高温有机废气生物过滤塔运行稳定性的影响机制与控制研究

High-temperature organic waste gas (55-60℃) poses great challenges to environmental quality. The thermophilic biofiltration technology is a potential alternative for high-temperature waste gas treatment. However, the thermophilic biofilters often demonstrated unstable performance, especially when the system is operated in a long term operation. This unstable performance restricts the engineered application of biofiltration technology. Therefore, the investigation of potential mechanisms on performance stability of a thermophilic biofilter in a long-term operation is one of the most challenging issues in both natural and engineered environments. .In this study, a thermophilic biofilter will be conducted to treat waste gas containing toluene with the temperature of 55-60℃. The stability of the thermophilic biofilter in a long term operation more than 1 year was going to be investigated. Further, the microbial community and the structure properties of the filter bed will be surveyed. The primary factors affecting the stability of the thermophilic biofilter will be identified. And the corresponding mechanisms of these factors on the functional stability of biofilter will be illustrated. The results of this study may be helpful to understand the mechanisms on unstable performance of biofilters and provide a new strategy to improve the functional stability of biofilters in long term operations.

高温（55-60℃）有机废气是废气污染控制领域的研究热点和难点。开发适合高温条件下的生物过滤技术是可行的解决方案之一。其中，过滤塔长期运行的不稳定问题是生物过滤技术普遍存在的问题，也是制约生物过滤技术实际工程应用的关键问题。阐明高温有机废气生物过滤塔长期运行稳定性的影响机制，研究相应的控制措施，对于维持高温生物过滤塔长期稳定运行具有重要意义。.本研究以典型挥发性有机物（VOCs）为研究对象，建立适合高温条件的生物过滤系统，考察高温过滤塔对典型VOCs长期运行的去除特性，评价过滤塔运行稳定性，深入研究长期运行过程中微生物群落和填料层结构的变化特性，识别影响过滤塔长期运行稳定性的主要因子，阐明其对过滤塔运行性能的影响机制，最终提出维持高温过滤塔长期稳定运行的技术方案。

高温（55-60℃）有机废气是废气污染控制领域的研究热点和难点。开发适合高温条件下的生物过滤技术是可行的解决方案之一。阐明高温有机废气生物过滤塔长期运行稳定性的影响机制，研究相应的控制措施，对于维持高温生物过滤塔长期稳定运行具有重要意义。.本研究以典型挥发性有机物（VOCs）为研究对象，.通过对常温和高温生物过滤塔的处理性能比较试验研究，发现当模拟进气温度在30-55℃范围，进口甲苯浓度较低时，高温生物过滤塔的对甲苯的去除率不受温度影响，基本上都能达到80%以上。.通过研究生物过滤塔对高温混合VOCs（苯和正己烷）的处理效果，并与单一组分阶段的结果比较发现，当苯和正己烷以1:1的体积比混合后，苯的去除效果没有明显变化，正己烷的去除效果明显降低，去除率由70%下降到35%。正己烷对苯的去除性能没有产生明显影响，影响指数为-0.029；苯对正己烷的去除效果产生了明显的抑制作用，影响指数为-0.557。.利用Biolog方法分析两种过滤塔内微生物的群落结构。结果表明，在运行初期，常温和高温生物过滤塔对不同碳源的代谢特征存在显著差异，但随着运行时间的延长，高温和常温生物过滤塔内微生物代谢特性趋同。.通过对生物过滤塔渗滤液的三维荧光光谱分析，发现甲苯的生物降解产物中含有有机酸物质。在高温生物过滤塔内，微生物在高温下代谢加快，同时发生自溶，导致渗滤液的TOC增大，缓慢的生物量增长速度及稳定的压降。而常温生物过滤塔生物量增长迅速，压降波动较大，影响反应器的正常运行。.通过比较不同生物量控制方法对生物过滤塔去除生物量干重和去除性能两方面的综合影响，发现中温水洗是较为适合本实验中生物过滤塔生物量去除的方法，去除率可接近80%通过比较不同生物过滤塔再启动方法发现，逐渐高浓度的生物过滤塔再启动方法可以使去除性能得到快速的恢复，平均去除率达到67%，在本研究中是最有效的方法。