量傳遞速率增加，進而增大其生物降解速率，提高其去除效率。(5)本發(fā)明利用無機鹽助溶劑增強表面活性劑對疏水性物質的的增溶作用，助溶劑在較低用量下即可發(fā)揮作用，且添加助溶劑也可使表面活性劑用量進一步減少。(6)本發(fā)明能夠在不改變運行設備，不改變運行條件的情況下，大大增強高濃度乙苯的去除率，且操作可以連續(xù)長時間進行，具有經(jīng)濟高效、環(huán)境友好、操作維護方便的特點。
具體實施例方式以下將結合具體實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明。本實施例采用一種四層生物滴濾器處理乙苯廢氣，利用表面活性劑及其助溶劑增強該裝置對乙苯的去除效率。
本裝置主體為兩根內(nèi)徑為100 mm高為780 mm的有機玻璃柱子。柱子中裝有四層直徑100 mm高100 mm的聚氨酯海綿填料(10 PPI )，層與層之間以帶有密集小孔篩板隔開。潤濕后的乙苯氣體由上方的進氣口通入柱體，經(jīng)濾料上生長的微生物處理后由下方的出氣口排出。該裝置的營養(yǎng)配給系統(tǒng)由柱子頂端的噴淋裝置、抽水泵、以及營養(yǎng)液貯存箱組成。該裝置所用接種菌種采自湖南省長沙市金霞污水處理廠氧化溝內(nèi)新鮮污泥。取回后放于桶內(nèi)，不對之進行任何化學及物理處理，將填料浸泡其中，每隔四小時左右攪動填料，24 h左右后取出放到裝置內(nèi)相應位置。同時，將濃度為300 mg/m3的乙苯氣體通入裝置內(nèi)，氣體流量控制在280 L/s，營養(yǎng)液的噴淋強度控制在26.5 L/m2/h，噴淋周期為30 s噴淋5 S。經(jīng)過20天的馴化，乙苯去除效率達到了 98%，且此后五天一直穩(wěn)定在此數(shù)值左右，裝置內(nèi)壓降穩(wěn)定，裝置成功啟動，馴化結束。馴化結束后調(diào)節(jié)乙苯濃度到1500 mg/m3，進氣量以及營養(yǎng)液噴淋量不變。運行12天后裝置去除效率穩(wěn)定在58%左右，此時將非離子表面活性劑及其助溶劑加入到營養(yǎng)液中，使非離子表面活性劑在營養(yǎng)中的濃度大約為7 mg/L，無機鹽助溶劑鋅離子的濃度為Img/L，營養(yǎng)液噴淋周期仍為每30 s噴淋5 S。在上述運行條件下運行7天后，裝置對乙苯的去除效率達到了 80%，11天后乙苯去除率達到了 85%，且此后10天內(nèi)去除效率一直穩(wěn)定在該數(shù)值左右。在運行過程中，裝置壓降一直穩(wěn)定在80 Pa之下，裝置運行穩(wěn)定。綜上，可以看出經(jīng)過表面活性物質強化后，生物滴濾裝置對高濃度乙苯廢氣的去除效率大幅度增加，增加率高達50%，且運行過程中壓降穩(wěn)定，運行平穩(wěn)。以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，本發(fā)明的保護范圍并不僅局限于上述實施例，在本發(fā)明的實質范圍內(nèi)進行的任何改進、替換工藝方案均在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
權利要求
1.一種增強生物滴濾器去除高濃度乙苯廢氣的方法，其特征在于:包括以下步驟: 步驟a:采用活性污泥對生物滴濾器進行接種，先在低濃度乙苯廢氣下進行馴化，馴化結束后再將乙苯提高到高濃度范圍； 步驟b:待生物滴濾器在高濃度乙苯環(huán)境下運行穩(wěn)定后，將非離子表面活性劑及其無機鹽助溶劑添加到營養(yǎng)液中，將營養(yǎng)液引入到生物滴濾裝置的反應器中，對填料進行噴淋； 步驟c:生物滴濾器在上述條件下持續(xù)運行，完成去除乙苯廢氣。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種增強生物滴濾器去除高濃度乙苯廢氣的方法，其特征在于:所述的營養(yǎng)液的噴淋強度控制在26.5 L/m2/h，噴淋周期為每隔30飛0 s，噴淋:T5 s。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種增強生物滴濾器去除高濃度乙苯廢氣的方法，其特征在于:所述的乙苯高濃度范圍指乙苯濃度大于1200 mg/m3。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種增強生物滴濾器去除高濃度乙苯廢氣的方法，其特征在于:所述的表面活性劑包括聚氧乙烯型非離子表面活性劑和多元醇型非離子表面活性劑。
5.根據(jù)權利要求4所述的一種增強生物滴濾器去除高濃度乙苯廢氣的方法，其特征在于:所述的表面活性劑為聚氧乙烯失水山梨醇單月桂酸酯、烷基酚聚氧乙烯醚、高碳脂肪醇聚氧乙烯醚、聚乙二醇辛基苯基醚、脂肪酸聚氧乙烯酯中任一種或幾種。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種增強生物滴濾器去除高濃度乙苯廢氣的方法，其特征在于:所述的無機鹽助溶劑為鋅鹽、鈉鹽、鈣鹽、鎂鹽中一種或幾種。
7.根據(jù)權利要求1所述的一種增強生物滴濾器去除高濃度乙苯廢氣的方法，其特征在于:所述的非離子表面活性劑濃度為6 8 mg/L。
8.根據(jù)權利要求1所述的一種增強生物滴濾器去除高濃度乙苯廢氣的方法，其特征在于:所述的無機鹽助溶劑中鋅離子為I mg/L。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種生物滴濾器強化處理高濃度乙苯廢氣的方法，它采用活性污泥對生物滴濾裝置進行接種，先在低濃度乙苯廢氣下進行馴化，馴化結束后再將乙苯提高到高濃度范圍，待高濃度乙苯去除效率穩(wěn)定后，將非離子表面活性劑及其無機鹽助溶劑添加到營養(yǎng)液中，利用表面活性劑的增溶作用促進難溶性有機物乙苯在氣、液、生物膜三相間的傳質過程，進而達到增強其生物可利用性，提高其降解效率的目的。本發(fā)明能夠在不改變運行設備和其它運行條件的情況下，保證操作過程的連續(xù)長時間運行，具有經(jīng)濟高效、環(huán)境友好、操作維護方便的特點。
文檔編號B01D53/72GK103170238SQ201310068498
公開日2013年6月26日 申請日期2013年3月5日 優(yōu)先權日2013年3月5日
發(fā)明者楊春平, 王璐, 程燕, 涂燕虹, 呂黎, 何慧軍, 陳昆柏, 趙躍華, 張其殿 申請人:浙江工商大學