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生物過濾除氨氣-生物除臭技術-VOC生物處理法應用

 1.摘要
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氨氣無色,有毒,易反應,具有腐蝕性,并有強烈異味。其會刺激人體皮膚,眼睛,鼻子,喉嚨,及肺部 。自然界和工業生產都將產生氨氣,因此對氨氣的控制是非常重要的。生物過濾是最近新起的一項控制氨氣的技術。在這里將研究如何結合堆肥,淤泥,及PVC片作為生物過濾介質來除去氨氣。主要通過研究進口濃度,堆積時間,過濾介質深度等參數所能產生的影響,來估測除氨氣效率。通過建立和操作實驗室刻度過濾器來來得出需要的有關數據。 結果表明,當進口濃度為236ppm,氨氣轉載速度小于9.86 g-NH3/m3.h,停留時間為1分鐘時,氨氣的出去效率可以超過99.9%。細菌馴化時間為10天。研究結果表明,該生物過濾系統,能夠有效的除去廢氣中的氨氣。并且根據氨氣入口的濃度,可以決定過濾介質的程度。中國環境保護網9]/j(bBn?

d(hM UC7O'MB4G br+jy02.介紹
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氨氣無色,有毒,易反應,具有腐蝕性,并有強烈異味。氨氣會刺激人的眼睛及呼吸管道,在高濃度的條件下甚至能在幾分鐘內使人致死。氣態氨產生的主要來源有,家畜飼養,石化工業,金屬制造設備,食品業,造紙業,紡織設備,廢水處理設備,淤泥處理及堆肥設備。隨著氨氣排放標準日益嚴格,需要開發更有效更經濟的氨氣處理技術。傳統的氨處理技術是基于物理或者化學方法,例如活性炭吸附,濕式冷凝洗滌,以及熱氧化和催化,但該方法費用高,且會產生新污染。
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2h3SQ4^Z(W-l l4R$S*y0空氣生物過濾技術,很早之前就開始有所應用,在近幾年更多的應用到異味氣體排放控制,有毒化合物及VOC的控制。生物過濾的原理非常簡單:含污染物的氣體,通過某多孔填料床,其中含有固定的微生物,通過這些微生物的降級作用,實現對污染物的生物處理。當異味污染氣體通過介質時,氣流中的污染物被生物膜吸收,氧化生成CO2, H2O, NO3, 及SO4。與傳統的方法相比,生物過濾技術在處理低濃度污染氣體方面具有相當優勢。并且該技術還具有高效,低投入費用和運行費用,安全操作,低能源消耗,不產生副產品,能將許多無機物和有機物轉化成無害的氧化物的特點。
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%EZj\,TX0最近,也有相關研究調查關于如何利用生物過濾來除去氨氣,使用隔離細菌來處理高負載量的氨氣。比較哪些無機填料效果較高,以及使用固定的濕性細菌來除去氨氣和硫化氫氣體。中國環境保護網[u6Q+Sx P A

(FMa/\,t)RGSO0而這篇研究文章的目的則是,引進一項專門的生物過濾除氨氣的工藝技術。研究如何使用堆肥,淤泥和PVC片的混合物作為過濾介質,來除去氨氣。其中還將重點研究進口濃度,堆積時間,過濾介質深度等參數對處理效率的影響。
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)zf(],xE)H7D03.材料及方法中國環境保護網x8t`*dL'S
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生物過濾系統
w-IT&ml;R0主體是三層結構的床式生物過濾器,主要結構為一個高1.5 m,直徑80 mm的金屬圓柱容器。該容器中含有堆肥,城市下水道淤泥,及PVC。其中三者的混合比例為,3-2-1。在過濾系統的每一層都裝有混合后的填料介質,由金屬濾網支撐。在每一層的進口與出口處,都裝有氣體取樣端口。另外,每層還裝有介質取樣端口,用于從填充材料中取樣。在每個過濾床中部安裝了溫度計,用于日常溫度測量。為了使過濾器中有穩定的溫度,在系統中安裝了電子溫度調節裝置。
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MH#c&t.RR!fN!e04.測量方法中國環境保護網)aFBD;?4dkQ;\
采用靛酚法確定氨氣濃度。利用酒精玻璃溫度計測量溫度,該溫度計測量范圍為0到100攝氏度。氣體流速則使用流量計進行測量,單位為l/min。利用水壓力計測量壓降數值。中國環境保護網;nI;mS {p#wW

