复合微生物菌剂构建及其在石化VOCs废气净化中的应用研究

挥发性有机物(VolatileOrganicCompounds,VOCs)是形成细颗粒物(PM25)和臭氧(O3)的重要前体物,石化行业VOCs废气排放量大,成分复杂,近年来受到越来越多的关注,并且逐渐成为废气治理中的研究热点.生物处理法充分利用微生物的分解氧化功能,确保将污染物转化为CO2,H2O等物质,无需耗费较高的成本即可达到理想的处理效果,操作比较安全.疏水性VOCs的生物净化效率受到微生物代谢,气液传质的限制,需要从高效降解菌,非水相(Non-AqueousPhase,NAP)和反应器构型等方面来加强净化效率.本文从筛选高效降解菌,复合微生物菌剂的研发和复合微生物菌剂的工程实践三方面展开研究,为石化行业废气净化提供了重要参考. 从某污水处理厂活性污泥中筛选到1株甲硫醇(Methanethiol,MT)降解菌,根据菌株的生理生化特征,16srDNA序列分析,确定该菌株属于假单胞杆菌属,命名为Pseudomonassp.SJ-1.考察了温度,pH,初始MT浓度等因素对菌株生长和降解性能的影响.结果表明,该菌株最佳生长条件为温度30℃,pH7.0,当MT浓度高于345mgL-1时,菌株SJ-1活性被抑制.利用Haldane模型对实验数据拟合得到菌株SJ-1的最大比降解速率为0.20h-1,最大比生长速率为0.18h-1.添加10%硅酮母粒作为非水相强化菌株SJ-1对MT的降解,当MT浓度为85,175,260,350,435mgL-1时,菌株SJ-1对MT的平均降解率分别为21.25mgL-1h-1,21.85mgL-1h-1,23.60mgL-1h-1,17.50mgL-1h-1和21.75mgL-1h-1,与对照组相比,加入硅酮母粒后MT的降解率分别提高了1.25,1.24,1.09,1.20和1.5倍.分析了MT生物降解代谢途径,发现甲硫醇首先被氧化为甲硫醚,随后经过二甲基二硫醚和二甲基三硫醚等代谢过程,最终转化为硫酸根. 考虑到混合废气中含有多种成分,本研究以甲硫醇,二氯甲垸,正己垸和甲苯作为含氯,硫污染物,烷烃,苯系物的代表物质,以甲硫醇降解菌Pseudomonadaceaesp.SJ-1,二氯甲烷降解菌MethylobacteriumrhodesianumH13,正己烷降解菌Stenotrophomonassp.HY-2和甲苯降解菌Ralstoniasp.xzw-1分别作为甲硫醇,二氯甲烷,正己烷和甲苯的主导降解菌,开发复合功能菌剂,通过正交实验考察了15组复合微生物菌剂的污染物降解性能及污染物间,微生物间的互作效应,获得3组性能优异的微生物菌剂.当菌株H13和菌株HY-2两种微生物混合时对二氯甲垸和正己烷的去除速率相较于单一菌种相差不大,表明了两种菌株能共存且对各自性能没有影响;当菌株H13和菌株xzw-1两种微生物混合时对甲苯的去除速率是单一菌种的1.69倍,菌株H13对菌株xzw-1降解甲苯有着明显的促进作用;当菌株SJ-1,菌株HY-2和菌株xzw-1三种微生物混合时对甲苯的去除速率是单一菌种的2.46倍,对甲硫醇和正己烷没有表现出明显的抑制作用.通过在复合菌剂体系下对其他降解菌分析,复合菌剂体系下H13对二氯甲垸的平均降解速率均低于单菌降解;菌株HY-2对正己垸的降解在混合体系中平均降解效率变差,也主要是由于菌株SJ-1对甲硫醇的优先降解使其降解具有"滞后期";而生物活性较差的菌株xzw-1在混合体系中受到明显的促进作用,其中复合菌剂体系下的平均降解速率相较单菌单底物体系均有提升.最后通过污染物的配比提高了复合菌剂的降解性能. 基于对复合微生物菌剂研发的研究,将二氯甲烷降解菌H13,丙硫醇降解菌S-1,四氢呋喃降解菌DT4,正己烷降解菌HY-2,苯系物降解菌xzw-1,甲硫醇降解菌SJ-1组成复合微生物菌剂应用于某石化公司污水处理站的生物滴滤塔中,处理混合石化混合废气.研究发现,该混合废气的成分主要为垸烃类污染物(异丁垸,正丁烷,异戊烷,正戊垸,环戊烷,正己烷,环己垸等12个C4～C8类垸烃),苯类污染物(苯,甲苯,乙苯,二甲苯等7个芳香族化合物)等.复合菌剂在100d内成功挂膜.由于研究中所应用的生物滴滤塔体积大(500m3),废气成分复杂,浓度波动大,进气负荷高,生物滴滤塔内废气流动与传质过程受限较大,加入复合菌剂并稳定运行100天后,生物滴滤塔对TVOCs去除率为65%,但相较于对照组,该去除率提升了160%.实验组BTF循环液pH在100d内由7.0逐渐降低至4.6(期间未调节pH),证明了对照组微生物活性低于实验组.而BTF循环液的温度由5月初的24℃逐渐上升至7月底的34℃,与TVOCs去除率的上升一致.加入复合菌剂后,加入复合菌剂后,12种烷烃类物质的去除率提高了至少1倍,由原来的25%提升至50%以上,而苯及衍生物的去除率只提高了5%～24%,甲苯的去除率提升最明显(24%),说明复合微生物菌剂有助于提升混合废气的净化性能. 投加复合功能菌剂可以提升工程实践中BTF的TVOCs处理效果,BTF在100d完成了挂膜,实验组对TVOCs去除率由25%提升至65%,但受TVOCs浓度,环境温度和pH的影响较大,最后生物法处理的废气经活性炭吸附装置处理后达标排放.

