一种生物滴滤器对废气中疏水性正己烷的强化去除方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种提高生物滴滤器处理疏水性挥发有机物的方法，属于生物过滤技术领域，具体是利用阴离子表面活性剂SDS增强生物滴滤器处理气态正己烷。
【背景技术】
[0002]挥发性有机污染物(volatile organic compounds，VOCs)是一种重要的大气污染物，其占大气污染物的比例在不断扩大，对人类和生态环境的危害日益严重，已引起了公众的普遍关注，由此各国制定了一系列的严格的法律和法规来控制VOCs排放。VOCs包括烷烃、芳烃、醛类、酯类等。正己烷是一种疏水性的难生物降解的VOCs，具有低毒性，高脂溶性等特点，易挥发进入大气环境对大气环境造成污染，且易被吸入人体内导致中毒。因此必须采取有效的措施对其进行控制。
[0003]目前，处理VOCs的方法有很多物理处理方法(炭吸附、吸收法、冷凝法、膜分离技术)、化学方法(热氧化、催化燃烧、生物氧化、等离子体法、电晕法、紫外光催化氧化法等)和生物处理法，前两种方法在实际应用中处理效果不好，成本较高，因而受到限制。而生物法被视为一种经济有效，环境友好且性能稳定的处理VOCs的方法。但生物法在处理疏水性的VOCs如正己烷、苯乙烯的过程中，生物滴滤器的处理此类VOCs的性能往往较差，其原因是由于疏水性的VOCs在水中的溶解度非常低，导致疏水性的VOCs在生物滴滤器中从气相到液相或者到生物膜相的传质阻力大，致使疏水性VOCs的可生物降解性较低，难于被微生物所降解。因此，增强疏水性的VOCs的生物可利用性显得尤为重要。
[0004]近年来，增强疏水性VOCs生物可利用性和生物降解性的方法越来越多，如真菌生物催化、两相生物反应器的利用、添加表面活性剂和光催化氧化-生物过滤联合处理等。其中表面活性剂的应用究其原因是由于表面活性剂是两性化合物，能够利用其对疏水性的VOCs的增溶性来提高其在气相-液相或者生物膜相的传质速率，从而增加疏水性VOCs的生物可利用性，促进生物降解。然而阴离子表面活性剂SDS在土壤修复中应用较多，在废气生物净化技术中的应用较少，特别是对正己烷的去除目前为止还未发现。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是:针对现有技术的不足提供一种提高生物滴滤器去除废气中疏水性正己烷的方法。
[0006]本发明提供的生物滴滤器对废气中疏水性正己烷的强化去除方法，所述步骤如下:在填料填装至生物滴滤器之前将填料浸泡在活性污泥中，使微生物附着在填料上，然后将填料置于生物滴滤器中，并通入低浓度正己烷气体对填料上的微生物进行驯化。驯化阶段结束后，将正己烷废气浓度增加到一定的浓度范围，并将表面活性剂添加至无机营养液中，与营养液一起通过喷淋装置均匀分布在床层填料上。生物滴滤器内的微生物以疏水性的正己烷为唯一碳源，通过生物降解将其转化为C02，H2O和细胞质，从而完成对废气中疏水性正己烷的降解。
[0007]上述方法中所述的表面活性剂的为阴离子表面活性剂十二烷基磺酸钠(SDS)，其浓度控制在79?158mg/L。废气中正己烷的浓度范围为600?800mg/m3。营养液的喷淋量为3.84?5.76L/d，喷淋周期为每隔2?4min，喷淋2?4s.
