专利名称：一种控制难降解有机气体的紫外-生物联合工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于环境治理技术领域，特别涉及高浓度的挥发性有机气体的一种控 制难降解有机气体的紫外一生物联合工艺。
技术背景挥发性有机物污染是造成人们生活环境和空气质量恶化的主要原因之一。其 中，针对难以回收的一类难降解的挥发性有机物的控制技术，成为目前该领域研 究的难点和重点。在传统的挥发性有机物污染控制技术中，生物过滤技术和紫外 光氧化技术是两类重要的控制技术。生物过滤技术主要通过附着在填料表面微生 物的生物降解作用去除挥发性有机物。然而，单一的生物过滤技术在处理难降解、 高浓度的挥发性有机物时，往往表现出微生物活性低、处理效率差、装置占地大 等缺点。紫外光氧化技术主要通过产生的羟基自由基将污染物氧化分解。但该技 术很难将有机污染物彻底氧化，往往会形成毒性更大的中间产物或最终产物，给 周边环境和人体健康带来更大的生态风险。因此，采用不同技术的有机组合，开 发新型的联合工艺，对于高效、安全地处理难降解的挥发性有机物污染具有重要 意义。发明内容本发明的目的是解决在处理难降解有机气体过程中，传统生物过滤技术处理 效率低、占地面积大以及紫外光氧化技术分解不完全和产生毒性产物等缺点，提 供一种能高效、安全去除难降解有机气体的新型联合工艺。一种控制难降解有机气体的紫外一生物联合工艺是以紫外光氧化技术作为 预处理单元，以生物过滤技术作为主体工艺，构建紫外一生物联合工艺，通过紫 外光氧化技术的预处理，适当削减生物过滤单元的进口负荷，同时将一部分难降 解物质转化成水溶性和生物降解性较好的物质，提高后续生物过滤单元的处理性 能。另一方面，紫外预处理单元产生的毒性物质(光氧化产物和臭氧等)在后续 的生物过滤单元中得到有效去除。所述联合工艺的特征运行参数为有机废气的进口浓度范围为100 1500 mg-C/m3，气流相对湿度50 99%，紫外预处理单元空塔停留时间27 150秒， 紫外预处理单元内部的辐射能吸收率38 100W m—3，生物过滤单元的空塔停留时 间41 200秒，生物量200 400 kg/m3-填料。所述的紫外预处理单元采用产臭氧低压汞灯(灯管发射254nm和185nm复合 波长，其中185nm光能占灯管总辐射能的25%)，所述的平均辐射照度为灯管254 nm紫外光的平均辐射照度，辐射照度不低于62 u W/cm2。所述的生物量为湿重，来源于活性污泥。本发明的有益效果是与单一的生物过滤技术和单一的紫外光氧化技术相比， 以紫外光氧化技术和生物过滤技术构成的联合工艺，充分利用了上述两种技术的 特点，对难降解的挥发性有机物具有去除效率高、稳定性好等优点。同时，联合 工艺能有效降低单一紫外光氧化技术和单一生物过滤技术对周边环境和人体健 康造成的生态风险。该工艺可以应用于各类难降解的挥发性有机气体(如化工、 制药、橡胶、污水处理等相关行业)的处理，经推广后可以减少相关行业的有机 污染排放、改善空气环境质量，产生显著的社会效益和经济效益。
具体实施方式
本发明提供一种控制难降解有机气体的紫外一生物联合工艺。克服传统生物 过滤技术处理效率低、占地面积大以及紫外光氧化技术分解不完全和产生毒性产 物等缺点，下面通过实施例来具体说明本发明。实施例1以有效容积2.3 L的紫外预处理单元(圆柱型紫外光氧化反应器)和3.4 L 的生物过滤单元(生物过滤装置)构成紫外一生物过滤联合系统处理氯苯气体， 紫外预处理单元内部的辐射能吸收率为38 W m—3，生物过滤单元的生物量为200 kg/m3-填料。在气体流量0. 3 mVh条件下，紫外预处理单元和生物过滤单元的空 塔停留时间分别为27 s和41 s，进口氯苯浓度150 mg-C /m3，气流相对湿度80 %的条件下，出口氯苯浓度未检出，去除率接近IOO %。而在同一条件下，单一生物过滤单元的出口氯苯浓度约75 mg-C /m3,去除率为50 %。 实施例2以有效容积2. 3 L的紫外预处理单元和3. 4 L的生物过滤单元构成紫外一生 物过滤联合系统处理氯苯气体，紫外预处理单元内部的辐射能吸收率为38 W*m—3，生物过滤单元的生物量为200 kg/m3-填料。在气体流量0.3 m3/h (此条 件下紫外预处理单元和生物过滤单元的空塔停留时间分别为27 s和41 s)，进口 氯苯浓度580 mg-C /m3，气流相对湿度80 %的条件下，出口氯苯浓度170 mg-C /m3,去除率到达70 %以上。而在同一条件下，单一生物过滤装置的出口氯苯 浓度约400 mg-C /m3，去除率为30 %。实施例3以有效容积2. 3 L的紫外预处理单元和3. 4 L的生物过滤单元构成紫外一生 物过滤联合系统处理氯苯气体，紫外预处理单元内部的平均辐射强度38 W，nf3， 生物过滤单元的生物量为200 kg/m3-填料。