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外文翻譯
題目1：接種活性污泥的生物滴濾池處理氯苯的性能研究
題目2：采用活性炭顆粒作為生物濾池中的微生物載體處理硫化氫
外文翻譯之一
接種活性污泥的生物滴濾池處理氯苯的性能研究
作者：楊柏仁a，牛賢a,b，丁誠a,*,徐曉絳a，劉冬雪a,b,*
國籍：中國
出處：a鹽城理工學(xué)院環(huán)境科學(xué)與工程系，江蘇鹽城，224051，中國
b江蘇大學(xué)環(huán)境學(xué)院，江蘇鎮(zhèn)江，212013，中國
*通訊作者。電話：1385588011；傳真：88168611；
電子郵件地址：ycdingc@163.com
摘要：以活性炭纖維和多面空心球作為填料來建立生物滴濾池（BTF）。將已經(jīng)馴化好的活性污泥接種于填料表面，用來凈化含有氯苯的惡臭廢氣。本實(shí)驗(yàn)考察穩(wěn)定運(yùn)行期，不同運(yùn)行條件下BTF的性能。結(jié)果表明，在氯苯的初始濃度為878.53-1522.48mg·m-3，空床停留時間（EBRT）為56s的條件下，去除效率（RE）是最好的，且平均去除率可以達(dá)到91.34％左右。最適的EBRT為45s。在氯苯的初始濃度為920.36-2019.85 mg·m-3，EBRT為28s的條件下，氯苯的去除效率最大。在整個實(shí)驗(yàn)的過程當(dāng)中，BTF系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定并且反應(yīng)器沒有任何堵塞的問題。
關(guān)鍵詞：生物滴濾池；氯苯；活性污泥；去除能力
1 引言
氯苯（CBS）被廣泛地用作溶劑，脫脂劑，增香劑和合成各種農(nóng)藥和染料的中間體[1]。氯苯具有強(qiáng)烈的毒性，因此具有很大的潛在危害性。它能損害生物體的內(nèi)分泌系統(tǒng)，刺激眼睛和鼻子，且有“致畸，致癌和致突變”等危害[2-4]。
據(jù)報(bào)道，每年約有150萬的氯苯被釋放到空氣當(dāng)中去[5]。如果長期暴露在受氯苯污染的環(huán)境當(dāng)中，人類的身心健康都會受到非常大的危害[6]。因此，氯苯的控制和處理具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。目前，在國內(nèi)外，生物法處理氯苯等有機(jī)物質(zhì)已經(jīng)吸引了越來越多人的關(guān)注。與傳統(tǒng)的生物過濾器和生物凈化器相比較，選擇生物滴濾池可以更好地控制反應(yīng)器的條件，包括噴霧水和pH值。目前，多項(xiàng)研究已經(jīng)證實(shí)了生物滴濾池對揮發(fā)性有機(jī)化合物，比如H2S [7]，NH3[8]，2-氯苯酚[9]，甲醇[10]和其他的揮發(fā)性有機(jī)化合物[11] 都具有良好的去除效果。不過，到目前為止，卻鮮有關(guān)于生物滴濾池處理氯苯廢氣的研究論文發(fā)表。本研究的目的就是為了探討接種活性污泥生物滴濾池去除氯苯的應(yīng)用潛力，并研究EBRT和進(jìn)氣負(fù)荷對生物滴濾池的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行性能的影響，為實(shí)際工程應(yīng)用提供一些指導(dǎo)性的意見。
2 材料和方法
2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備
該生物滴濾池是由直徑為10cm，高度為120cm的有機(jī)玻璃以及體積為8.64 L的填料介質(zhì)制成的。BTF的研究大致可以分為四個部分，如圖1所示。BTF以逆流流動的方式進(jìn)行操作，也就是說，在池內(nèi)氣體是向上流動的，而再循環(huán)液體是向下流動的。噴射液被提升至BTF的塔的頂部，將一個水分配器放置在塔的頂部，以使液體進(jìn)行再分配。氯苯氣體從BTF系統(tǒng)的塔底引入。氯苯的入口濃度可以通過轉(zhuǎn)子流量計(jì)進(jìn)行調(diào)節(jié)，并與由空氣壓縮機(jī)供給的空氣進(jìn)行混合。氯苯的初始濃度是通過改變兩個路徑的空氣流量以使其控制在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)。實(shí)驗(yàn)都是在相同的實(shí)驗(yàn)室室溫（范圍在17-28℃）和相同的氣壓條件下進(jìn)行的。其表觀液速為0.25-0.8m-3·h，與其相應(yīng)的空床停留時間為28-90s。氯苯的入口濃度為648.9-2019.85 mg·m-3。
圖1 生物滴濾塔的示意圖
2.2 材料
填料包括活性炭纖維和多面空心球兩種。實(shí)驗(yàn)中所用的污泥均取自于江蘇鹽城的一家污水處理廠的曝氣池內(nèi)。噴霧液的成分均引用參考文獻(xiàn)[12]。
2.3 分析方法
采用配備火焰離子化檢測器和Elite-5 毛細(xì)管柱（長30m×直徑0.25mm）（Perkin Elmer Clarus）的氣相色譜法來測定惡臭廢氣中氯苯的濃度。載氣（置于氮?dú)庵校┝髁繛?.5mL·min-1和無分流進(jìn)樣模式，采樣體積為500 。氫氣流速為45mL·min-1，空氣流速為450 mL·min-1，進(jìn)樣針和檢測器的溫度分別為200℃ 和250℃。柱溫以10℃/min的速率從初始溫度70℃增加到最終溫度110℃?；旌弦后w懸浮固體（MLSS）和混合液揮發(fā)性懸浮固體（MLVSS）按照標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行測定[13]。
