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生物过滤除氨气-生物除臭技术-VOC生物处理法应用

 1.摘要
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氨气无色,有毒,易反应,具有腐蚀性,并有强烈异味。其会刺激人体皮肤,眼睛,鼻子,喉咙,及肺部 。自然界和工业生产都将产生氨气,因此对氨气的控制是非常重要的。生物过滤是最近新起的一项控制氨气的技术。在这里将研究如何结合堆肥,淤泥,及PVC片作为生物过滤介质来除去氨气。主要通过研究进口浓度,堆积时间,过滤介质深度等参数所能产生的影响,来估测除氨气效率。通过建立和操作实验室刻度过滤器来来得出需要的有关数据。 结果表明,当进口浓度为236ppm,氨气转载速度小于9.86 g-NH3/m3.h,停留时间为1分钟时,氨气的出去效率可以超过99.9%。细菌驯化时间为10天。研究结果表明,该生物过滤系统,能够有效的除去废气中的氨气。并且根据氨气入口的浓度,可以决定过滤介质的程度。中国环境保护网9]/j(bBn?

d(hM UC7O'MB4G br+jy02.介绍
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氨气无色,有毒,易反应,具有腐蚀性,并有强烈异味。氨气会刺激人的眼睛及呼吸管道,在高浓度的条件下甚至能在几分钟内使人致死。气态氨产生的主要来源有,家畜饲养,石化工业,金属制造设备,食品业,造纸业,纺织设备,废水处理设备,淤泥处理及堆肥设备。随着氨气排放标准日益严格,需要开发更有效更经济的氨气处理技术。传统的氨处理技术是基于物理或者化学方法,例如活性炭吸附,湿式冷凝洗涤,以及热氧化和催化,但该方法费用高,且会产生新污染。
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2h3SQ4^Z(W-l l4R$S*y0空气生物过滤技术,很早之前就开始有所应用,在近几年更多的应用到异味气体排放控制,有毒化合物及VOC的控制。生物过滤的原理非常简单:含污染物的气体,通过某多孔填料床,其中含有固定的微生物,通过这些微生物的降级作用,实现对污染物的生物处理。当异味污染气体通过介质时,气流中的污染物被生物膜吸收,氧化生成CO2, H2O, NO3, 及SO4。与传统的方法相比,生物过滤技术在处理低浓度污染气体方面具有相当优势。并且该技术还具有高效,低投入费用和运行费用,安全操作,低能源消耗,不产生副产品,能将许多无机物和有机物转化成无害的氧化物的特点。
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%EZj\,TX0最近,也有相关研究调查关于如何利用生物过滤来除去氨气,使用隔离细菌来处理高负载量的氨气。比较哪些无机填料效果较高,以及使用固定的湿性细菌来除去氨气和硫化氢气体。中国环境保护网[u6Q+Sx P A

(FMa/\,t)RGSO0而这篇研究文章的目的则是,引进一项专门的生物过滤除氨气的工艺技术。研究如何使用堆肥,淤泥和PVC片的混合物作为过滤介质,来除去氨气。其中还将重点研究进口浓度,堆积时间,过滤介质深度等参数对处理效率的影响。
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)zf(],xE)H7D03.材料及方法中国环境保护网x8t`*dL'S
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生物过滤系统
w-IT&ml;R0主体是三层结构的床式生物过滤器,主要结构为一个高1.5 m,直径80 mm的金属圆柱容器。该容器中含有堆肥,城市下水道淤泥,及PVC。其中三者的混合比例为,3-2-1。在过滤系统的每一层都装有混合后的填料介质,由金属滤网支撑。在每一层的进口与出口处,都装有气体取样端口。另外,每层还装有介质取样端口,用于从填充材料中取样。在每个过滤床中部安装了温度计,用于日常温度测量。为了使过滤器中有稳定的温度,在系统中安装了电子温度调节装置。
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MH#c&t.RR!fN!e04.测量方法中国环境保护网)aFBD;?4dkQ;\
采用靛酚法确定氨气浓度。利用酒精玻璃温度计测量温度,该温度计测量范围为0到100摄氏度。气体流速则使用流量计进行测量,单位为l/min。利用水压力计测量压降数值。中国环境保护网;nI;mS {p#wW

Mji*C9~]5c!`x#V&Q05.结果中国环境保护网CfR2x,~;e5Ib-U5@

ahBtD#AF0驯化时间中国环境保护网X'UA-LRuq
该研究最重要的目的就是确定细菌需要多少时间来驯化氨气。在该实验中,第一阶段持续时间为83天,经观察,细菌用了十天的时间来驯化氨气,在驯化期间除氨率较低,驯化期后,除氨率上升到99.9% ,并且系统开始保持稳定。
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入口氨气浓度对除氨效率的影响中国环境保护网,qk E0C!i T.j*c d
另外需要研究的就是通过生物过滤系统能够达到什么样的除氨效果。为了取得需要的结果,系统做第二阶段的83天的实验,其中废气流速为6.48 l/min,废气的停留时间(EBRT)为一分钟。在运行开始阶段,进口浓度为10 ppmv,然后逐渐增加到大约236ppmv。在最初几天,处于驯化阶段,除氨率比较低,然后就有迅速的提高。经观察系统系统能处理的氨气浓度上限是236 ppmv,而能够达到99.9%以上的除去效率。当入口的氨气浓度为10 to 236ppmv时,出口气体中氨气的浓度低于0.1 ppmv。然而,当入口氨气浓度超过236时,除氨率将下降,且系统变的不稳定。经观察,10 - 236 ppmv的入口氨气浓度范围内,最大的氨气转载量为9.86 g-NH3 /m3h。
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^3H/x.fnD0容器内压降
#u#H3C6D6E:k(Q0容器内气体阻力大小决定风扇的能量消耗,也就是系统的主要能源消耗。在实验过程中,压降数据主要通过水压力计进行测量。经观察,在最初几天压力就大,过段时间后,压力数据主要与介质的湿度有联系。平均的压力为43.55 Pa。没有发现压力与氨气转载量之间有直接的关联。
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^wyD8gB0过滤材料潮湿度对系统的影响
b+f5K)y4P+W)K0过滤器中介质的潮湿度是非常重要的操作参数,因为它将直接影响系统的除氨效率,以及气体压降。最佳的潮湿度是在40%和60%。为了维持理想的稳定的介质湿度,需在系统中增加湿度调节装置。中国环境保护网QrW%TPe9Z-i

4B:k3D.k"y"p6G D0温度控制中国环境保护网-ztAN7~U
系统中的温度是需要日常控制的,因为温度对于微生物的生长影响非常大。对于细菌最理想的温度是30 °C 左右,因此在操作过程中都要争取将温度控制在30 °C 左右。中国环境保护网`6W:FQ3K
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6.讨论
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1J4Zi} N1q0在氨气的生物过滤过程中, 微生物将氨转化成硝酸盐。整个过程是有两种微生物完成的,首先是亚硝化单胞菌将NH4+转化成NO2-,然后由硝化细菌将NO2-转化成NO3-。在与氨气物质接触前,过滤介质中的微生物数量是不变化的。在驯化阶段以后,微生物聚集成块,一定数量以后围绕到过滤介质周围形成生物膜。 污染物质经扩散从气态到进入到含微生物的固定生物膜中,从从氨被氧化成无害的硝酸盐。