基于生物质填料的生物滴滤塔对甲苯废气净化效果的影响

曹旭

摘 要：在进气流量为0.2m3/h、质量浓度小于1000mg/m3的试验范围内，选取废核桃壳和废榛子壳作为反应器的生物质填料，选择甲苯为VOCs的目标污染物。研究生物滴滤塔对甲苯的降解性能，分析质量浓度、填料分布对降解能力的影响。

关键词：生物质填料；生物滴滤塔；甲苯

中图分类号：X505 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20170732083

随着工业企业的发展，VOCs已成为主要的大气污染物。在我国，《中华人民共和国大气污染防治法》要求工业生产中产生的可燃气体应回收利用；《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）对甲苯、二甲苯、苯、甲醛、乙醛、甲醛等有机废气进行排放浓度和排放速率的限定；《挥发性有机物（VOCs）污染防治技术政策》（公告 2013年 第31号）也提出了生产VOCs物料和含VOCs产品的生产、储存运输销售、使用、消费各环节的污染防治策略和方法。[1]

本研究以代表性VOCs甲苯废气作为目标污染物，利用废榛子壳和废核桃壳组成生物质填料，采用生物滴滤塔对甲苯进行净化处理，为生物滴滤塔的优化性能提供技术支持。

1 实验装置

生物滴滤塔分3层，层间间隔10cm。实验采用下进气方式操作，气态VOCs动态配制[2]，通过气、液转子流量计进行气体和液体流量的控制。室温条件下，甲苯进气浓度控制在1000mg/m3以内，气体流量为0.2m3/h，湿度为20%～60%。

为提高实验准确性，研究前首先对整套装置进行检漏工作。利用肥皂液涂在生物滴滤塔各接头、封口处，启动装置的通气系统，观察有无气泡产生，无气泡出现即说明系统无漏气，可进行下一步操作[3、4]。

2 结果与分析

2.1 甲苯入口浓度对净化效果的影响

在温度为25℃、气体流量为0.2m3/h、湿度为40%、进气浓度在75 mg/m3～1000mg/m3的条件下，甲苯入口浓度与净化效率的关系如图1所示。

由图1可知，在温度为25℃，气体流量0.2m3/h、濕度40%、废气浓度在75mg/m3～1000mg/m3的实验范围内，随着入口甲苯浓度的增加，净化效率逐渐降低。当甲苯入口浓度低于300mg/m3时，净化效率基本维持在99%以上，处理效果较好；当甲苯入口浓度大于600mg/m3时，净化效率与低浓度时相比有较大幅度下降，这主要是因为在生物滴滤塔中，甲苯收到微生物的降解，在低浓度时微生物对其有一定的去除效率，但随着进口浓度的增加，微生物承载负荷逐渐增加，单位时间内微生物降解甲苯的量增加，但当浓度达到一定数值时，生物滴滤塔系统降解能力将受到限制，使得塔内的甲苯气体不能被完全降解，进而净化率逐渐降低。

2.2 填料分布对生物滴滤塔净化效果的影响

在温度为25℃、气体流量为0.2m3/h、湿度为40%、进气浓度在75 mg/m3～1000mg/m3的条件下考察填料分布对净化效率的影响。本研究的生物滴滤塔填料共分3层，将3层填料分别调换次序进行研究。第1组组合为生物滴滤塔内全部采用废榛子壳和废核桃壳完全混合的方式进行试验；第2组组合由上至下3层依次为废榛子壳层-废核桃壳层-二者混合层进行试验；第3组组合由上至下3层依次为废核桃壳层-废榛子壳层-二者混合层进行试验；第4组组合由上至下3层依次为二者混合层-废核桃壳层-废榛子壳层进行试验。

如图2所示，当废榛子壳与废核桃壳混合设置于3个填料层时，甲苯气体的净化效率最高；当两种填料分开布置时净化效率基本无差异，但均比混合布置的净化效率要低。上述现象主要是由于当填料混合分布时，微生物生长所需的营养成分更能够均匀分布，利于除甲苯微生物生长于繁殖。

3 结论

本研究利用实验室规模的生物滴滤塔，采用生物质填料对甲苯废气进行净化研究，结合实际对反应过程中的各项工艺参数进行优化，研究结果表明：

系统在进气浓度低于600mg/m3时有较高净化效率，但随着进气浓度增加，系统整体净化效果不明显。

废榛子壳与废核桃壳混合于反应系统作为生物滴滤塔的填料时，净化效率优于二者单独设置，说明废榛子壳与废核桃壳的营养物质可以互补，利用处理甲苯废气的微生物生长，以提高净化效率。

参考文献

[1]吴卫军.生物过滤法净化苯、甲苯和二甲苯混合废气的试验研究[D].西安：西安建筑大学，2005.

[2]王丽萍，周敏，何士龙，等.高性能生物滴滤器净化甲苯气体的试验研究[J].环境工程，2004，22（3）：73-75.

[3]尚魏，王启山，石磊.恶臭污染控制测试与控制技术[M].北京：化学工业出版社，2004：121-127.

[4]朱亚中.基于包埋功能微生物填料的生物过滤塔净化甲苯废气研究[D].郑州：郑州大学：2016.

[5]吴卫军.生物过滤法净化笨、甲苯和二甲笨混合废气的试验研究[D].西安：西安建筑大学，2005.endprint