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生物滴滤器降解氯苯废气的动力学模型研究

中国矿业大学学报 2023年第1期52卷 199-208页

作者：刘燕泽华王丽萍申佳伟姚贞先伍林中国矿业大学环境与测绘学院江苏徐州221116

本文以气-液相间传质与生物降解过程的有机结合为基础,建立生物滴滤器(BTF)净化有机废气的气-液-生物膜三相稳态动力学模型;模拟不同工况下BTF对氯苯废气的降解过程并加以验证.试验结果表明:前期研究获得的混合菌对氯苯的降解行为符合Mi... 详细信息

本文以气-液相间传质与生物降解过程的有机结合为基础,建立生物滴滤器(BTF)净化有机废气的气-液-生物膜三相稳态动力学模型;模拟不同工况下BTF对氯苯废气的降解过程并加以验证.试验结果表明:前期研究获得的混合菌对氯苯的降解行为符合Michaelis-Menten方程,最大比降解速率ν_(max)=0.165 g/(g·h^(3));BTF稳定运行期不同进气质量浓度(ρ_(in))与空床停留时间(TE)下试验值与三相模型预测值吻合度较高,ρ_(in)>0.25 g/m^(3)时,二者平均偏差为4.56%;在进气负荷小于80 g/(m^(3)·h)时,该模型可较好地模拟BTF对有机废气的净化过程.运用该模型对不同工况下沿填料层高度氯苯的质量浓度进行预测,可有效指导BTF的设计和净化性能的预测.

关键词：生物滴滤器氯苯三相动力学模型低表面流速

Fe_(3)O_(4)-H_(2)O_(2)强化生物滴滤器净化氯苯的作用机制

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中国矿业大学学报 2022年第6期51卷 1209-1221页

作者：赵雅琴朱宁王丽萍戴雨帆中国矿业大学环境与测绘学院江苏徐州221116

因常规生物滴滤器(BTF)难以净化氯化挥发性有机化合物(Cl—VOCs),本文采用聚氨酯海绵负载Fe_(3)O_(4)为填料,添加微量H_(2)O_(2)进行化学预氧化,研究强化BTF工艺净化氯苯的性能与机制.结果表明:负载Fe_(3)O_(4)后填料表面粗糙,微生物生... 详细信息

因常规生物滴滤器(BTF)难以净化氯化挥发性有机化合物(Cl—VOCs),本文采用聚氨酯海绵负载Fe_(3)O_(4)为填料,添加微量H_(2)O_(2)进行化学预氧化,研究强化BTF工艺净化氯苯的性能与机制.结果表明:负载Fe_(3)O_(4)后填料表面粗糙,微生物生长均匀;添加H_(2)O_(2)促进了生物膜中蛋白质的合成与分泌和羟基基团的生成.在进气氯苯质量浓度为600 mg/m^(3)、进气负荷为24 g/(m^(3)·h)、停留时间为90 s的条件下,当n(H_(2)O_(2))∶n(氯苯)=0.10时,强化BTF工艺对氯苯的去除率、去除负荷和矿化率最高,此时三者的值分别为92.26%,22.87 g/(m^(3)·h)和49.75%,这明显优于未添加H_(2)O_(2)的情况(去除率、去除负荷和矿化率分别为77.98%,19.11 g/(m^(3)·h)和9.95%).在Fe_(3)O_(4)-H_(2)O_(2)强化BTF中,类Fenton反应生成·OH加速氯苯氧化,主要中间产物为邻氯苯酚和邻苯二酚;1,2-双加氧酶主要作用于邻位开环途径,促进后续生物降解.

关键词：氯苯生物滴滤器 Fe_(3)O_(4)-H_(2)O_(2) 矿化率邻位开环

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鼠李糖脂添加下生物滴滤器净化氯苯废气性能

中国矿业大学学报 2022年第2期51卷 401-410页

作者：刘燕泽华王丽萍申佳伟李丹中国矿业大学环境与测绘学院江苏徐州221116

采用生物滴滤器(BTF)净化模拟氯苯废气,考察不同工况下的净化性能及鼠李糖脂(RL)添加下生物膜特性.结果表明:BTF中群落结构稳定,变形杆菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、放线菌门(Actinobacteria)为优势菌门(相对丰度占... 详细信息