3 結(jié)果與討論
3.1 接種物的富集
原始污泥洗滌數(shù)次后，先將污泥的上清液和下面的沉淀倒出，然后加水，形成活性污泥的混合液，然后將葡萄糖等營養(yǎng)液[12]加入到活性污泥混合液中。每天換水一次，每次換水前停止曝氣1小時，去掉污泥的上清液，其目的是為了消除中間產(chǎn)物。最后，補(bǔ)充水份以保持其恒定的混合液體體積。結(jié)果如圖2所示，隨著培養(yǎng)時間的延長，MLSS的濃度和MLVSS的濃度均呈現(xiàn)上升的趨勢，這就表明，污泥濃度在逐漸地增加著。而MLSS與MLVSS的比值從原始污泥的0.54變化到培養(yǎng)10天后的0.62，這就表明，在污泥培養(yǎng)的過程當(dāng)中，生物量也得到了增加。
圖2 培養(yǎng)過程中MLSS和MLVSS的變化
3.2氯苯降解性能的馴化
通過逐漸減小混合液中葡萄糖的含量，增加氯苯的含量，對污泥進(jìn)行定向馴化，最終使氯苯代替葡萄糖作為微生物生長的唯一碳源。而其它的營養(yǎng)液均保持不變。
如圖3所示，在污泥馴化的開始，MLSS和MLVSS的濃度驟然下降，這表現(xiàn)了活性污泥對氯苯的耐受性較差的性質(zhì)。此外，雖然MLSS和MLVSS的濃度都有所下降，但是MLSS與MLVSS的比值卻在持續(xù)地增加，且最大值可以達(dá)到0.81。結(jié)果表明，隨著在污泥中的生物量的不斷提高，越來越多的微生物可以對氯苯進(jìn)行降解。
圖3 培養(yǎng)過程中MLSS和MLVSS的變化
3.3 EBRT對生物滴濾池去除效率的影響
空床停留時間是在系統(tǒng)運(yùn)行中的關(guān)鍵控制參數(shù)之一，如果EBRT太短的話，微生物和填料之間的傳質(zhì)是不充分的。另一方面，如果EBRT太長的話，就會影響生物滴濾池的運(yùn)行效率。因此，本研究探討了系統(tǒng)運(yùn)行50天之后的系統(tǒng)性能（圖4），實(shí)驗(yàn)共分為四組數(shù)據(jù)，氯苯氣體濃度均為1200 mg·m-3 ，EBRT分別為28s，45s，75s和90s。
如圖4所示，氯苯的去除效率均為60％以上，且隨著時間的不斷增加，氯苯的去除效率也在逐漸地增加，整個過程中BTF系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。在氯苯初始濃度為878.53-15220.48 mg·m-3，EBRT為56s的條件下，系統(tǒng)可以達(dá)到最大的去除效率，其最大去除效率為91.34％。然而，對比 EBRT為45s時的去除效率，觀察到氯苯的去除效率并沒有大幅增加。根據(jù)這一點(diǎn)可以確定，在實(shí)驗(yàn)運(yùn)行過程中，最佳的空床停留時間是45s。
圖4 EBRT和氯苯去除效率的關(guān)系圖
3.4 進(jìn)、出口氣體負(fù)荷之間的關(guān)系
本實(shí)驗(yàn)研究了氯苯的去除能力和入口負(fù)荷之間的關(guān)系，控制氯苯濃度為648.90-20190.85 mg·m-3， EBRT分別為28s，45s，75s和90s的條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。結(jié)果如圖5所示，試驗(yàn)在不同的EBRT條件下，隨著入口負(fù)荷的不斷增加，氯苯的去除能力呈現(xiàn)相同的變化趨勢，然而歐盟協(xié)議中，氯苯的去除能力是隨著日益增多的入口負(fù)載線性不斷升高的。實(shí)驗(yàn)中，最大的去除能力為154.32g·m-3·h-1，這個結(jié)果可以在EBRT為28s時達(dá)到 。然而，隨著EBRT的不斷減少，氯苯的去除能力從100％的地方開始偏離去除曲線越來越遙遠(yuǎn)，這就表明，氯苯的去除效率正在逐漸地降低。所以，入口負(fù)載越低，氯苯的降解就會越完全。
圖5 消除能力和入口負(fù)荷的相關(guān)性
4 結(jié)論
本實(shí)驗(yàn)將培養(yǎng)和馴化的活性污泥接種到生物滴濾池上來對氯苯氣體進(jìn)行降解。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該BTF系統(tǒng)可以成功地啟動，并且穩(wěn)定操作，同時沒有出現(xiàn)任何反應(yīng)器堵塞的問題。
本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，BTF系統(tǒng)能有效降解氣態(tài)氯苯。EBRT為90s和氯苯初始濃度為878.53-1522 0.48g·m-3的條件下，去除效率是最大的，并且其平均的氯苯去除效率也可以達(dá)到97.3％左右。最佳的EBRT確定為45s。此外，最大的去除能力為154.32g·m-3·h-1，它是在EBRT為28s和氯苯的初始濃度為920.36-2019 .85g·m-3的條件下達(dá)成的。
5 致謝
本工作由是科技部國家創(chuàng)新項(xiàng)目（09C26213203714）提供的支持，并且由江蘇省環(huán)境保護(hù)先進(jìn)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（ AE201119 ）和江蘇省的清瀾工程科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)（ 2010）提供科研基金。
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