生物滴滤塔处理模拟印刷有机废气

许多工业过程排放的有机废气中含低浓度挥发性有机物（VOCs），不仅对人体的神经及造血系统有极大的危害，还会通过光化学反应产生对人类及生态环境有害的化学物质［1］。该类废气中有机污染物浓度低（小于5 mg/L），已无回收利用价值，净化处理难度大且费用高，是环保领域的难题之一。

目前VOCs的治理基本可分为破坏分解和回收再利用两种方式［2-4］，前者包括高温燃烧、低温等离子分解、生物法和光催化氧化等，后者包括吸附、吸收、低温冷凝和半透膜分离等。其中：燃烧法易产生二次污染，运行成本较高，存在一定的安全隐患；等离子发生器需根据所处理的VOCs性能做好设计，否则会严重影响净化效率；光催化法的光能利用率较低，催化剂回收困难；吸附法的饱和吸附点难掌握且吸附容量有限，一般用于处理低浓度大风量工况；吸收法解吸出的溶液难处理，易造成二次污染；冷凝法受限于有机物的蒸气压，温度控制复杂，一般用于处理高浓度小气量有机废气，处理深度有限；半透膜的生产价格较昂贵，在保存或使用过程中易受污染，其分离性能也有待提升。而生物法对有机污染物的适应性较强，降解较彻底，无二次污染，安全性较好，投资和后期运行费用较低，是近年来有机废气处理领域的一项研究热点［5-9］。

甲苯、乙酸乙酯是印刷厂有机废气中主要的两种VOCs成分，本工作选取甲苯、乙酸乙酯为目标污染物模拟印刷有机废气，采用生物滴滤塔对其进行处理，对优势菌种的筛选、鉴定以及生物滴滤塔的处理效果等问题进行了研究，以期为生物法处理印刷行业低浓度有机废气的普及提供依据。

1 实验部分

1.1 实验材料

菌株来源为某污水处理厂曝气池活性污泥。

斜面保藏培养基：葡萄糖6.0 g，琼脂12.0 g，（NH4）2SO4 1.0 g，蒸馏水1 000 mL，pH 7.0。

上官星雨扑通一声，跳进黑暗的流水中，一点亮光随着她向不可测的深水中沉去，接下来是李离、吴耕，李离拉着吴耕的手，袁安托着吴耕的背，小心翼翼地跟在他身后。

选择培养基：污染物（甲苯和乙酸乙酯的混合物（体积比1∶1））12 mL，MgCl2·6H2O 3.34 g，KH2PO4 1.0 g，NaH2PO4·3H2O 1.0 g，NH4Cl 2 g，FeSO4·7 H2O 0.012 g，MnSO4·7H2O 0.003 g，ZnSO4·7H2O 0.003 g，CoSO4·7 H2O 0.001 g，琼脂 13.0 g，蒸馏水1 000 mL，pH 7.0。

1.2 菌株的驯化和分离

PCR鉴定结果表明，所得菌株分别为枯草芽孢杆菌、蜡状芽胞杆菌、嗜麦芽寡养单胞菌，其GenBank登录号分别为KY977518，KX950814，KP318083。两种鉴定方法结果一致。

将能够在选择培养基上生长的菌落作平板划线培养，进行纯种分离，最后得到纯种菌株。为了防止菌落降解污染物的能力退化，划线培养时要使富集培养和选择培养交替进行。在培养的过程中，有些菌落由于不适应污染物环境或者由于人为失误而流失了，有些菌落则不断被纯化，最终分离出3株菌。

(1) 使传统电源盈利能力下降。新能源发电抢占了原属传统电源的发电份额,占比不断提高,直接影响了火电设备的发电利用小时,使得火电的投资额呈下降态势,进而使得一些发电厂的利润减少,甚至无法盈利出现亏本现象。

现有的委派审计人员，基本上都是由原市级公司审计人员直接过渡而来，其年龄结构、审计技能、知识更新及相关素质均不容乐观。实施内部审计职业化，应完善入职制度，设置最低入职门槛，根据审计专业能力的要求，对遴选审计人员的条件和程序进行规范。建立个人申请、单位推荐、入职考试、组织考察的入职流程，确保获准进入审计系统的审计人员至少经过本科或以上的专业化教育，并具有扎实的专业知识、技术功底和社会实践经历。完善退出机制，既要管好入口又要敞开出口，对于考核不能胜任工作的审计人员按相应职级进行转岗，退出审计队伍，以保证审计队伍的审计水平、审计效果和整体形象不断提高。

