王金水，鄧杰帆，顏幼平，周梓楊，何覺聰，馮　霞

(1 廣東工業(yè)大學(xué)環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院，廣東　廣州　510006；2 東莞市環(huán)境科學(xué)研究所，廣東　東莞　523009)

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復(fù)合型生物床凈化車間廢氣的中試試驗

王金水1，鄧杰帆2，顏幼平1，周梓楊1，何覺聰2，馮霞1

(1 廣東工業(yè)大學(xué)環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院，廣東廣州510006；2 東莞市環(huán)境科學(xué)研究所，廣東東莞523009)

建立了一座中試規(guī)模的真菌/細(xì)菌復(fù)合生物床，研究真菌/細(xì)菌復(fù)合型生物床對稀釋劑生產(chǎn)車間產(chǎn)生的有機(jī)廢氣的凈化能力。調(diào)試期間，中試設(shè)備與企業(yè)生產(chǎn)同時進(jìn)行，調(diào)試表明：保持生物床在穩(wěn)定運(yùn)行時，在進(jìn)氣濃度為53～222 mg/m3范圍內(nèi)TVOC的去除效率為60%～80%，最大去除率為85.9%(進(jìn)氣濃度79 mg/m3)；停機(jī)40 h后系統(tǒng)TVOC的去除率能在4 h后恢復(fù)到50%左右；整個系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用為60000元/a。

復(fù)合型生物床；稀釋劑；揮發(fā)性有機(jī)物；廢氣

稀釋劑生產(chǎn)車間產(chǎn)生的以苯系物為主的揮發(fā)性有機(jī)氣體危害人的健康。這類廢氣中的VOCs的組分復(fù)雜、各組分含量差別大，急需高效的環(huán)保技術(shù)予以凈化處理。當(dāng)前，在生物法凈化含苯系物有機(jī)廢氣領(lǐng)域中，生物滴濾塔取得良好的處理效果[1-6]。但是在實際工業(yè)生產(chǎn)中，工廠廢氣由于環(huán)境因素、生產(chǎn)因素等導(dǎo)致排放的廢氣組分和濃度波動大，處理這類廢氣難度大，對微生物要求比較高。因此研究非穩(wěn)定工況條件下生產(chǎn)廢氣的處理治理比較少[7-11]。本試驗的復(fù)合型生物床(改良生物滴濾塔)安裝在稀釋劑生產(chǎn)車間樓頂，與稀釋劑生產(chǎn)同時運(yùn)行，研究混合生物滴濾塔對實際生產(chǎn)廢氣的處理效果，探索工程推廣的可能性。

1　實　驗

1.1廢氣來源與組分

某化工企業(yè)是一家專業(yè)生產(chǎn)木器漆、金屬涂料、建筑涂料及相關(guān)其他配套產(chǎn)品的化工企業(yè)。在稀釋劑生產(chǎn)過程中，使用了大量的有機(jī)溶劑，使得廢氣中含有大量的VOCs。中試期間，用引風(fēng)機(jī)從化工企業(yè)的稀釋劑生產(chǎn)車間的廢氣處理前管道中引入150～200 m3/H的廢氣進(jìn)入中試系統(tǒng)，

1.2中試裝置

圖1　復(fù)合型生物床

圖2　塑料網(wǎng)包裹的不規(guī)則火山巖填料

復(fù)合生物床(圖1)規(guī)格為φ1000×4500 mm、鐵質(zhì)材料，填料有火山巖、陶粒、多面空心球和塑料網(wǎng)網(wǎng)住的不規(guī)則火山巖(見圖2)，試驗在常溫下進(jìn)行，氣體停留時間為20.7～15.5 s，循環(huán)液pH值為6.5～7.0，循環(huán)液流量為1.5 L/H，啟動期間營養(yǎng)源由一定的濃度的磷酸鹽緩沖溶液、硫酸銨溶液、MgCl2溶液、CaCl2溶液以及微量元素組成，控制C:N:P≥100:5:1；穩(wěn)定運(yùn)行期間，定期加入一定量的復(fù)合肥和淘米水。

1.3接種源

本試驗用的細(xì)菌來源于廠內(nèi)污水處理站中好氧池中的活性污泥，真菌來源于諾維信(中國)生物技術(shù)有限公司的BioRemove IF500。

1.4分析方法

SKY2000-VOC便攜式VOC測定儀，深圳元特科技有限公司；GM8901手持式數(shù)字風(fēng)速儀，Digital Anemometer；5B-3F型COD快速測定儀，蓮華科技。

1.5設(shè)備運(yùn)行情況介紹

進(jìn)氣引風(fēng)機(jī)跟企業(yè)的實際生產(chǎn)同時運(yùn)行：周一至周六開機(jī)時間為8:00-12:00和13:30-17:30，其他時間風(fēng)機(jī)不啟動，循環(huán)噴淋泵一直啟動。

2　結(jié)果與討論

2.1不同填料混合生物滴濾塔運(yùn)行情況

(1)填料為陶粒、火山巖和多面空心球。

分3層裝填，由開孔率一定的鐵質(zhì)材料支撐，底層為火山巖，填料高度為30 cm，中間一層為陶粒，填料高度為20 cm，最上層裝填的多面空心球，裝填高度為80 cm，總填料高度為130 cm。系統(tǒng)從接種啟動后，最大的去除效率達(dá)58.33%， 穩(wěn)定運(yùn)行到30天左右，系統(tǒng)就出現(xiàn)壓損劇增現(xiàn)象，一開始安裝加入的陶粒和火山巖粒徑太小，里面的原有壓損大，為保證進(jìn)氣風(fēng)量，加大進(jìn)氣風(fēng)速導(dǎo)致里面選用的陶粒和火山巖破碎成更小粒徑的顆粒，造成堵塞。圖3表示填料為陶粒、或火山巖和多面空心球時啟動后30天左右系統(tǒng)的TVOC的去除效果。

