首页 > 学术论文

真空紫外—生物协同净化二氯甲烷废气的机理研究

来源:论文学术网
时间:2024-08-18 17:35:59
热度:

真空紫外—生物协同净化二氯甲烷废气的机理研究【摘要】:大气污染已成为越来越突出的环境问题。除NOx、SO2污染治理继续得到重视外,对石化、制药等工业生产过程中排放的挥发性有机污染物

【摘要】:大气污染已成为越来越突出的环境问题。除NOx、SO2污染治理继续得到重视外,对石化、制药等工业生产过程中排放的挥发性有机污染物(VOCs)进行有效控制是改善大气环境质量的重要途径之一。与传统的物理、化学等处理技术相比,生物净化技术具有建造和运行成本低、无二次污染等优点,特别适合于治理大气量、中低浓度、生物降解性好的VOCs废气;但对于所含目标污染物水溶性和生物降解性差的VOCs,运用单一生物净化技术净化效果并不理想。本论文将真空紫外(VUV)光解作为生物降解的协同强化技术净化废气中的二氯甲烷(DCM),重点研究VUV光解含DCM废气的影响因素、光解产物形态、光解动力学,明晰光解反应最适条件及作用机理;研究生物净化DCM技术,优化生物降解工艺参数,阐明生物降解途径与机理;研究VUV-生物耦合技术协同净化DCM废气的具体效果与参数优化,掌握两者的协同强化机理。 本论文系统研究了停留时间EBRT、进气浓度、反应介质等对DCM光解效率的影响,并在分析主要光解产物基础上推断出光降解机理;建立光解数学模型,定量描述进口浓度、出口浓度与停留时间之间的关系。VUV光解DCM主要通过直接光解、羟基自由基(OH·)和臭氧氧化,主要产物是甲醛、甲酸、乙酸、乙醛酸等小分子醛酮类、羧酸类物质,水溶性大幅提高;BOD/COD测试结果表明光解产物可生化性有明显改善,为提高生物净化效率提供了可能。 从杭州四堡污水处理厂的厌养池中筛选到1株DCM降解菌:Pandoraea sp. LX-1(Genebank NO:JN021530,保藏号为CCTCC M2011242),通过响应面法获得其最佳培养条件为:培养温度32℃,培养基的pH和盐度分别为7.28和0.66%。建立了生物滴滤塔(BTF,聚氨酯小球填料)和生物过滤塔(BF,营养缓释型填料),分别对DCM进行净化处理。采用气液逆流操作进行挂膜,BTF和BF分别在25d和22d后挂膜完成。稳定运行的实验表明:BTF和BF对DCM的最大去除负荷分别为23.2g·m-3·h-1和33.46g·m-3·h-1。 分别建立BTF和VUV-BTF装置,利用构建的复合菌群进行挂膜,两系统完成挂膜时间分别为21d和18d。稳定运行阶段实验结果表明,当DCM进气浓度为400-600mg·m-3,相对湿度为75-80%,相同停留时间下,VUV-BTF协同工艺对DCM废气去除率RE较BTF系统高出14~22%,协同工艺和单一系统的最大矿化率分别为81.56%、73.16%;在协同工艺中,VUV段主要承担DCM污染负荷的转化,BTF段则主要承担污染物的矿化,紫外光解强化了中间产物在BTF内的传质过程和可生化性,其去除能力高于VUV与BTF单元去除能力之和;通过EPS等分析表明,协同工艺中BTF单元生物膜比单一BTF系统生物膜的活性更好、厚度更适宜、微生物菌群结构更多样、常量元素需要量更多。工程试验分析表明,UV-BTF联合技术更能适应非稳态的实际工况,具有良好的环境和经济效益。 【关键词】:二氯甲烷 真空紫外 光解反应 生物滴滤 生物过滤 协同机理
【学位授予单位】:浙江工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:X701
【目录】:
  • 摘要4-6
  • ABSTRACT6-12
  • 符号说明12-13
  • 第一章 绪论13-55
  • 1.1 概述13-14
  • 1.2 治理VOCs主要方法与技术14-20
  • 1.2.1 物理方法15-16
  • 1.2.2 化学方法16-17
  • 1.2.3 生物净化法17-18
  • 1.2.4 协同组合技术18-20
  • 1.3 紫外光解VOCs技术及其优劣势20-28
  • 1.3.1 紫外光解基本原理与光源选择20-22
  • 1.3.2 紫外光解途径与影响因素22-26
  • 1.3.3 紫外光解中间产物与副产物26-27
  • 1.3.4 紫外光解VOCs的优劣势分析27-28
  • 1.4 生物法降解VOCs技术及其优劣势28-40
  • 1.4.1 生物法处理基本原理及工艺类型28-35
  • 1.4.2 生物法关键技术与重要参数35-38
  • 1.4.3 生物废气处理的优劣势分析38-40
  • 1.5 紫外-生物组合工艺净化VOCs可行性分析40-41
  • 1.6 二氯甲烷(DCM)特性及处理技术简介41-43
  • 1.6.1 DCM物质特性与生物毒性41-42
  • 1.6.2 二氯甲烷处理技术现状42-43
  • 1.7 本论文研究的内容与意义43-45
  • 1.7.1 研究的内容43-44
  • 1.7.2 主要创新点44