1.3 菌种鉴定

1.3.1 脂肪酸鉴定

将在选择培养基上生长的菌落经获菌、皂化、甲基化、萃取、碱洗等步骤制成样品试剂，用全细胞脂肪酸分析系统Sherlock MIS进行检测。

1.3.2 聚合酶链式反应（PCR）鉴定

H社区的居民的反映渠道其实有很多，首先，社区设有12345热线，通过拨打民意反馈热线电话提出自己的意见； 其次，实行两代表一委员制度，街道设有党代表工作室，每周都会安排一个党代表和群众进行互动，人们只要有问题，都可以及时跟党代表进行反映。 另一个人大代表由辖区内的居民投票选举，每年都会在社区开展一次述职会，社区工作人员也会收集居民平时呼声较大的事情进行反馈； 第三，最近刚开始试行的新网格化管理，居民可以向网格员反映自己对消防工作方面的意见。

在进气VOCs质量浓度为800 mg/m3左右（甲苯与乙酸乙酯的体积比1∶1）、菌液喷淋量为500 L/h的条件下，EBCT对VOCs去除率的影响见图4。

1.4 废气处理装置和流程

研究生教育过程是导师与研究生的双向活动，师生心理和情感交流贯穿始终，师生关系直接影响着研究生培养的最终质量。应将心理交流和情感教育作为研究生教育过程的纽带，在导师营造浓郁的学术氛围及和谐的生活情境时，本着师生平等的思想，建立和谐的师生心理关系，实现师生共情;通过师生优势互补、教学相长，实现师生共赢。

将筛选出的3种优势菌在生物滴滤塔中完成挂膜启动。废气处理实验开始后，通过两个空气泵鼓泡，分别把空气和甲苯、乙酸乙酯气体鼓入混合器中混合，由转子流量计控制吹脱流量和混合废气的流速，混合后的气体从塔底进入塔内，经过填料上微生物膜吸附降解后，从顶部排出，用虎牌VOC检测仪（英国离子科学公司）检测每层塔内的废气浓度。菌液培养池内设有恒温加热控制系统，可维持菌液温度在25 ℃左右，菌液（优势菌、少量无机盐和蒸馏水配制，3种菌的质量浓度均为100 g/L）由磁力泵抽提至塔顶进行喷淋，再从塔底流回到菌液培养池，该过程中气、液两相成逆流运行形式。

2 结果与讨论

2.1 菌种的鉴定结果

菌株的脂肪酸鉴定结果见表1。由表1可见，通过驯化、分离，最终筛选得到的3株菌分别为枯草芽孢杆菌、蜡状芽胞杆菌和嗜麦芽寡养单胞菌。

富集培养基：KH2PO4 1.0 g，MgCl2·6H2O 3.34 g，蛋白胨4.0 g，（NH4）2SO4 1.0 g，NaH2PO4·3H2O 1.0 g，尿素0.2 g，FeSO4·7 H2O 0.012 g，MnSO4 ·7H2O 0.003 g，ZnSO4·7H2O 0.003 g，CoSO4·7H2O 0.001 g，葡萄糖12.0 g，琼脂12.0 g，蒸馏水1 000 mL，pH 7.0。

  

图1 生物滴滤塔废气处理流程

 

表1 菌株的脂肪酸鉴定结果

  

菌株编号 相似指数 拉丁文菌名 中文菌名1 0.599 Bacillus subtilis 枯草芽孢杆菌2 0.838 Bacillus cereus （GC subgroup A） 蜡状芽胞杆菌（A亚群）3 0.865 Stenotrophomonas maltophilia （Xanthomonas sp.） 嗜麦芽寡养单胞菌（黄单胞菌属）

将选择培养基加入带有玻璃珠的三角烧瓶中，加入活性污泥，在30 ℃恒温振荡器中振荡培养。由于污染物易挥发，故三角烧瓶要用透气橡胶塞封口，并定期加入一定量的污染物，以保证有充足的碳源。振荡培养7 d后，取l mL菌悬液均匀涂布于富集培养基平板上，在30 ℃恒温培养箱中倒置培养2 d。

