一種生物滴濾器對廢氣中疏水性正己烷的強化去除方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種提高生物滴濾器處理疏水性揮發有機物的方法，屬于生物過濾技術領域，具體是利用陰離子表面活性劑SDS增強生物滴濾器處理氣態正己烷。
【背景技術】
[0002]揮發性有機污染物(volatile organic compounds，VOCs)是一種重要的大氣污染物，其占大氣污染物的比例在不斷擴大，對人類和生態環境的危害日益嚴重，已引起了公眾的普遍關注，由此各國制定了一系列的嚴格的法律和法規來控制VOCs排放。VOCs包括烷烴、芳烴、醛類、酯類等。正己烷是一種疏水性的難生物降解的VOCs，具有低毒性，高脂溶性等特點，易揮發進入大氣環境對大氣環境造成污染，且易被吸入人體內導致中毒。因此必須采取有效的措施對其進行控制。
[0003]目前，處理VOCs的方法有很多物理處理方法(炭吸附、吸收法、冷凝法、膜分離技術)、化學方法(熱氧化、催化燃燒、生物氧化、等離子體法、電暈法、紫外光催化氧化法等)和生物處理法，前兩種方法在實際應用中處理效果不好，成本較高，因而受到限制。而生物法被視為一種經濟有效，環境友好且性能穩定的處理VOCs的方法。但生物法在處理疏水性的VOCs如正己烷、苯乙烯的過程中，生物滴濾器的處理此類VOCs的性能往往較差，其原因是由于疏水性的VOCs在水中的溶解度非常低，導致疏水性的VOCs在生物滴濾器中從氣相到液相或者到生物膜相的傳質阻力大，致使疏水性VOCs的可生物降解性較低，難于被微生物所降解。因此，增強疏水性的VOCs的生物可利用性顯得尤為重要。
[0004]近年來，增強疏水性VOCs生物可利用性和生物降解性的方法越來越多，如真菌生物催化、兩相生物反應器的利用、添加表面活性劑和光催化氧化-生物過濾聯合處理等。其中表面活性劑的應用究其原因是由于表面活性劑是兩性化合物，能夠利用其對疏水性的VOCs的增溶性來提高其在氣相-液相或者生物膜相的傳質速率，從而增加疏水性VOCs的生物可利用性，促進生物降解。然而陰離子表面活性劑SDS在土壤修復中應用較多，在廢氣生物凈化技術中的應用較少，特別是對正己烷的去除目前為止還未發現。
【發明內容】
[0005]本發明所要解決的技術問題是:針對現有技術的不足提供一種提高生物滴濾器去除廢氣中疏水性正己烷的方法。
[0006]本發明提供的生物滴濾器對廢氣中疏水性正己烷的強化去除方法，所述步驟如下:在填料填裝至生物滴濾器之前將填料浸泡在活性污泥中，使微生物附著在填料上，然后將填料置于生物滴濾器中，并通入低濃度正己烷氣體對填料上的微生物進行馴化。馴化階段結束后，將正己烷廢氣濃度增加到一定的濃度范圍，并將表面活性劑添加至無機營養液中，與營養液一起通過噴淋裝置均勻分布在床層填料上。生物滴濾器內的微生物以疏水性的正己烷為唯一碳源，通過生物降解將其轉化為C02，H2O和細胞質，從而完成對廢氣中疏水性正己烷的降解。
[0007]上述方法中所述的表面活性劑的為陰離子表面活性劑十二烷基磺酸鈉(SDS)，其濃度控制在79?158mg/L。廢氣中正己烷的濃度范圍為600?800mg/m3。營養液的噴淋量為3.84?5.76L/d，噴淋周期為每隔2?4min，噴淋2?4s.