  • 1.7.3 研究的意义44-45
  • 参考文献45-55
  • 第二章 VUV光解DCM废气工艺及机理研究55-83
  • 2.1 实验材料56-58
  • 2.1.1 实验装置与流程56
  • 2.1.2 实验药品56-57
  • 2.1.3 实验仪器57-58
  • 2.2 实验方法58-60
  • 2.2.1 工艺参数考察58
  • 2.2.2 不同反应介质中去除机制探讨58
  • 2.2.3 光解动力学分析58-59
  • 2.2.4 光解产物测定59-60
  • 2.3 分析方法60-61
  • 2.3.1 工艺参数分析60
  • 2.3.2 紫外光解反应模型分析60-61
  • 2.4 结果与讨论61-80
  • 2.4.1 UV波长对光解效率的影响61-62
  • 2.4.2 工艺参数对UV光解效率的影响62-67
  • 2.4.3 UV光解反应机理67-72
  • 2.4.4 VUV光解反应动力学72-73
  • 2.4.5 VUV光解DCM的数学模型建立与应用73-80
  • 2.5 小结80
  • 参考文献80-83
  • 第三章 微生物特性分析与挂膜研究83-120
  • 3.1 实验材料83-87
  • 3.1.1 样品来源83-84
  • 3.1.2 菌株定向驯化培养基84
  • 3.1.3 菌株分离纯化培养基84-85
  • 3.1.4 生物滤塔试验装置85-86
  • 3.1.5 试验试剂与仪器86-87
  • 3.2 实验分析方法87-93
  • 3.2.1 菌株分离纯化和鉴定88-89
  • 3.2.2 二氯甲烷降解菌生长降解条件优化89-90
  • 3.2.3 二氯甲烷降解菌的生长和降解特性研究90-92
  • 3.2.4 DCM降解菌降解过程碳平衡与脱氯过程分析92
  • 3.2.5 DCM降解菌代谢途径探究92-93
  • 3.2.6 生物滤塔相关参数分析方法93
  • 3.3 结果与讨论93-114
  • 3.3.1 菌株的选育、分离纯化及鉴定93-97
  • 3.3.2 培养条件优化97-100
  • 3.3.3 DCM降解菌的生长和降解特性研究100-104
  • 3.3.4 比降解动力学研究104-105
  • 3.3.5 脱氯过程与碳平衡分析105-106
  • 3.3.6 DCM代谢途径探究106-108
  • 3.3.7 生物滤塔的去除性能考察108-112
  • 3.3.8 DCM去除效率的影响因素讨论112-113
  • 3.3.9 生物滤塔动力学分析113-114
  • 3.4 小结114-115
  • 参考文献115-120
  • 第四章 VUV-生物滴滤协同的可行性分析120-131
  • 4.1 材料与方法120-124
  • 4.1.1 菌株和污泥120-121
  • 4.1.2 实验方法121-122
  • 4.1.3 分析方法122-124
  • 4.2 结果与讨论124-129
  • 4.2.1 光解产物的可生化性评价124-127
  • 4.2.2 高效降解菌群的构建127-129
  • 4.2.3 紫外与生物协同净化DCM的可行性分析129
  • 4.3 小结129-130
  • 参考文献130-131
  • 第五章 VUV-生物滴滤协同净化DCM的研究131-172
  • 5.1 材料与方法132-140
  • 5.1.1 实验装置132-133
  • 5.1.2 挂膜污泥133-134
  • 5.1.3 实验方法134-138
  • 5.1.4 分析方法138-140
  • 5.2 结果与讨论140-167
  • 5.2.1 挂膜启动期系统性能考察140-142
  • 5.2.2 稳定运行阶段性能比较142-159
  • 5.2.3 VUV光解对生物降解DCM的协同强化机理159-161
  • 5.2.4 生物降解对VUV光解DCM的保障促进机制161
  • 5.2.5 VUV-生物耦合净化技术工程应用研究161-164
  • 5.2.6 VUV-生物耦合净化技术工程放大问题164-167
  • 5.3 小结167-169
  • 参考文献169-172
  • 第六章 结论与展望172-177
  • 6.1 主要结论172-174
  • 6.1.1 VUV光解DCM废气工艺、机理和模型及产物特性研究172
  • 6.1.2 DCM高效降解菌的选育及降解特性研究172-173
  • 6.1.3 DCM生物滤塔净化工艺研究173-174
  • 6.1.4 VUV-生物滴滤协同净化DCM的研究174
  • 6.2 未来工作展望174-177
  • 6.2.1 UV混合波长对多组分废气的研究174-175
  • 6.2.2 高效降解菌群的进一步研究175
  • 6.2.3 VUV-生物滴滤协同净化DCM进一步研究175-177
  • 致谢177-178
  • 攻读博士期间发表的文章与申请的专利178


