一种耦合菌生物滤床处理硝基苯废气的方法技术

本发明专利技术涉及一种耦合菌生物滤床处理硝基苯废气的方法，以聚氨酯泡沫为填料，以硝基苯废水处理厂好氧活性污泥为接种菌种，调节营养液pH值至5.0，构建真菌‑细菌耦合生物滤床。真菌可通过菌丝与硝基苯废气直接接触，较好地克服了疏水性VOCs在传统细菌滤床中传质效率不高的问题。同时，基于细菌的高生物多样性和矿化能力，可将真菌代谢产物进一步矿化成二氧化碳和水。当硝基苯浓度为300‑500mg m

Method for treating nitrobenzene waste gas by coupling bacteria biological filter bed

The invention relates to a method for coupling biological filter for the treatment of nitrobenzene waste gas, using polyurethane foam as filler in nitrobenzene wastewater treatment plant aerobic activated sludge for inoculation, adjusting the pH value of nutrient solution to 5, construction of coupling biofilter bacteria fungi. Through direct contact with mycelium and nitrobenzene waste gas, fungi can overcome the problem of low mass transfer efficiency of hydrophobic VOCs in conventional bacterial filter bed. At the same time, based on the high biological diversity and mineralization ability of bacteria, the fungal metabolites can be further mineralized into carbon dioxide and water. When the concentration of nitrobenzene was 300 500mg M

【技术实现步骤摘要】
一种耦合菌生物滤床处理硝基苯废气的方法
本专利技术涉及疏水性VOCs处理的生物过滤
，具体涉及一种耦合菌生物滤床处理硝基苯废气的方法。
技术介绍
VOCs是挥发性有机化合物(volatileorganiccompounds)的英文缩写，是指活泼的一类挥发性有机物。VOCs本身具有危害性，如苯系物、甲醛等可致癌，同时VOCs也是光化学烟雾的前驱体，会生成O3和过氧乙酰硝酸酯等二次污染物，对雾霾的产生也起到了至关重要的作用。2013年9月国务院印发《大气污染防治行动计划》，简称大气十条，其中明确指出要推进挥发性有机物污染治理。2015年8月新修订的《大气污染防治法》首次将挥发性有机物(VOCs)纳入监管范围。石化行业是我国VOCs排放的重要来源之一，其排放量约占VOCs人为源总排放量的14.5％。且石化行业排放的VOCs成分复杂，既含亲水性VOCs，又含疏水性VOCs，危害大，亟需开展治理。2014年12月，环境保护部发布《石化行业挥发性有机物综合整治方案》，石化行业的挥发性有机物治理工作率先开展，提出2017年石化行业VOCs排放总量降低30％以上。同时，随着人们环保意识的不断增强和环保法制的不断健全，VOCs的工业无组织排放将会面临严格的法律约束。相较其他VOCs治理技术(如吸附技术、催化燃烧技术、等离子体技术等)，生物技术已被公认为是一种处理低浓度、高风量VOCs最为高效、低成本、环境友好的技术。传统的生物滤床技术主要是利用细菌降解亲水性VOCs，气相污染物首先溶解于液相营养液中，然后与负载在填料表面的生物膜相接处，进而被细菌吸附、代谢，转变成二氧化碳、水和新生生物膜，影响污染物去除效率的关键过程是污染物从气相向液相的转移。但是由于疏水性VOCs由气相到液相的传质速率限制，使得传统生物滤床降解效果不好。1985年《Science》首次报道白腐真菌Phanerochaetechrysosporium(以下为P.chrososporium)的降解作用以来，应用真菌生物滤床降解VOCs废气的研究被陆续报道。真菌反应器可以很好的解决疏水性VOCs(亨利常数>1)在液相中传质效率低的问题。真菌具有气生菌丝结构和巨大的比表面积，使得其更加容易从气相中吸附污染物。同时，与细菌比较而言，真菌还可以忍受低pH值和饥饿等极端条件。但真菌反应器自身也存在缺点，与好氧细菌生物滤床相比代谢速率低，使得真菌滤床启动周期比较长。真菌滤床还具有生物多样性差、易染菌等缺点。此外，由于它的丝状结构，使得反应容易造成堵塞，这些因素制约着真菌滤床在VOCs废气处理中的应用。综上所述，无论是细菌生物滤床亦或是真菌生物滤床在处理疏水性VOCs废气时均存在各种各样的问题，严重制约了生物过滤技术在治理疏水性VOCs领域的推广应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种耦合菌生物滤床处理硝基苯废气的方法，耦合真菌、细菌的降解能力用以消除废气中的低浓度硝基苯。本专利技术的工艺设备简单，操作方便，净化效率高，运行成本低，且不产生二次污染。本专利技术提供的技术方案是：1)滤床填料选择：选用边长为4-6mm的聚氨酯泡沫块作为填料；采用乱堆的方式将聚氨酯泡沫块填充至填料塔内，所述聚氨酯泡沫块填料的孔隙率为95％、孔径为0.8mm、堆积密度为0.015gcm-3、表面积为1.7cm2cm-3、持水能力为55g-H2Og-1；2)营养液配制：每升营养液包含0.5gK2HPO4、0.1gMgSO4·7H2O、4.5gKH2PO4、2gNH4Cl和2mL维他命及微量矿物质溶液，营养液的pH值调至5.0；3)生物滤床接种：取硝基苯生产企业污水处理厂二沉池污泥作为接种菌种，采用气液循环挂膜法进行动态驯化挂膜；接种污泥浓度控制在2000mgL-1，污泥和营养液组成的混合溶液与单纯营养液交替喷淋，喷淋周期分别为0.5h和0.25h，喷淋量控制在1.0Lh-1；4)耦合菌生物滤床构建：挂膜结束后，pH值为5.0的营养液从塔顶通过计量泵自上而下喷淋至填料层，每天喷淋2h，构建耦合菌生物滤床，营养液投加量为174Lm-3聚氨酯泡沫块填料d-1；5)生物膜表征：通过扫描电镜(SEM)观察塔内生物膜形态，从形态角度可定性判断真菌-细菌耦合生物滤床构建完成；通过实时荧光定量聚合酶链式反应(qPCR)，从真菌、细菌拷贝数角度可定量判断真菌-细菌耦合生物滤床构建完成；6)废气过滤：硝基苯废气从填料塔底部的布气装置进入，该装置采用惰性、弹性材料制成，进气时管口被气流冲开，停气时管口自动闭合；进气管道设置止回阀；废气在生物膜表面与从塔顶喷淋而下的营养液逆流接触。在填料塔中，填料层的温度控制在20-25℃。选择聚氨酯泡沫作为填料层是其因具有生物惰性、理化稳定性强、孔隙率高、持水能力强、压头损失小等特点，微生物容易在其表面附着，且可以延缓阻塞周期。填料层选用边长为4-6mm的聚氨酯泡沫块作为填料，是由于既具有较大的表面积，又不会造成填料挂膜之后的压实。挂膜后，肉眼可明显看到填料表面的生物膜颜色较深，进气浓度为100±10mgm-3，出气浓度稳定在10mgm-3以下，标志挂膜成功。将营养液从塔顶通过喷嘴均匀的喷洒到生物膜表面，为微生物的生长提供营养元素和水分。同时利用pH值对微生物的选择性压力，通过改变营养液pH值的方式，人工调控、优化生物膜中的真菌拷贝数和细菌拷贝数及二者比值，构建真菌-细菌耦合生物滤床，耦合二者的降解性能，提高硝基苯废气的去除能力。在步骤6)中，硝基苯废气空床流速控制在107.6mh-1，压降控制在0-6cmH2O柱。优选的，填料塔内聚氨酯泡沫块为2.3L，营养液每天喷淋2h，喷淋量通过计量泵控制在0.2Lh-1。当硝基苯进气浓度为300-500mgm-3，进气速率为107.6mh-1，停留时间为20s时，去除率为95％-97％，去除能力可达到52.4-85.5gm-3h-1。有益效果：本专利技术以聚氨酯泡沫为填料，以硝基苯废水处理厂好氧活性污泥为接种菌种，调节营养液pH值至5.0，构建真菌-细菌耦合生物滤床处理硝基苯废气。真菌可通过菌丝与硝基苯废气直接接触，较好地克服了疏水性VOCs在传统细菌滤床中传质效率不高的问题，同时，基于细菌的高生物多样性和矿化能力，可将真菌代谢产物进一步矿化成二氧化碳和水。当硝基苯浓度为300-500mgm-3时，去除率可达到95％-97％，去除负荷可达到52.4-85.5gm-3h-1。本专利技术主要针对目前生物过滤技术去除疏水性VOCs能力不强的问题，应用pH调节技术人工构建真菌-细菌耦合生物滤床，耦合真菌、细菌的对于疏水性VOCs的降解能力，提高对其的去除性能。附图说明图1：本专利技术的工艺流程示意图。图2：实施例1真菌-细菌耦合生物滤床的生物膜表征SEM图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明。实施例1选用边长为4-6mm的聚氨酯泡沫块作为填料构建填料塔，既具有较大的表面积，又不会造成填料挂膜之后的压实；采用乱堆的方式将聚氨酯泡沫块填充至填料塔内，所述聚氨酯泡沫块填料的孔隙率为95％、孔径为0.8mm、堆积密度为0.015gcm-3、表面积为1.7cm2cm-3、持水能力为55g-H2Og-1；填料层的温度控本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耦合菌生物滤床处理硝基苯废气的方法，其特征在于：包括以下步骤：1)滤床填料选择：选用边长为4‑6mm的聚氨酯泡沫块作为填料，采用乱堆的方式将聚氨酯泡沫块填充至填料塔内，所述聚氨酯泡沫块填料的孔隙率为95％、孔径为0.8mm、堆积密度为0.015g cm