潼关位于陕西省关中东端，雄踞秦、晋、豫三省的要冲之地，是古代兵家必争之地，刘锦藻在《清朝续文献通考》中就对此做出了充分的说明：“昔汉祖破秦由此入咸阳朝邑”、“昔黄巢从禁坑破关，明逆闯李自成入陕亦由此禁坑”[1]，这些记载都充分地反映出了其地理位置的关键所在。

2.2 生物滴滤塔的处理效果

2.2.1 进气配比对VOCs去除率的影响

在气体空床接触时间（EBCT）为300 s，菌液喷淋量为500 L/h的条件下，乙酸乙酯配比对VOCs去除率的影响见图2，甲苯配比对VOCs去除率的影响见图3。

由图2可见：在进气VOCs质量浓度 800～2 500 mg/m3范围内， VOCs去除率均在92%以上；去除率随着VOCs浓度的增大而有所降低（孙珮石等［10］研究生物法净化处理低浓度挥发性有机及恶臭气体时也得出了类似结论），但降幅不大，依然保持着较高的去除效率。这是因为，虽然乙酸乙酯的配比增大，但乙酸乙酯易降解，故对VOCs的整体去除率影响不大。

  

图2 乙酸乙酯配比对VOCs去除率的影响

 

■ 进气VOCs质量浓度；■ VOCs去除率

由图3可见，当VOCs浓度较低时去除率较高，随着甲苯配比的增大，VOCs质量浓度增幅较大，去除率下降较明显。这可能是由于甲苯在降解过程中会产生邻苯二酚的积累，另外甲苯的低水溶性也影响了去除效率，而乙酸乙酯较甲苯容易降解，水溶性也比甲苯大，因而可能对甲苯的降解有抑制作用［11］。曹春等［12］采用生物滴滤法处理喷漆废气的研究也得出了类似结论。

生物滤滴滤塔废气处理流程见图1。生物滴滤塔由直径20 cm的有机玻璃柱制成，分为5个填料层，采用的填料为火山岩，每个填料层填料高度为20 cm，底部有一层不锈钢制筛网以支撑其上的填料，在塔进气口和出气口附近分别设有取样口，塔下部有锥管状的气流分布器。

  

图3 甲苯配比对VOCs去除率的影响

 

■ 进气VOCs质量浓度；■ VOCs去除率

由图2和图3可知，随着进气浓度的增大，也即进口负荷增大了，去除效率呈下降趋势。MUÑOZ等［13］用缺氧生物法处理石油工业排放的VOCs以及NEAL等［14］用生物过滤器和悬浮生长反应器处理VOCs的研究也得出了类似结论。

2.2.2 EBCT对VOCs去除率的影响

采用Ezup型柱式细菌基因组DNA抽提试剂盒（上海生工生物工程公司）提取菌株的DNA，利用PCR扩增后送至上海生工生物工程公司进行16S rRNA序列分析。

根据需要采用斜面保藏培养基对筛选出的优势菌进行转移保藏。

2.地租部分。由于对比非粮作物，种粮的经济效益比较低，在农地流转规模化加快的过程中，农地“非粮化”日趋明显。同时，由于过度施用化肥等原因，造成我国种粮耕地质量严重退化。两个因素不断作用，使“种粮农地”越发稀有，地租价格节节攀升，而我国传统的农业保险并不覆盖这部分成本，保障水平已经严重脱离农业生产经营实际，达不到提供有效的风险保障服务的目的。发展覆盖“直接物化成本+地租”的农业大灾保险，势在必行。

  

图4 EBCT对VOCs去除率的影响

由图4可见，VOCs去除率随气体EBCT的延长而增加，当EBCT大于50 s时，去除率保持在90%以上。较短的EBCT不能满足微生物对污染物分子的捕捉吸收和生化降解的时间要求，导致净化效率较低。此外，随着气体流量的增加，气相主体对生物膜的切线冲刷力也相应增大，使部分已被生物膜吸附但结合不牢固的甲苯、乙酸乙酯分子重新从生物膜上脱附，进入气相主体。EBCT的延长使有机物进入液膜和生物膜的传质和吸附都比较充分，因而降解效率较高。相关研究［15-18］也得出了类似结论：气体流量越大、EBCT越短则VOCs去除效率越低。

