离心萃取机净化二氯甲烷废气的实验研究
摘要:在Φ50mm生物滴滤池内进行了二氯甲烷废气净化的实验研究.由工厂活性污泥经驯化培养得到菌种，进一步接种、在填料表面挂膜，接种和挂膜约需30 d.滴滤池内装填聚丙烯散堆填料，废气和循环液在滴滤池内逆流操作，循环液pH值为7.0±0.5,温度维持在28.5±2℃的条件下，生物膜系统能较好地适应进口浓度的变化.在气体空床停留时间为15. 7 s、二氯甲烷进口浓度为0. 7 ~ 3. 12g/m³的范围内，去除效率为72% ~99. 1%。滴滤池中的酸性环境对二氯甲烷的降解具有明显抑制作用.离心萃取机净化二氯甲烷废气的实验研究|萃取槽
多年以来，二氯甲烷一直被认为是非生物降解性物质，在水体环境中到处存在.直至后来人们通过实验证明了二氯甲烷可以被生物膜降解、被活性污泥矿化，相关的研究才得以进一步开展，其降解的机理是在谷肤甘肤二氯甲烷脱卤酶作用下产生CH3OH和HCl国外Ikatsu,Ottengraf, Hatmans和Diks等在此方面做了大量的研究工作.其中，Hatmans等问的研究表明，用比较简单的生物滤器处理废气中的二氯甲烷在技术上是可行的，当气体空床停留时间(empty bed residence time, EBRT)为9. 6s时，其实验室去除率为57.0%，而当EB RT为20. 8 s时，其实验室去除率可达85. 0%左右;Young-Sook等，也指出，较高的液相回流率和自动、准确的控制pH值是生物滴滤池稳定运行的关键因素.但国内鲜见相关的研究报道。
在最近10年中，生物滤池因其较低的运行费用和较好的安全性，在废气治理方面越来越受到重视。但是，这种生物滤池有一个很大的局限是，在运行中卤代烃类化合物降解后会产生大量酸性物质，进而导致生物活性的降低.离心萃取机净化二氯甲烷废气的实验研究|萃取槽
针对上述情况，本文开展了采用生物滴滤池净化处理二氯甲烷废气的实验研究，建立了一个与生物滤池颇为类似的反应器，不同之处是，液相通过泵来循环，以此可灵活地调节液相的 pH值和营养物浓度.
1实验与方法
1. 1微生物
研究中所用的假单胞杆菌属GD 11菌株为某制药厂生化曝气池活性污泥驯化而得。
2生长条件和培养基
无机盐培养基
1. 3生物滴滤池
实验装置流程如图1所示.在Φ50mm X750 mm的有机玻璃生物滴滤池内，随机装填聚丙烯填料，填料层高度为400 m m，填料的几何比表面积为118㎡/m³.距塔底120mm的支撑扳是直径50mm、开孔径3mm的不锈钢板，孔间距为3mm;填料层顶部平置一直径50mm、孔径3mm、孔间距3mm的铝制平板，这种结构可使液体的径向分布良好.混合液贮槽中的液体经泵提升后循环，流量通过截止阀控制，采用量程为1. 0一100L/h的转子流量计测量流量.循环液的pH值由NaOH (4kg/m³)和K2HPO4(1kg/m³)溶液调节，并采用pH自动调节器监控，通常的实验条件是pH值7. 0士0. 5，温度28. 5士2℃.
实验采用逆流操作，液体由循环泵提升至滤池顶部，由池顶向下喷淋到填料上，在填料层内自上而下流动，最后经池底回流至贮槽内，完成整个循环.模拟气体由空气和二氯甲烷混合得到，然后引入塔底，在上升过程中与填料表面的生物膜接触，经气液相间的传质，二氯甲烷在液相(或固体表面生物层)被微生物吸附降解，净化后的气体从池顶部排出.离心萃取机净化二氯甲烷废气的实验研究|萃取槽
二氯甲烷模拟气体是由空气按一定速度通过装有液相二氯甲烷的缓冲罐而得到.缓���罐的温度为20℃时，二氯甲烷的蒸发速度为1~15g/h.当气流量0. 14m³/ h时，二氯甲烷蒸发速度为3. 84g/ h，这个值和20℃二氯甲烷分压值47. 2P a非常接近，当气流量为0. 05 ~0. 25m³/h时，进气中二氯甲烷的浓度与空气的流量几乎成线性关系.