圖3　啟動后TVOCs的去除情況

(2)把前面造成堵塞的填料掏空后，重新選用填料，填料為多面空心球和塑料包裹的火山巖。

分2層裝填，由開孔率一定的鐵質(zhì)材料支撐，底層為塑料網(wǎng)包裹的火山巖，填料高度為30 cm，上層填料為多面空心球(φ50 mm)，填料高度為80 cm，總填料高度為110 cm。系統(tǒng)從接種重新啟動后，進(jìn)行了將近4個月的跟蹤測試。當(dāng)保持在相對穩(wěn)定條件下，混合生物滴濾塔對實況廢氣的去除效果較好，TVOCs的去除率保持在60%～80%之間，最大去除率為85.9%(進(jìn)氣濃度為79 mg/m3)。TVOCs的去除效果如圖4所示。

2.2停機(jī)40 h后混合生物滴濾塔運(yùn)行情況

由于企業(yè)的作息制度，中試設(shè)備在調(diào)試期間規(guī)律性的停機(jī)40 h，為了研究停機(jī)40 h后設(shè)備的運(yùn)行情況，連續(xù)一個月內(nèi)，持續(xù)對4個周一上午4 h內(nèi)設(shè)備的運(yùn)行的效果進(jìn)行監(jiān)測。結(jié)果如圖4所示。由于每個星期一都會加入25 L左右的淘米水和一定量的復(fù)合肥，在借助額外補(bǔ)充的營養(yǎng)源能夠快速激活原有微生物。表中顯示，停止廢氣源40 h后，系統(tǒng)能在4小時內(nèi)去除率恢復(fù)到50%左右。

圖5　恢復(fù)啟動后4 h內(nèi)TVOC的去除效果

2.3中試期間改良生物滴濾塔底部補(bǔ)水槽中COD的變化情況

中試調(diào)試期間，每周對生物滴濾塔下部補(bǔ)水槽中的水質(zhì)進(jìn)行COD檢測，檢測結(jié)果如圖6所示。由圖6中可以看出，隨著系統(tǒng)的運(yùn)行，補(bǔ)水槽中的水的COD保持在一定范圍。系統(tǒng)進(jìn)出的VOCs消減量，一種途徑是被填料表面微生物分解，一種途徑是溶解于水中被分解，補(bǔ)水槽中COD值檢測結(jié)果顯示COD值保持在相對穩(wěn)定的范圍，說明系統(tǒng)的VOCs的消減量是主要被填料微生物分解，因此水槽中COD值保持在一定范圍內(nèi)，側(cè)面的反應(yīng)出系統(tǒng)對VOCs的相對穩(wěn)定的去除效果。

圖6　啟動后COD的檢測值變化情況

2.4中試設(shè)備的經(jīng)濟(jì)可行性分析

改良生物滴濾塔的經(jīng)濟(jì)可行性分析包括設(shè)備投資成本和運(yùn)行費(fèi)用兩部分組成。生物設(shè)備投資費(fèi)用見表1，由表1可知，中試設(shè)備的投資成本為43500元。運(yùn)行費(fèi)用包括電費(fèi)、水費(fèi)、藥劑費(fèi)、人工費(fèi)等，全年累計電費(fèi)48000元/a，運(yùn)行費(fèi)全年累計60000元/a。

表1　設(shè)備投資費(fèi)用一覽表

3　結(jié)　論

(1)在實際生產(chǎn)工況條件下，混合生物滴濾塔有較強(qiáng)的抗負(fù)荷能力，規(guī)律性的停機(jī)40 h后，系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行，4 h后，去除率達(dá)到50%左右。

(2)在相對穩(wěn)定的工況條件下，混合生物滴濾塔在穩(wěn)定運(yùn)行時對VOCs的去除率在60%～80%范圍內(nèi)波動，最大去除率有85.9%(進(jìn)氣濃度79 mg/m3)，COD保持在在一定范圍內(nèi)波動。

(3)中試設(shè)備的投資成本為43500元，運(yùn)行費(fèi)用為60000元/年。

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Pilot-scale Study on Performance of Integrated Biological Bed on Treatment of Waste Gas Generated in Workshop

WANGJin-shui1,DENGJie-fan2,YANYou-ping1,ZHOUZi-yang1,HEJue-cong2,FENGXia1

(1 Faculty of Environmental Science and Engineering，Guangdong University of Technology, Guangdong Guangzhou 510006; 2 Institute of Environment Science Research, Guangdong Dongguan 523009, China)

To evaluate the fungal/bacterial mix integrated biological bed purification capacity of the diluent organic waste generated in the production workshop, a pilot-scale fungal/bacterial integrated biological bed was designed, during commissioning, pilot plant and enterprise production at the same time. The results showed that keeping integrated biological bed in stable operation, with the intake concentration removal efficiency within 53～222 mg/m3and TVOC range of 60%～80%, the maximum removal was 85.9% (inlet concentration was 79 mg/m3). After 40 h, the removal rate of TVOC can be restore to about 50% after 4 h. The whole system operating cost was 60000 rmb/a.

integrated biological bed; diluent; VOCs; waste gas

王金水(1989-)，男，研究生，主要從事VOCs治理研究。

X701

A

1001-9677(2016)012-0169-03