在气体流量0.3 mVh (此条件下紫外 预处理单元和生物过滤单元的空塔停留时间分别为27 s和41 s)，进口氯苯浓度 960 mg-C /m3，气流相对湿度80 %的条件下，出口氯苯浓度570 mg-C /m3，去 除率到达40 %以上。而在同一条件下，单一生物过滤装置的出口氯苯浓度约 760 mg-C /m3，去除率为20 %。实施例4以有效容积2. 3 L的紫外预处理单元和3. 4 L的生物过滤单元构成紫外一生 物过滤联合系统处理氯苯气体，紫外预处理单元内部的辐射能吸收率为38 W iif3，生物过滤单元的生物量为250 kg/m3-填料。在气体流量0. 1 mVh (此条 件下紫外预处理单元和生物过滤单元的空塔停留时间分别为81 s和122 s)，进 口氯苯浓度400-700 mg-C /m3，气流相对湿度50 %的条件下，出口氯苯浓度低 于50 mg-C /m3，去除率90 %以上。而在同一条件下，单一生物过滤单元的出 口氯苯浓度100-200 mg-C /m3，去除率约为70 %。实施例5以有效容积2. 3 L的紫外预处理单元和3. 4 L的生物过滤单元构成紫外一生 物过滤联合系统处理甲苯气体，紫外预处理单元内部的辐射能吸收率为76 W ra—3，生物过滤单元的生物量为250 kg/m3-填料。在气体流量0. 3 m3/h (此条 件下紫外预处理单元和生物过滤单元的空塔停留时间分别为27 s和41 s)，进口 氯苯浓度500-1000 mg-C/m3，气流相对湿度50 %的条件下，出口氯苯浓度低于 50 mg-C /m3，去除率达到90 %以上。而在同一条件下，单一生物过滤单元的 出口氯苯浓度150-300 mg-C /m3，去除率约为70 %。紫外预处理单元产生的产物的毒性经过后续生物过滤单元后等到有效去除。 具体的试验数据见附表l。附表l项目单一紫外预处理单元 尾气水吸收液急性毒 性紫外—生物过滤联合工 艺 尾气水吸收液急性毒性测定结果0. 005 mg Zn27mg T0C0. 001 mg Zn2+/mg T0C急性毒性试验采用发光细菌法，试验步骤参考文献(Wang, et al.，2007)。Wang, L S. ; Hu， H. Y. ; Wang, C. Effect of ammonia nitrogen and dissolved organic matter fractions on the genotoxicity of wastewater effluent during chlorine disinfection. f""2W7膨/ ta7 s"'e"ce a/ ^ fec力/ o7c^ 2007， 41 (1), 160—165.
权利要求
1.一种控制难降解有机气体的紫外-生物联合工艺，其特征在于，以紫外光氧化技术作为预处理单元，以生物过滤技术作为主体工艺，构建紫外-生物联合工艺。
2. 根据权利要求1所述控制难降解有机气体的紫外一生物联合工艺，其特征 在于，所述联合工艺的特征运行参数为有机废气的进口浓度范围100 1500 mg-C/m3,气流相对湿度50 99%;有机废气先通过紫外预处理单元的光降解， 该单元的空塔停留时间为27 150秒。紫外预处理单元处理后的废气进入后续生 物过滤单元进行深度处理，生物过滤单元的生物量为200 400kg/m、填料，空塔 停留时间为41 200秒。
3. 根据权利要求1所述控制难降解有机气体的紫外一生物联合工艺，其特征 在于，所述紫外光氧化预处理单元采用产臭氧低压汞灯灯管发射254nm和 185nm复合波长，其中185nm光强占灯管总光强的25%;紫外灯管254nm紫外 光平均辐射照度不低于62 pW'cm—2;紫外光氧化反应器内部的辐射能吸收率38 腦W'm-3。
4.根据权利要求1所述控制难降解有机气体的紫外一生物联合工艺，其特征 在于，生物过滤单元所述生物量200 400 kg/m^填料为湿重。
全文摘要
本发明公开了属于环境治理技术领域的一种控制难降解有机气体的紫外—生物联合工艺。以紫外光氧化技术作为预处理单元，以生物过滤技术作为主体工艺，构建紫外—生物联合工艺。本发明与单一的生物过滤技术和单一的紫外光氧化技术相比，克服了在处理难降解、高浓度有机气体过程中，传统生物过滤技术处理效率低、占地面积大等缺点。同时，联合工艺还能够有效降低紫外光氧化技术分解不完全和产生毒性产物的缺点，降低对周围环境和人体健康的潜在风险。
文档编号A62D3/02GK101327401SQ200810116858
公开日2008年12月24日 申请日期2008年7月18日 优先权日2008年7月18日
发明者席劲瑛, 灿 王, 胡洪营 申请人:清华大学