[0008]正己烷氣體在生物滴濾器內的停留時間為7.5?30s。
[0009]本發明的優點在于:本發明抗沖擊負荷強，在不改變生物滴濾器及運行條件的情況下，可以增強生物滴濾器對廢氣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，而且本發明運行費用低，操作簡單，運行穩定。
[0010]【具體實施方式】:以下將具體實施例對本發明做進一步詳細說明。
[0011]實施例1:本裝置主體為兩根內徑0.1m高為0.78m的有機玻璃柱，柱子中裝有4層直徑為0.1m,高為0.1m的聚氨酯海綿填料，填料的孔徑為10PPI，孔隙率為95.3%，密度為28kg/m3。層與層之間間隔0.5m，且用帶由小孔的篩板隔開。潤濕的正己烷和空氣的混合氣體由上而下通入整個床層。營養液從柱子頂端由噴淋裝置噴灑在填料上。
[0012]該裝置接種微生物取自湖南長沙市國禎污水處理廠氧化溝內新鮮活性污泥。污泥取回后過篩，濾去大顆粒狀的固體物質，然后將填料浸泡在里面24-36h，期間每隔4h左右攪動一次填料，待微生物附著在填料上后取出置于生物滴濾器內，同時，將平均進口濃度為200mg/m3的正己燒氣體通入裝置內，其他停留時間為30s，營養液的噴淋量為4.5L/d，噴淋周期為3min噴4s。經過18天左右的馴化，正己烷的去除率達到89%，且一直穩定在此數值左右，裝置內壓降穩定，因此說明裝置啟動成功，馴化階段結束。
[0013]微生物馴化結束后，調節正己烷濃度至600?800mg/m3，在其中一根柱子的營養液中加入濃度為158mg/L的陰離子表面活性劑SDS，運行14d后去除率可達到70%左右，去除容量達到50.4g/(m3.h);未加SDS的生物滴濾器對正己烷的去除效率僅有50%左右，去除容量 36g/(m3.h)0
[0014]通過上述實施例可以看出，陰離子表面活性劑SDS的添加增強了生物滴濾器對疏水性正己烷的去除性能，去除率增加量高達將近20%，且能長時間穩定運行。
[0015]以上是本發明專利優選的實施例，本發明的保護范圍并不僅局限于上述實施例，在本發明的實質范圍內進行的任何改進、替換工藝方案均在本發明的保護范圍。
【主權項】
1.一種生物滴濾器對廢氣中疏水性正己烷的強化去除方法，其特征在于：包括以下步驟：在填料填裝至生物滴濾器之前將填料浸泡在活性污泥中，使微生物附著在填料上，然后將填料置于生物滴濾器中，并通入低濃度正己烷氣體對填料上的微生物進行馴化。馴化階段結束后，將正己烷廢氣濃度增加到一定的濃度范圍，并將表面活性劑添加至無機營養液中，與營養液一起通過噴淋裝置均勻分布在床層填料上。生物滴濾器內的微生物以疏水性的正己烷為唯一碳源，通過生物降解將其轉化為C02，H2O和細胞質，從而完成對廢氣中疏水性正己烷的降解。2.根據權利要求I所述的一種生物滴濾器對廢氣中疏水性正己烷的強化去除方法，其特征在于所述的表面活性劑為陰離子表面活性劑十二烷基磺酸鈉（SDS)，其濃度控制在79 ?158mg/L03.根據權利要求I所述的一種生物滴濾器對廢氣中疏水性正己烷的強化去除方法，其特征在于所述的廢氣中正己烷的濃度范圍為600?800mg/m3。4.根據權利要求I所述的一種生物滴濾器對廢氣中疏水性正己烷的強化去除方法，其特征在于所述的營養液的噴淋量為3. 84?5. 76L/d，噴淋周期為每隔2?4min，噴淋2?4s。5.根據權利要求I所述的一種生物滴濾器對廢氣中疏水性正己烷的強化去除方法，其特征在于廢氣中正己烷在生物滴濾器內的停留時間為7. 5?30s。
【專利摘要】本發明屬于揮發性有機廢氣的生物過濾技術領域，公開了一種生物滴濾器對廢氣中疏水性正己烷的強化去除方法。本方法采用污水處理廠氧化溝內活性污泥對生物滴濾器進行接種，以低濃度正己烷氣體對裝置內微生物進行馴化，馴化成功后將正己烷濃度增加到一定范圍，并在營養液中加入陰離子表面活性劑十二烷基磺酸鈉(SDS)。利用表面活性劑的增溶作用促進疏水性有機污染物在氣-液或氣-生物膜之間的傳質過程，從而增強疏水性有機廢氣的生物可利用性，提高其降解效率。本發明能夠在不改變生物滴濾器裝置及其操作條件的情況下，提高生物滴濾器對廢氣中疏水性正己烷的降解效率，具有運行費用低，操作簡單，環境友好、操作維護方便等特點。
【IPC分類】B01D53/72, B01D53/84
【公開號】CN105233663
【申請號】CN201510581436
【發明人】楊春平, 程燕, 嚴洲, 何慧軍, 曾光明, 劉紅玉, 焦盼盼, 文珊, 仇璐
【申請人】湖南大學
【公開日】2016年1月13日
【申請日】2015年9月14日