《微量臭氧強化生物滴濾降解VOCs廢氣的作用機制》是依託北京化工大學，由張麗麗擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：微量臭氧強化生物滴濾降解VOCs廢氣的作用機制
- 依託單位：北京化工大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：張麗麗
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
針對生物滴濾降解VOCs廢氣長期運行過程面臨的填料層堵塞這一共性科學技術難題，本項目旨在利用微量臭氧化技術調控生物膜相控制反應體系的填料層堵塞，深入探討利用微量臭氧強化生物膜相傳質和生物降解過程的綜合作用機制，具有重要的學術意義和套用價值。首先研究生物滴濾長期運行過程中生物膜相變化導致填料層堵塞的相關效應和作用規律，揭示填料層堵塞和運行性能惡化的本質原因；在此基礎上，提出並建立微量臭氧化調控生物膜相控制填料層堵塞的技術方法，研究微量臭氧化強化生物滴濾反應體系的巨觀運行性能；著重分析微量臭氧化調控生物膜相生長與分布、結構與特性、微觀組成與代謝活性等的表觀和微觀作用效應；基於氣、液和生物相的質量平衡和Monod方程，建立微量臭氧化強化生物滴濾降解VOCs廢氣的多孔介質數學模型，深入解析微量臭氧化調控生物膜相強化反應體系降解VOCs的作用機制，為該技術的套用奠定理論基礎。
結題摘要
生物滴濾反應體系長期運行過程中的填料層堵塞和運行性能惡化一直是該工藝套用中所面臨的和需要不斷解決的共性科學技術難題。本項目提出了利用微量臭氧化技術調控生物膜相控制反應體系的填料層堵塞的新方法，分析了微量臭氧對生物滴濾反應器運行性能的作用效應和規律，深入探討利用微量臭氧強化生物膜相傳質和代謝活性的作用機制，具有重要的學術意義和套用價值。通過4年的研究，取得了如下成果：（1）研究了長期運行過程中生物滴濾反應器運行性能的變化模式，分析了生物量積累和分布規律及生物膜相特性變化，揭示了生物膜相變化導致填料層堵塞的相關效應和作用規律，揭示了生物量過度生長和非均勻分布以及生物膜表面EPS分泌量和表面疏水性增加是導致填料層堵塞和運行性能惡化的直接和本質原因。（2）在此基礎上，建立了微量臭氧氧化調控生物膜相進而控制填料層堵塞的技術方法，獲得了微量臭氧強化生物滴濾反應體系運行性能的作用效應，證明了微量臭氧是控制生物膜分布及強化反應體系長期高效運行的可行技術方法，確定5-10mg/m3可有效調控生物膜相併強化反應體系長期穩定運行的最優強化模式，高於20 mg/m3的臭氧會嚴重抑制微生物膜生長而影響反應體系運行性能。（3）深入分析了微量臭氧調控生物膜相強化生物滴濾降解VOCs的作用機制，研究了微量臭氧影響生物膜相生長與分布、結構特性、微觀組成與代謝活性等作用效應和作用規律，確定微量臭氧可實現有效調控長期運行的生物滴濾反應體系填料層生物量及其沿床層的分布，抑制生物量過度生長，實現相對均勻化分布；發現微量臭氧可降低長期運行體系生物膜相胞外多聚物EPS分泌量和生物膜表面相對疏水性，XPS、FTIR及平均分子量分析均表明微量臭氧的作用未顯著破壞其化學組成；不同微量臭氧作用的反應體系生物膜高通量測序和基因克隆測序的結果分析表明，微量臭氧會對微生物種群的相對含量產生一定影響，但對主體群落結構未產生顯著影響，從微觀領域可證明該技術手段的可行性。上述研究成果為該技術的套用奠定了理論基礎。（4）發表SCI論文6篇，EI論文1篇，中文核心期刊論文4篇，在投SCI論文2篇，培養碩士研究生8名。