[0008]正己烷气体在生物滴滤器内的停留时间为7.5?30s。
[0009]本发明的优点在于:本发明抗冲击负荷强，在不改变生物滴滤器及运行条件的情况下，可以增强生物滴滤器对废气中疏水性正己烷的去除性能，提高了其生物可利用性，增大了其生物降解率，而且本发明运行费用低，操作简单，运行稳定。
[0010]【具体实施方式】:以下将具体实施例对本发明做进一步详细说明。
[0011]实施例1:本装置主体为两根内径0.1m高为0.78m的有机玻璃柱，柱子中装有4层直径为0.1m,高为0.1m的聚氨酯海绵填料，填料的孔径为10PPI，孔隙率为95.3%，密度为28kg/m3。层与层之间间隔0.5m，且用带由小孔的筛板隔开。润湿的正己烷和空气的混合气体由上而下通入整个床层。营养液从柱子顶端由喷淋装置喷洒在填料上。
[0012]该装置接种微生物取自湖南长沙市国祯污水处理厂氧化沟内新鲜活性污泥。污泥取回后过筛，滤去大颗粒状的固体物质，然后将填料浸泡在里面24-36h，期间每隔4h左右搅动一次填料，待微生物附着在填料上后取出置于生物滴滤器内，同时，将平均进口浓度为200mg/m3的正己烧气体通入装置内，其他停留时间为30s，营养液的喷淋量为4.5L/d，喷淋周期为3min喷4s。经过18天左右的驯化，正己烷的去除率达到89%，且一直稳定在此数值左右，装置内压降稳定，因此说明装置启动成功，驯化阶段结束。
[0013]微生物驯化结束后，调节正己烷浓度至600?800mg/m3，在其中一根柱子的营养液中加入浓度为158mg/L的阴离子表面活性剂SDS，运行14d后去除率可达到70%左右，去除容量达到50.4g/(m3.h);未加SDS的生物滴滤器对正己烷的去除效率仅有50%左右，去除容量 36g/(m3.h)0
[0014]通过上述实施例可以看出，阴离子表面活性剂SDS的添加增强了生物滴滤器对疏水性正己烷的去除性能，去除率增加量高达将近20%，且能长时间稳定运行。
[0015]以上是本发明专利优选的实施例，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，在本发明的实质范围内进行的任何改进、替换工艺方案均在本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种生物滴滤器对废气中疏水性正己烷的强化去除方法，其特征在于：包括以下步骤：在填料填装至生物滴滤器之前将填料浸泡在活性污泥中，使微生物附着在填料上，然后将填料置于生物滴滤器中，并通入低浓度正己烷气体对填料上的微生物进行驯化。驯化阶段结束后，将正己烷废气浓度增加到一定的浓度范围，并将表面活性剂添加至无机营养液中，与营养液一起通过喷淋装置均匀分布在床层填料上。生物滴滤器内的微生物以疏水性的正己烷为唯一碳源，通过生物降解将其转化为C02，H2O和细胞质，从而完成对废气中疏水性正己烷的降解。2.根据权利要求I所述的一种生物滴滤器对废气中疏水性正己烷的强化去除方法，其特征在于所述的表面活性剂为阴离子表面活性剂十二烷基磺酸钠（SDS)，其浓度控制在79 ?158mg/L03.根据权利要求I所述的一种生物滴滤器对废气中疏水性正己烷的强化去除方法，其特征在于所述的废气中正己烷的浓度范围为600?800mg/m3。4.根据权利要求I所述的一种生物滴滤器对废气中疏水性正己烷的强化去除方法，其特征在于所述的营养液的喷淋量为3. 84?5. 76L/d，喷淋周期为每隔2?4min，喷淋2?4s。5.根据权利要求I所述的一种生物滴滤器对废气中疏水性正己烷的强化去除方法，其特征在于废气中正己烷在生物滴滤器内的停留时间为7. 5?30s。
【专利摘要】本发明属于挥发性有机废气的生物过滤技术领域，公开了一种生物滴滤器对废气中疏水性正己烷的强化去除方法。本方法采用污水处理厂氧化沟内活性污泥对生物滴滤器进行接种，以低浓度正己烷气体对装置内微生物进行驯化，驯化成功后将正己烷浓度增加到一定范围，并在营养液中加入阴离子表面活性剂十二烷基磺酸钠(SDS)。利用表面活性剂的增溶作用促进疏水性有机污染物在气-液或气-生物膜之间的传质过程，从而增强疏水性有机废气的生物可利用性，提高其降解效率。本发明能够在不改变生物滴滤器装置及其操作条件的情况下，提高生物滴滤器对废气中疏水性正己烷的降解效率，具有运行费用低，操作简单，环境友好、操作维护方便等特点。
【IPC分类】B01D53/72, B01D53/84
【公开号】CN105233663
【申请号】CN201510581436
【发明人】杨春平, 程燕, 严洲, 何慧军, 曾光明, 刘红玉, 焦盼盼, 文珊, 仇璐
【申请人】湖南大学
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年9月14日