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組合填料在生物滴濾塔上的應用

2017-02-08 10:53:57点击:
填料是生物滴濾脫臭塔的核心構件,其選用及組合方式對脫臭效果有顯著影響[ 1 ] 。已有實驗[ 2 ]結果表明,采用單一填料處理惡臭氣體,出口惡臭氣體濃度雖能達到GB 1455—1993 規定的二級廠界標准A類要求,但塔阻力較大,反沖洗周期短,模試裝置的阻力超過1. 4 kPa容易出現堵塞和液泛現象,動力消耗較大。因此,本工作對生物滴濾塔所用的填料進行了選擇。
生物滴滤塔工艺流程
1 實驗部分①
1. 1 填料
多孔凸凹型改性濾料 該料爲紅褐色,球形,多孔,表面有凹凸點,規格爲10 mm,比表面積大于4 m2 /g,孔隙率爲30. 9%,空隙率爲51. 0%。
PYC強化挂膜濾料 該料爲紅褐色,球形,表面粗糙,規格爲10 mm,比表面積大于1 m2 /g,
孔隙率爲26. 8% ,空隙率爲45. 0%。
輕質多孔填料 該料爲紅褐色,圓形,表面光滑,規格爲10 mm,比表面積爲500 ~800 m2 /m3 ,孔隙率爲19. 0% ,空隙率爲42. 5%。上述3種填料均爲江西省萍鄉市新興化工環保填料廠亚洲免费视频。

1. 2 實驗裝置
裝置由1台自行設計的生物滴濾塔和1個噴淋液槽組成。滴濾塔殼體材質爲有機玻璃,厚度爲5 mm,管路材質爲聚丙烯,塔內徑爲90 mm。滴濾塔總高度爲1. 2 m, 共3 層: 頂層高度爲200 mm,裝有噴淋液散水裝置;中間部分爲填料層,填料高度爲750 mm,填料在填料層中分層填裝,下部設有支撐架,用于支撐填料;底層高度爲200 mm,設有惡臭氣體入口總管、氣體分布裝置和液體出口。

1. 3 待處理廢氣
以某化工汙水廠水質調節池産生的廢氣爲研究對象, 8個月實時監測結果顯示,廢氣的主要汙染物含量爲: H2 S, 8~30 mg/m3 ; CH3 SH, 0. 5~2. 0 mg/m3 ; NH3 , 15~60 mg/m3 ;揮發性有機化合物(VOCs) , 50~150μg/g。

1. 4 操作條件
操作溫度爲常溫(7~28 ℃) ,噴淋液流量爲20 L /h,噴淋液pH值爲6~8,挂膜泥水混合液中活性汙泥的質量濃度爲2. 4~2. 6 g/L。

1. 5 脫臭菌及營養液
脫臭菌菌種爲某化工汙水廠二沈池活性汙泥。在營養液中,葡萄糖、尿素、磷酸氫二鉀、硫酸鎂、氯化鈣及硫酸亞鐵的質量濃度分別爲300,50, 150, 225, 275, 25 mg/L。

1. 6 分析測試
滴濾塔運行阻力采用U 型壓力計測定。H2 S, NH3 , CH3 SH 質量濃度按GB /T 14678—1993, GB /T 14679—1993 檢測。用Mini RAE2000 PGM - 7600型手持式氣體檢測儀測定VOCs質量濃度。

