挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds,以下简称VOCs)的生物净化技术具有处理效果好、投资运行费用低、无二次污染等优势,近年来备受关注。而在很多情况下,尤其是处理一些难降解和难溶性VOCs,生物法的净化性能往往受到限制,出现去除能力低、净化效果差的问题。本文以甲苯废气为研究对象,建立反硝化生物反应器,探索了甲苯废气液相吸收反硝化降解特性,并通过与普通生物反应器的对比,发现反硝化生物反应器具有更好的净化性能。同时,本文研究了影响甲苯废气净化过程中反硝化作用的主要因素,并对甲苯气体液相吸收反硝化降解的过程机理进行了分析。通过研究主要获得如下结论:(1)对比发现反硝化生物膜反应器(DBR)对甲苯废气的净化效果优于普通生物膜反应器(BR)。当甲苯进气浓度在340mg·m-3～5550mg·m-3之间变化时,DBR系统的出气浓度均低于BR系统,DBR获得更高的去除率,尤其是在甲苯进气浓度较高时,两者间的差别更显著。其中甲苯进气浓度不超过3440mg·m-3时,DBR系统的去除率保持在94%以上,而BR系统的去除率在83%以上;当进气浓度从3440mg m-3上升到5500mg·m-3时,DBR去除率从94.1%降低到76.3%,BR去除率从83.0%降低到68.3%。DBR系统的最大去除能力为127.2g.m-3·h-1左右,比BR系统高出11.8%。(2)DBR系统中反硝化速率在一定范围内随甲苯进气浓度的增加而增大,最大反硝化速率为2.4mgNO3--N·L-1·h-1。在DBR系统中,甲苯进气浓度为50mg·m-3～340mg·m-3之间变化时,基本没有发生反硝化,反硝化速率为零;进气浓度从720mg·m-3增至2130mg·m-3时,反硝化速率随甲苯进气浓度呈直线增加,从0.3mgNO3-N·L-1·h-1增加到1.9mgNO3--N·L-1·h-1;甲苯进气浓度为从2130mg·m-3增加到5550mg·m-3时,反硝化速率增加的幅度变缓,并逐渐稳定为2.4mgNO3--N·L-1·h-1。(3)在DBR系统净化甲苯废气的过程中,当仅投加硝态氮做反硝化电子受体时,系统中没有检测出亚硝态氮;在同时投加亚硝态氮和硝态氮的情况下,发现亚硝态氮首先被利用,当亚硝态氮几乎被消耗完后,硝态氮的还原才开始进行。(4)在DBR系统中,甲苯的去除主要依靠好氧降解和反硝化降解的共同作用,生物膜外层主要进行甲苯的好氧降解,传递到膜内的甲苯被反硝化降解。而反硝化作用本身对甲苯的去除量很小,DBR系统获得较好的净化效果主要是由于生物膜内部反硝化对甲苯的快速去除,加剧了生物膜中的浓度梯度,通过加强甲苯的传质过程进而提高反应器的净化性能。