您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

粘胶工艺废气处理与溶剂回收    严滨;谭钦春;傅海燕;石谦;柴天;金磊;

喷漆废气处理与溶剂回收工艺    严滨;傅海燕;石谦;柴天;金磊;

地下工程中柴油动力設备的废气处理    熊思政

硫酸亚铁铵制备实验的改进    税永红

生物滴滤塔处理“三苯”废气的影响因素研究    王鹏飞;王艺;宫曼丽;任南琪;

催化氧化法处理氯甲烷废气    蒋翠珍;苍大强;陈全虎;

泡沫陶瓷在环境污染治理中的应用    许顺红;查振林;

固定化微生物技术在废气处理中的研究进展    黎理;荆国华;

多孔陶瓷在环保中的应用研究    任如山;蒋达华;

固定化微生物技术及其应用研究的进展    王洁;孙珮石;孙学习;

废弃有机玻璃回收中溶剂与废气处理    谷里鹏;卢静平;褚海峰;成培杰;汤家源;

定型机废气的治理现状与技术方向    高华生;姜辉;陈和平;徐继荣;

氚废气处理用疏水催化剂的发展    杨勇;

生物法净化高浓度甲醛废气的实验研究    谢文娟;王洁;孙珮石;邹平;毕晓伊;李晓梅;

生物滴滤池净化含甲苯废气    李云路;李建军;孙国萍;

玻纤池窑废气处理    付良恩;

含氚废气处理    杨勇;但贵萍;常瑞敏;

硫化氢工业尾气的处理方法研究    何静华;董放战;龚斌;郑娟;程秀华;

玻璃熔窑废气处理探讨    何振声;付良恩;

工业生产厂房内废气的排放和处理    马红荣;

海翔药业废气处理取得突破性成果    本报记者 刘星 谷尚辉

晓星化纤投资3300万元治理废气    记者 陈健

韩泰轮胎废气处理率达90%    记者 陈健

9家企业被责令整改    记者 沈洁 通讯员 潘永辉

晓星集团3300万元“治废”项目开工建设    实习生 张萌 记者 杨洁 通讯员 常明媛

废气处理 火电脱硝成最大亮点    中证证券研究中心 季巍

玻纤池窑的废气处理    仲文

爱神蜡艺整改完成等验收    记者 陈健

5企业停产整改    记者 殷雷

“三级联动”加速城北大气整治    记者 陈健 通讯员 金晓翔

真空紫外—生物协同净化二氯甲烷废气的机理研究    於建明

水中溶解性物质对氯霉素类和氟喹诺酮类抗生素光降解的影响    葛林科

时间分辨红外发射光谱研究分子光解和反应动力学    计敏

速度影像方法对卤代化合物光解动力学的研究    唐颖

生物法脱除工业废气中SO_2和NO的研究    徐姣

工业规模生物过滤系统处理白肋烟加工尾气的研究    舒明

大体积均匀纳秒脉冲放电等离子体及制备碳纳米颗粒的研究    吕晓桂

离子速度成像方法对含溴化合物光解离的研究    姬磊

溴代烷烃的光解动力学和零动能光谱研究    唐碧峰

卤代化合物的光电离和光解离研究    王艳梅

树脂生产企业废气综合治理工程设计    赵方林

某医药化工厂废水、废气综合治理工程设计    尹华金

煤矿用运输车辆排气防爆技术研究    王清燕

低温等离子体技术处理含吡啶废气研究与应用    罗国根

基于ARM的废气处理控制系统研究与设计    马海芳

大气压等离子体在处理废气方面的应用与研究    陈成

吸收—光助氧化法处理二氯甲烷废气研究    徐涛

液相催化还原法处理氯苯废气的实验研究    王浩

膜吸收法处理高浓度甲醛废气资源化技术研究    万新水

集散控制系统在废水废气治理中的应用研究    路达

Baidu
map