VOCs二重吸附装置

本实用新型公开了一种VOCs二重吸附装置,包括第一抽风泵,第二抽风泵,填充有活性炭的第一吸附塔,填充有活性炭的第二吸附塔,缓冲配气装置,中控系统,VOCs检测装置,第一出风管,第二出风管,第一进风管,第二进风管,第一回流管,第二回流管,加热器以及若干用于连接通风管,所述的缓冲配气装置通过第一进风管与第一吸附塔的一端连接,缓冲配气装置通过第二进风管与第二吸附塔的一端连接,所述的加热器通过通风管分别与第一进风管和第二进风管连接,本实用新型利用温度与浓度的变化对活性炭吸附和脱附工作的原理,采用双向活性炭吸附塔循环交替对大风量低浓度VOCs的浓缩集富,有效的节约了生产空间和生产成本,达到高效安全预制大风量低浓度有机物的目标.

一种适用于VOCs废气吸收吸附设备的油幕净化塔

本实用新型公开了一种适用于VOCs废气吸收吸附设备的油幕净化塔,其特征是,包括塔体,底座和排气筒;所述塔体的底部与底座连接,塔体的顶部与排气筒连接;所述塔体内部从上到下依次设置有活性炭吸附层,气液分离层和若干中空隔板;所述中空隔板中有空腔;每个所述中空隔板的一端与塔体的侧壁相连接,另一端为自由端部,与塔体的侧壁之间设置有空隙;上下相邻所述中空隔板与塔体侧壁的连接位置相背离;所有所述中空隔板将塔体内部隔成连续的S形通道.本实用新型所达到的有益效果:本装置通过结构上的改进,使得能够根据不同的废气成分及不同的废气量,均能进行高效的处理,适用于处理不同浓度及不同组分的VOCs废气,使用范围更广.