2 結果與討論
2. 1 填料對氣流的阻力
阻力與氣體流量之間的關系是決定工程操作費用的重要參數[ 3 ] ,滴濾塔的壓降隨氣體流量
的增大而增大[ 4 ] 。噴淋液流量一定時,填料種類和氣體流量對塔阻力的影響如圖2所示。
填料种类和气体流量对塔阻力的影响
 由圖2可以看出,當氣體流量從200 L /h增大到1 000 L /h時, 3 種填料阻力的波動範圍爲75~300 Pa。當氣體流量從1 000 L / h 增大到2 000 L /h時, 3種填料的阻力顯著增大,分別爲:多孔凹凸填料,從180 Pa增大至500 Pa;強化挂膜填料,從300 Pa增大至750 Pa; 輕質填料,從200 Pa增大至890 Pa。多孔凹凸填料和強化挂膜填料是輕質填料的改進亚洲免费视频, 3種填料的空隙率由大到小順序爲:多孔凹凸填料,強化挂膜填料,輕質填料。多孔凹凸填料空隙率大,阻力低,不易堵塞,但容易發生“溝流”,致使惡臭氣體在滴濾塔中的停留時間縮短,不僅影響挂膜效果,而且使挂膜時間延長。輕質多孔填料的阻力較大,需要頻繁反沖洗才能保持較好去除效果。
2. 2 吸附性能對阻力的影響
填料上的生物含量越大,對惡臭氣體的去除效果越好,但填料上的生物膜的量並不能無限制地增長,生物膜太多容易導致料堵塞。因此,對3種填料在相同實驗條件下的吸附性能進行研究。實驗過程氣體流量控制在1 500 L /h,每天給循環汙泥中添加營養液,補充損失水分,通過觀察得出循環汙泥的濃度和塔阻力變化情況(見圖3) 。
 污泥浓度和塔阻力随时间的变化
 由圖3可以看出,隨運行時間延長,循環液中汙泥的質量濃度下降,填料的阻力上升。運行前5天, 3種填料的吸附效果均較好。對輕質多孔填料、強化挂膜填料和多孔凹凸填料,運行到第5 天, 循環液中汙泥的質量濃度分別降到1 630, 1 410, 1 300 mg/L。使用輕質多孔填料和強化挂膜填料時,運行時間超過15天,循環液中汙泥的質量濃度趨于穩定。實驗過程中還清晰地觀察到,輕質多孔填料表面光滑,生物膜附著量少,大部分脫落的生物膜填充在填料空隙中,並隨噴淋液沈澱在裝置底部;多孔凹凸填料表面生物膜脫落速度較快,阻力爲1. 45 kPa時塔出現液泛現象;強化挂膜填料表面附著大量生物膜,阻力變化平緩(小于1. 18 kPa) 。生物膜容易在強化挂膜填料表面固定,因爲這種填料微孔豐富,內部多孔且具有特殊的單孔結構。與其他2種填料相比,強化挂膜填料的親生物性較好,生物膜的“脫落—生長—脫落”平衡容易建立,塔的壓降能夠維持穩定。
2. 3 組合填料
根據單一填料的實驗結果,對3種填料進行組合:底部用空隙率和表面積均較大的多孔凹凸填料,以增加微生物的挂膜數量並強化對難溶氣體的吸附;中間采用強化挂膜填料,以有利于微生物的生長和氣、液的進一步均勻分布;上部選用輕質多孔填料,以通過填料的吸附和良好的表面性質,保證出口有害氣體濃度達到相關標准要求。在選定的實驗條件下進行組合填料的脫臭實驗,以通過生物滴濾塔的壓降變化來判斷生物膜的生長是否成熟[ 5 ] ,實驗結果如圖4所示。 
 组合填料去除率和塔阻力随运行时间的变化
由圖4可以看出,挂膜初期(前3天) , H2 S,NH3 , CH3 SH,VOCs去除率迅速下降,但塔阻力卻快速增長,原因是微生物尚未適應吸附環境,主要依靠填料的吸附作用和噴淋液的吸收作用工作。隨著填料的吸附飽和,生物膜逐漸在填料表面形成,從第3天開始微生物對惡臭氣體的降解作用越來越明顯。到第15 天, NH3 及H2 S去除率達到80. 6% ,塔阻力增長緩慢。到第35 天,VOCs及CH3 SH出口濃度達到GB 1455—1993二級廠界標准A 類要求, H2 S及NH3 去除率大于98. 4%。塔阻力基本保持在680~700 Pa,出口氣體一直處于達標狀態,生物膜的顔色逐漸由無色變爲淺黃、深黃、褐色。變爲褐色標志著生物膜已經成熟。與強化挂膜填料塔的阻力相比,運行期間組合填料塔的起始阻力和穩定(時)阻力均較低。在滿足出口氣體達標的前提下減小動力消耗,可有效解決生物滴濾塔壓降大和由于填料堵塞而引起的液泛現象。

3 結論
a. 單一填料不能滿足生物滴濾塔對阻力低且吸附性好的操作要求。
b. 組合填料生物滴濾塔的性能優于單一填料塔,在保證出口惡臭氣體濃度達標的前提下,
塔阻力降低,避免了“溝流”和液泛現象。

c. 運行60 天, 組合填料滴濾塔的阻力爲680~700 Pa, H2 S, NH3 , CH3 SH, VOCs去除率均大于98%。


以上组合填料资料转自《环境工程》作者:王军,刘发强 ,秦赏 ,程海 ,齐庆 ,朱义朝

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