【技术特征摘要】
1.一种耦合菌生物滤床处理硝基苯废气的方法，其特征在于：包括以下步骤：1)滤床填料选择：选用边长为4-6mm的聚氨酯泡沫块作为填料，采用乱堆的方式将聚氨酯泡沫块填充至填料塔内，所述聚氨酯泡沫块填料的孔隙率为95％、孔径为0.8mm、堆积密度为0.015gcm-3、表面积为1.7cm2cm-3、持水能力为55g-H2Og-1；2)营养液配制：每升营养液包含0.5gK2HPO4、0.1gMgSO4·7H2O、4.5gKH2PO4、2gNH4Cl和2mL维他命及微量矿物质溶液，营养液的pH值调至5.0；3)生物滤床接种：取硝基苯生产企业污水处理厂二沉池污泥作为接种菌种，采用气液循环挂膜法进行动态驯化挂膜；接种污泥浓度控制在2000mgL-1，污泥和营养液组成的混合溶液与单纯营养液交替喷淋，喷淋周期分别为0.5h和0.25h，喷淋量控制在1.0Lh-1；4)耦合菌生物滤床构建：挂膜结束后，pH值为5.0的营养液从塔顶通过计量泵自上而下喷淋至填料层，每天喷淋2h，构建耦合菌生物滤床，营养液投加量为174Lm-3聚氨酯泡沫块填料d-1；5)生物膜表征：通过扫描电镜(SEM)观察塔内生物膜形...

【专利技术属性】
技术研发人员：翟建，姜春华，仓理，耿迪，
申请(专利权)人：南京科技职业学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32