Mji*C9~]5c!`x#V&Q05.結果中國環境保護網CfR2x,~;e5Ib-U5@

ahBtD#AF0馴化時間中國環境保護網X'UA-LRuq
該研究最重要的目的就是確定細菌需要多少時間來馴化氨氣。在該實驗中,第一階段持續時間為83天,經觀察,細菌用了十天的時間來馴化氨氣,在馴化期間除氨率較低,馴化期后,除氨率上升到99.9% ,并且系統開始保持穩定。
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入口氨氣濃度對除氨效率的影響中國環境保護網,qk E0C!i T.j*c d
另外需要研究的就是通過生物過濾系統能夠達到什么樣的除氨效果。為了取得需要的結果,系統做第二階段的83天的實驗,其中廢氣流速為6.48 l/min,廢氣的停留時間(EBRT)為一分鐘。在運行開始階段,進口濃度為10 ppmv,然后逐漸增加到大約236ppmv。在最初幾天,處于馴化階段,除氨率比較低,然后就有迅速的提高。經觀察系統系統能處理的氨氣濃度上限是236 ppmv,而能夠達到99.9%以上的除去效率。當入口的氨氣濃度為10 to 236ppmv時,出口氣體中氨氣的濃度低于0.1 ppmv。然而,當入口氨氣濃度超過236時,除氨率將下降,且系統變的不穩定。經觀察,10 - 236 ppmv的入口氨氣濃度范圍內,最大的氨氣轉載量為9.86 g-NH3 /m3h。
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^3H/x.fnD0容器內壓降
#u#H3C6D6E:k(Q0容器內氣體阻力大小決定風扇的能量消耗,也就是系統的主要能源消耗。在實驗過程中,壓降數據主要通過水壓力計進行測量。經觀察,在最初幾天壓力就大,過段時間后,壓力數據主要與介質的濕度有聯系。平均的壓力為43.55 Pa。沒有發現壓力與氨氣轉載量之間有直接的關聯。
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^wyD8gB0過濾材料潮濕度對系統的影響
b+f5K)y4P+W)K0過濾器中介質的潮濕度是非常重要的操作參數,因為它將直接影響系統的除氨效率,以及氣體壓降。最佳的潮濕度是在40%和60%。為了維持理想的穩定的介質濕度,需在系統中增加濕度調節裝置。中國環境保護網QrW%TPe9Z-i

4B:k3D.k"y"p6G D0溫度控制中國環境保護網-ztAN7~U
系統中的溫度是需要日常控制的,因為溫度對于微生物的生長影響非常大。對于細菌最理想的溫度是30 °C 左右,因此在操作過程中都要爭取將溫度控制在30 °C 左右。中國環境保護網`6W:FQ3K
中國環境保護網-o6j3C2?2edF'V
6.討論
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1J4Zi} N1q0在氨氣的生物過濾過程中, 微生物將氨轉化成硝酸鹽。整個過程是有兩種微生物完成的,首先是亞硝化單胞菌將NH4+轉化成NO2-,然后由硝化細菌將NO2-轉化成NO3-。在與氨氣物質接觸前,過濾介質中的微生物數量是不變化的。在馴化階段以后,微生物聚集成塊,一定數量以后圍繞到過濾介質周圍形成生物膜。 污染物質經擴散從氣態到進入到含微生物的固定生物膜中,從從氨被氧化成無害的硝酸鹽。

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