采用生物滴滤器(BTF)净化模拟氯苯废气,考察不同工况下的净化性能及鼠李糖脂(RL)添加下生物膜特性.结果表明:BTF中群落结构稳定,变形杆菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、放线菌门(Actinobacteria)为优势菌门(相对丰度占比88.4%).BTF性能在添加RL质量浓度为80 g/L时强化作用最佳,去除率和去除负荷较未添加时的58%,35 g/(m^(3)·h)增至81%,49 g/(m^(3)·h).胞外聚合物(EPS)中蛋白质(PN)和多糖(PS)在RL质量浓度为100 mg/L时最高,m(PN)∶m(PS)由0.60增至0.84;EPS电负性降低促进生物膜的形成,细胞表面相对疏水性提高了35%,氯苯生物可得性相应提高;傅里叶红外光谱(FTIR)分析中官能团与其吸收峰的偏移及强度的改变,也证实RL促进PN与PS的合成与分泌,从而强化生物膜对氯苯的去除.

关键词：生物滴滤器氯苯混合降解菌系鼠李糖脂 EPS 表面相对疏水性

Fe_(3)O_(4)负载填料强化生物滴滤器净化氯苯性能研究

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环境科学与技术 2022年第11期45卷 128-138页

作者：滕乐朱宁王丽萍中国矿业大学环境与测绘学院江苏徐州221116

文章采用共沉淀法制备负载Fe_(3)O_(4)的聚氨酯海绵填料,考察生物滴滤器(BTF)不同条件下净化氯苯废气的性能和微生物群落变化。结果表明,负载Fe_(3)O_(4)后,BTF系统第18天启动完成,比未负载的缩短7 d;停留时间90、60、30 s时,BTF系统最... 详细信息

文章采用共沉淀法制备负载Fe_(3)O_(4)的聚氨酯海绵填料,考察生物滴滤器(BTF)不同条件下净化氯苯废气的性能和微生物群落变化。结果表明,负载Fe_(3)O_(4)后,BTF系统第18天启动完成,比未负载的缩短7 d;停留时间90、60、30 s时,BTF系统最大去除负荷分别为28.39、38.20和57.87 g/(m^(3)·h),比未负载的相应提高了25.68%、50.63%、73.63%;BTF停运7 d后系统性能在第5天完全恢复。负载Fe_(3)O_(4)后填料表面变得粗糙,微生物生长均匀;高通量测序表明,运行80 d后BTF中优势菌种占比上升明显,系统内优势菌门为变形菌门、拟杆菌门、放线菌门,优势菌属为罗河杆菌属、假单胞菌属;负载Fe_(3)O_(4)后,微生物群落中菌种组成向具有强降解能力的优势菌种转化,提高BTF净化性能。

关键词：氯苯生物滴滤器 Fe_(3)O_(4) 微生物群落净化性能

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生物滴滤器净化甲苯废气的工艺性能研究

中国矿业大学学报 2005年第6期34卷 712-715页

作者：周敏华素兰王丽萍宋宁宁中国矿业大学化工学院江苏徐州221008 中国矿业大学环境与测绘学院江苏徐州221008

研究了生物滴滤器对甲苯废气(VOCs代表)的净化性能及其影响因素.小型生物滴滤器实验结果表明,实验条件下净化效率随进气甲苯浓度的增大而减小;生化去除量(EC)则随进气甲苯浓度的增大而增大;停留时间越长,净化效率越高.当空床停留时间(EB... 详细信息

研究了生物滴滤器对甲苯废气(VOCs代表)的净化性能及其影响因素.小型生物滴滤器实验结果表明,实验条件下净化效率随进气甲苯浓度的增大而减小;生化去除量(EC)则随进气甲苯浓度的增大而增大;停留时间越长,净化效率越高.当空床停留时间(EBRT)10 s甲苯质量浓度在184～1 223 mg/m3时,对应的生化去除量保持在62.4～190.7 g/(m3*h);当甲苯进气质量浓度处于600 mg/m3以下时,只要EBRT达到30 s时,净化效率可达到90.0%以上;当甲苯进气处于600～1 300 mg/m3质量浓度范围时,需要通过生物滴滤器串级运行或采用活性炭吸附预处理而不是单纯依靠增加气体在生物滴滤器内的停留时间来达到60 mg/m3排放要求.实际工艺系统对于难溶于水的气体如甲苯,表面液体速度可控制在1.0 m/h的较低值以内.