2.2.3 菌液喷淋量对VOCs去除率的影响

在进气VOCs质量浓度为800 mg/m3左右（甲苯与乙酸乙酯的体积比1∶1）、气体EBCT为300 s的条件下，菌液喷淋量对VOCs去除率的影响见图5。由图5可见，随着喷淋量的增大，VOCs去除率呈先升高后降低的趋势，但总体波动幅度不大，喷淋量为800 L/h时去除率达到最大值99%左右。这是由于：随着菌液喷淋量的增大，液膜厚度增加，气液接触面积增大，有利于VOCs的去除；而当喷淋量过大时，会对有机物进入液膜和生物膜的传质和吸附产生一定的冲击，导致去除率有所下降。谢国建等［19］在对生物过滤法处理恶臭和VOCs影响因素的研究中也得出了类似结论。因此，在实际应用时，应根据实际情况选择最佳的喷淋量，过大或过小都会影响处理效率。

根据表2可知：地下室构件混凝土强度推定区间的上下限差值为1.6 MPa，小于5 MPa，满足按批量评定的要求，地下室检测批量推定区间的上限值为38.9 MPa，大于原设计材料强度等级C35的要求.地下室顶板裂缝并非是由于材料强度不足造成的.

  

图5 菌液喷淋量对VOCs去除率的影响

2.3 菌种的再鉴定

经实验室选择培养基筛选纯化的菌种经小试挂膜、处理目标污染物、处理效率基本稳定后，取菌液培养池中的菌液进行实验室平板划线培养分离后，再次进行菌种鉴定。

菌株的脂肪酸再鉴定结果见表2。由表2可见，生物滴滤塔运行一段时间后，菌株种类未发生改变。

PCR再鉴定结果表明，3株菌分别为枯草芽孢杆菌、蜡状芽胞杆菌、嗜麦芽寡养单胞菌，与废气处理前一致。

3.1 器械护士 ①准备常规和特殊器械，检查性能和洁净度，备齐所需术中放疗手术器械，使用前与巡回护士共同清点数目。②按常规配合手术，根据无瘤原则区分手术器械，备两套吸引器。③切除肿瘤后，按医师要求挑选出限光筒，固定卡托，协助医师将限光筒对准照射部位，并将其固定，用铅块屏蔽正常组织使之免受照射。④将加速器发射端套上无菌机罩，器械台用双层无菌中单覆盖，并监督台上一切无菌操作。⑤为提高照射效果，要吸净限光筒内的渗液。⑥放射治疗完毕，手术人员更换手术衣和手套;协助医师取下限光筒，取出铅块，重新铺单，更换清洁器械;冲洗，清点，关切口。

 

表2 菌株的脂肪酸再鉴定结果

  

菌株编号 相似指数 拉丁文菌名 中文菌名1 0.878 Bacillus subtilis 枯草芽孢杆菌2 0.839 Bacillus cereus （GC subgroup A） 蜡状芽胞杆菌（A亚群）3 0.847 Stenotrophomonas maltophilia （Xanthomonas sp.） 嗜麦芽寡养单胞菌（黄单胞菌属）

3 结论

a）从某污水处理厂曝气池活性污泥中筛选出3株能够高效降解甲苯、乙酸乙酯的优势菌种，经鉴定分别为枯草芽孢杆菌、蜡状芽胞杆菌和嗜麦芽寡养单胞菌。

b）采用生物滴滤塔处理模拟印刷有机废气。进气浓度升高时，VOCs去除率呈下降趋势。增大乙酸乙酯配比对VOCs去除率影响不大，而增大甲苯配比导致VOCs去除率下降明显。EBCT的延长有利于VOCs的去除。随菌液喷淋量的增大，VOCs去除率先升后降，但总体波动不大。在进气VOCs质量浓度为约800 mg/m3（甲苯与乙酸乙酯的体积比1∶1）、气体EBCT为300 s、菌液喷淋量为800 L/h、菌液温度为25 ℃的条件下，VOCs去除率可达约99%。

c）生物滴滤塔运行一段时间后，对菌种进行再鉴定，结果与处理前一致。

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