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本文首先综述了国内外关于利用生物法净化低浓度有机废气(VOCs)的研究现状,其中重点论述了利用生物法净化含有甲苯的低浓度有机废气(VOCs)的原理、净化过程、目前存在的问题等相关内容。含有苯、甲苯等的低浓度有机废气(VOCs)(其浓度一般小于3000mg/m<3>)给人体和环境造成了很大危害,它们具有分布广、种类多、影响大、无回收利用价值、难降解等特点。近年来,低浓度有机废气的污染出现了日益严重的趋势,传统的处理方法(吸收法,吸附法,燃烧法和冷凝法等)主要是用来净化高浓度的有机废气,而对于低浓度的VOCs若仍用传统的净化方法,则处理难度大,效果不佳,费用高且会产生二次污染,至今在国内外仍是一个尚未得到很好解决的难题。
本课题就是基于上述原因,选用了甲苯作为难溶水的有机废气的代表物,研究生物滴滤塔的性能。本研究从适宜菌种的驯化、培养、分离和提纯以及菌种的降解性能和一些酶学特性,以及填料的选择、在生物滴滤塔中的传质和一些因素对生物滴滤塔的影响两方面入手,以期提高生物滴滤塔的性能。本实验的研究主要分为以下几个阶段:第一个阶段研究了甲苯降解菌的分离筛选和鉴定,经过实验研究发现假单胞菌具有较强的降解有机污染物中芳香化合物的能力;第二个阶段对假单胞菌降解甲苯的途径进行了研究,实验研究发现假单胞菌降解甲苯的途径为甲苯的顺-甲苯二氢二醇途径;第三个阶段开展了对陶瓷球生物滴滤塔净化甲苯废气的研究,采用陶瓷球作为生物滴滤塔的填料,将驯化后的菌种对生物滴滤塔进行挂膜,研究了启动挂膜成功的几个主要因素和挂膜成功后运行时,比较了几个主要参数对两种不同直径的陶瓷球填料的生物滴滤塔净化效率的影响。我们通过实验观察发现,在挂膜初期进口甲苯浓度对挂膜有很大的影响,在挂膜初期时,进口甲苯浓度应该保持适中,在挂膜完成后,在运行生物滴滤塔净化甲苯废气时,主要考察了气体流量、液体流量、进口甲苯浓度对净化效率的影响。发现液体流量和气体流量对滴滤塔的净化效率有很大的影响,一般情况下,净化效率与液体流量是成反比的;但在大的气体流量下,液体流量过小会造成填料床的局部干涸,使净化效率降低。