1. 4分析方法
采用102GD型气相色谱仪热导监测器检测.载气为氢气，柱温70狱检测温度90℃桥电流200mA.二氯甲烷在柱中的保留时间为8. 02min .
2结果与讨论
2. 1生物滴滤池稳态过程研究
假单胞菌属中的GD11菌种经无机盐培养基中添加二氯甲烷0.2%(V/V)分批培养后，进行填料层接种，接种液48 L，接种量为其20%左右.为了保证菌体在填料层中生长，每周必须添加营养液A和NaOH/K2HPO4.
成(挂)膜过程中每天测定二氯甲烷去除率、NaOH消耗量及填料层压降.挂膜7 d,在填料和塔壁接触的区域内有土色的菌膜;挂膜20d,填料已均匀挂上一层土色的生物膜;挂膜30d,部分生物膜颜色加深为深褐色.
图2为生物滴滤池在EB RT 15. 7s、二氯甲烷浓度0. 7 ~ 3. 12g/m³下，2个月运行过程中二氯甲烷去除率的动态变化情况.生物膜稳定后(约30 d)，二氯甲烷去除率为72. 0%一99. 1%.
此外，实验发现间断数天后，再次通入含二氯甲烷的气体，系统很快恢复原来的去除效率，这对有些工业废气需要间歇治理是非常重要的.当不加入NaOH时，pH值会降至3. 5，滴滤日一恢池去除二氯甲烷的性能同时亦急剧下降;一pH调回至7. 0±0. 5，其性能数天后又得到.因此整个系统较为稳定，动态负荷适应性较复强
2. 2二氯甲烷沿滴滤池填料层轴向浓度分布
实验测定了生物滴滤池中不同进气浓度下的污染物沿填料层分布情况.实验中，EBRT为15. 7、进口浓度分别控制在0.70、2. 33、 3. 12g/m³
图3所示的气相浓度分布曲线描述了3个不同进口浓度二氯甲烷的去除情况.在低浓度(0. 70g/ m³)下，经过400mm填料层可以得到99. 1%的去除率，而对于浓度3. 12g/m³，同样的EB RT下，去除率仅为72%.这表明，对不同进口浓度的废气，要得到同样低的出口浓度，则需增加填料层高度或进行几个滴滤池串联来达到.离心萃取机净化二氯甲烷废气的实验研究|萃取槽
2.3去除负荷随EB RT的变化关系
图4给出了3个不同进口浓度下生物滴滤池去除负荷随EBRT的变化情况.
从图4可以看出，EBRT对不同进口浓度废气去除负荷的影响不同.对低浓度气流(0.70g/m³)，去除负荷随EBRT减少而明显增加;而对于高浓度气流(3. 12g/m³，去除负荷随EB RT减少而增加，但EB RT减少至一定范围(如小于15. 4s，去除负荷基本趋于饱和，在EB RT为15.4s时，去除负荷达506. 5g/ m³·h)，当EB RT降至11. 8s时，去除负荷为513. 7g/ (m³·h ).分析原因，主要是生物滴滤池去除废气中有机物受2方面影响:有机物从气相到液相的传质和微生物对有机物的降解.由实验结果可知，对于低浓度气流，去除负荷小，微生物降解能力富余，表现出高去除效率(EB RT11. 8s时去除率97.6%)，与微生物降解相比，传质速率成为影响去除负荷高低的主要因素;而对高浓度气流，去除负荷高，微生物降解能力无富余，表现出低去除效率(CEBRT 11. 8s时去除率45. 1%)，出现去除负荷饱和的情况，此时微生物降解速率成为影响去除率高低的主要因素.离心萃取机净化二氯甲烷废气的实验研究|萃取槽
2. 4温度对去除负荷的影响