关键词：生物滴滤器甲苯去除能力去除率表面液体流速

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生物滴滤器处理间二氯苯废气的性能分析

环境工程学报 2020年第2期14卷 448-456页

作者：李悦许琦杨百忍丁成李朝霞王丽萍杨帅顾於凡常州大学环境与安全工程学院常州213164 盐城工学院环境科学与工程学院盐城224051 中国矿业大学环境与测绘学院徐州221116

从土壤中筛选1株能够降解间二氯苯能力的菌株,鉴定为土壤短芽孢杆菌(Brevibacillus agri),该优势菌最佳生长条件为:降解时间48 h,菌液接种量10%,pH=7,温度25℃。以间二氯苯为模拟有机废气,采用生物滴滤器接种土壤短芽孢杆菌的方法对其... 详细信息

从土壤中筛选1株能够降解间二氯苯能力的菌株,鉴定为土壤短芽孢杆菌(Brevibacillus agri),该优势菌最佳生长条件为:降解时间48 h,菌液接种量10%,pH=7,温度25℃。以间二氯苯为模拟有机废气,采用生物滴滤器接种土壤短芽孢杆菌的方法对其进行生物处理。结果表明,在空床停留时间为90 s、进气浓度为1 000 mg·m^-3、进气负荷为60 g·(m^3·h)^-1条件下,间二氯苯的去除率可以维持在85%以上。生物滴滤器稳定运行后,菌体表面官能团发生改变,通过傅里叶红外光谱和X射线光电子能谱分析发现,菌株通过逐步加氧羧化后开环降解间二氯苯;对菌株再进行16S rRNA基因序列的同源性分析发现,生物膜中Brevibacillus agri占比达69.39%,并可以良好生长。研究可为间二氯苯的工业化处理提供参考。

关键词：间二氯苯土壤短芽孢杆菌官能团生物滴滤器生物处理

Fe3O4-异相类芬顿强化生物滴滤器净化氯苯的性能与机理

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Fe3O4-异相类芬顿强化生物滴滤器净化氯苯的性能与机理

作者：朱宁中国矿业大学

学位级别：硕士

挥发性有机化合物(VOCs)产生臭氧、细颗粒物(PM2.5)等光化学烟雾的前驱体,是国家重点控制的大气污染物。生物滴滤器(BTF)由于具有反应条件温和、环境友好、成本低和抗负荷冲击能力强等优点,在VOCs的净化方面越来越受到重视。但是难降解... 详细信息

挥发性有机化合物(VOCs)产生臭氧、细颗粒物(PM2.5)等光化学烟雾的前驱体,是国家重点控制的大气污染物。生物滴滤器(BTF)由于具有反应条件温和、环境友好、成本低和抗负荷冲击能力强等优点,在VOCs的净化方面越来越受到重视。但是难降解类氯化挥发性有机化合物(Cl-VOCs)为疏电子苯环,其生物降解速率低,限制其在BTF中的工业化应用,因此,使用化学预氧化与生物降解相结合的工艺,可改善BTF净化Cl-VOCs的生物降解性和提高性能,研究具有重要意义。本研究以氯苯为模式污染物,聚氨酯海绵负载FeO作为填料,在不同进气负荷和空床停留时间的BTF系统中,研究加入微量双氧水(HO)化学预氧化与BTF生物降解相结合的工艺净化氯苯的工艺性能、过程与机理,同时考察BTF停运恢复性能及其调控等。主要研究结果如下:(1)负载FeO的BTF系统在第18d时启动成功,比未负载FeO的缩短7d。空床停留时间分别为30s、60s、90s时,BTF系统的最大去除负荷分别为57.87g/(m·h)、38.20 g/(m·h)、28.39 g/(m·h)。加入微量双氧水,在n(HO):n(氯苯)为0.10时,BTF系统的去除率、去除负荷和矿化率均达到最大值92%、22.87g/(m·h)、49%,较未添加双氧水时分别提高了14.28%、2.91 g/(m·h)、39.8%。过氧化物酶活性随HO浓度的增加呈现先增大后下降的趋势,且在n(HO):n(氯苯)为0.10时达到最大值84.7 U/(g·min)。(2)负载FeO后,填料表面的Fe元素主要是以Fe(II)和Fe(III)两种氧化态存在,填料表面粗糙,微生物附着生长均匀;未负载FeO的填料表面光滑,微生物容易成团附着生长。BTF不同高度层的Zeta电位,均在35d～66d中增大、66d～98d中减小。EPS内蛋白质的量在35d～98d中逐渐上升,98d时达到最大值25 mg/L。(3)添加微量双氧水后,生物膜表面部分官能团氢键、酞胺和羟基的出现表明,双氧水能够促进生物膜中蛋白质的合成分泌和羟基基团的出现;酚类和卤代烃的出现表明,反应产生的·OH加速氯苯的开环氧化,促进后续的生物降解。降解过程中1,2双加氧酶发挥主要作用,开环途径是邻位开环。GC和GC-MS检测发现,降解氯苯的中间产物主要是邻氯苯酚和邻苯二酚。(4)挂膜结束后,循环液中的溶解氧含量从35d的7.6 mg/L快速下降到44d的6.8 mg/L。添加微量双氧水后,溶解氧浓度值有明显的上升,在第85d时达到最高值9.7 mg/L。但是由于生物膜表面部分微生物不适应双氧水带来的刺激而死亡,导致BTF内的生物量由66d时的57.50 mg·g减少为86d时的39.31 mg·g。停运恢复后,负载FeO的BTF系统在第5d去除率达到85.55%时恢复到停运前的性能,比未负载FeO的缩短2d。(5)16S r RNA测序结果表明,添加微量双氧水后的优势菌门主要是变形菌门、拟杆菌门和放线菌门,优势菌属主要是假单胞菌属、罗河杆菌属和Arachidicoccus,这些都是具有强降解能力的菌种。该论文有图33幅,表13个,参考文献128篇

