有抑制條件下甲苯降解動力學的初步研究.pdf

1、生物法處理低濃度廢氣以其處理效果好，投資運行費用低，無二次污染等優(yōu)點成為當今世界的前沿熱點課題之一。在國外，已有相當數量的實際工業(yè)裝置投入運行，而在我國目前還主要處于研究階段，只有少數有關應用方面的報道。 目前針對VOC廢氣處理的生物過濾塔實驗研究已作了一些工作，對生物膜滴濾塔的研究工作也有相關報道，理論研究卻還有限。在已有的理論研究中，絕大多數理論模型的理論基礎都是吸收－生物膜理論，該理論認為VOCs是通過擴散效應、平流效應以

2、及氣相、液/固相的傳遞而被吸收到液/固相中，進而通過微生物降解生成CO2， H2O和生物機體。但是，在揮發(fā)性有機廢氣的生物凈化處理過程中，通常生物膜填料塔都是用水來潤濕生物膜的，由于這些有機廢氣幾乎不溶于水或僅僅微溶于水，因此用吸收－生物膜理論不能很好的解釋它們依靠擴散(濃度梯度為推動力)，通過液膜，而后到達生物膜，并被其中的微生物捕獲的凈化過程機理。而且整個過程由于涉及了液膜擴散、多元多相流動、生化反應技術變化以及過渡區(qū)等復雜問題，所

3、以模型計算的難度非常大，計算的準確性也比較低。 本文以VOCs中比較常見的甲苯作為研究對象，研究了本實驗室馴化篩選的菌種的生長和降解特性；在此基礎上，依據酶的抑制機理建立了在靜態(tài)條件下甲苯的有抑制降解動力學；并以靜態(tài)的降解模型為基礎，依據生物滴濾塔內的吸附－生物膜理論建立了有抑制的甲苯降解動力學。通過本文的研究工作，得到以下主要結論： 1.本實驗室最佳降解條件為：pH＝7，溫度為30－40℃，接種量為5％。在一定的甲苯濃

4、度范圍內，隨著甲苯濃度的增大，比生長速率和比降解速率也增大，當增加到一定程度后，繼續(xù)增加甲苯濃度，比生長速率和比降解速率反而下降。 2.在靜態(tài)條件下，通過甲苯濃度對甲苯比降解速率影響的實驗，結果顯示，當甲苯濃度在0－300mg/L范圍內時，比降解速率隨甲苯濃度的增大而迅速增加，在300mg/L達到0.0735h－1，在此之前表現為底物的無抑制狀態(tài)。當甲苯濃度大于320mg/L時，比降解速率開始呈現非線性下降，在780mg/L濃度

5、下的比降解速率降至0.0479h－1。以此為基礎，依據酶的抑制機理建立了有抑制時甲苯降解菌的生長模型和甲苯降解模型。降解模型方程為：生長模型方程為： ，模擬計算值與實驗值之間有很好的相關性，擬合較好。 3.生物滴濾塔處理甲苯廢氣實驗結果顯示：隨著廢氣中甲苯濃度的增加，滴濾塔凈化效率降低；液體流量一定時，隨著氣體流量的增加，液膜厚度增大，甲苯的質量流量增大，所以甲苯廢氣的凈化效率降低；氣體流量一定時，隨著液體流量的增加，液膜厚度增