关键词：氯苯生物滴滤器异相类芬顿矿化率邻位开环

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苯系混合气体生物滴滤器非稳态工况性能

环境科学 2005年第1期26卷 16-19页

作者：羌宁季学李都基峻何坚同济大学环境科学与工程学院污染控制与资源化国家重点实验室上海200092

用以纤维附着活性炭 (ACOF)和不锈钢丝网为载体材料的气体生物滴滤器 (BTF)进行了净化TEX(甲苯、乙苯和二甲苯 )混合气体的负荷冲击和闲置恢复运行 .负荷冲击实验表明 ,在最大消除能力范围以内 ,污染负荷加倍后 ,起始阶段净化效率下降 2... 详细信息

用以纤维附着活性炭 (ACOF)和不锈钢丝网为载体材料的气体生物滴滤器 (BTF)进行了净化TEX(甲苯、乙苯和二甲苯 )混合气体的负荷冲击和闲置恢复运行 .负荷冲击实验表明 ,在最大消除能力范围以内 ,污染负荷加倍后 ,起始阶段净化效率下降 2 0 %左右 ,但 2d后就基本恢复原有效率 .闲置恢复实验表明 ,8～ 12h的停运闲置对设备的性能基本无影响 ;2d闲置停运后 ,恢复开机时性能下降 2 0 %左右 ,但在 4～ 6h内便能恢复 ;2 9d的闲置对设备的性能影响较大 ,恢复开机时性能下降 70 %～ 80 % ,需 10d左右的时间才能基本恢复 .结果表明 ,采用ACOF和不锈钢丝网的BTF具较好的抗负荷变化及缓冲能力 .

关键词：生物滴滤器非稳态工况 TEX VOCs

生物滴滤器净化低浓度甲苯废气的非稳态工况研究

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环境污染治理技术与设备 2005年第12期6卷 48-51页

作者：王娟钟秦南京理工大学化工学院南京210094

生物法处理大气污染物时,经常会遇到条件波动或污染物间歇排放等非稳态工况.在不同非稳态条件下,考察了甲苯废气间歇排放对生物滴滤器净化性能的影响.实验方案分3种情况:无甲苯废气排放、无循环液供应或同时没有甲苯废气和循环液的供应... 详细信息

生物法处理大气污染物时,经常会遇到条件波动或污染物间歇排放等非稳态工况.在不同非稳态条件下,考察了甲苯废气间歇排放对生物滴滤器净化性能的影响.实验方案分3种情况:无甲苯废气排放、无循环液供应或同时没有甲苯废气和循环液的供应.间歇排放时间从2～47 d不等.结果表明,不管何种形式的停运或故障,甲苯净化能力4 d以内基本不下降;停运时间超过5 d,则甲苯去除能力严重下降,仅为原来的1/3～1/2;停运时间在10 d以内,24 h内即可恢复,47 d的长期停运,3 d内也可恢复净化能力.

关键词：生物滴滤器挥发性有机化合物甲苯非稳态停运恢复