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生物滤床工业废气处理设备操作参数设计参考

日期:2018-05-16  人气:352 views

生物处理法处理含VOCS废气时,设计、操作及环境因素扮演着非常重要角色,以下分别就废气种类、营养源、温度、水分含量、pH值、气流流向、填充介质的选择及微生物菌相等几项因素加以探讨。

1.废气种类

废气生物处理法处理VOCS废气时,需依VOCS废气生物分解性、单一或混合多种进流基质等不同变化,而作处理方式的选择或菌种驯养等。早期废气生物处理法研究多以去除单一进流臭味物质为主。

2.营养源

废气生物处理法是以废气中的VOCS作为碳源。例如以泥炭土堆肥作为生物滤床介质,微生物所需N、P、K与微量元素等营养成分**由泥炭土堆肥所供给。因废气生物处理法是在常温常压下进行生物分解,除微量元素应供给之外,碳:氮:磷的比值至少也需100:5:1。

3.温度

一般而言,生物滤床中好氧微生物以嗜中温性(mesophilic)细菌为主,所以最适合的操作温度为25至35℃。以化学反应的观点而言,理论上提高反应器温度可以增加反应和扩散速率,但是VOCS的水中溶解度与在滤床介质中的吸收能力会降低,气相中的VOCS分配到生物膜的机率也受到阻碍,因此,建议生物滤床的操作温度在20至35℃之间,**不要超过40℃,否则会降低微生物的活性。

4.水分含量

生物滤床中填充介质的水分含量为生物滤床操作的重要因素,因为生物膜附着介质的含水率,除影响微生物活性外,也直接影响进流VOCS废气及氧气的传输效果。生物滴滤塔因其连续喷洒水分,保持滴滤床塔湿度在95%以上,因此,水分与营养源可以提供滤床内微生物生长所必需的物质,当滤床中的水分含量太高时,会有下列状况产生:

(1)滤床压差升高,过滤孔隙开始积水而影响通过气流的稳定性。

(2)氧的传输问题会导致单位生物膜体积上的气/液接触面积减少。

(3)厌氧层提高并助长臭味生成与降低分解率。

(4)营养源冲洗介质上的生物膜,容易造成生物膜脱落。

(5)产生多量且低pH值渗出水,须再处理。

滤床中的水分含量太低时,会有下列状况产生:

(1)降低微生物分解VOCS的活性。

(2)介质紧缩而使得材质裂化与缩小停留时间。

(3)介质上生物膜因干燥而衰减,无法因再湿润而在短时间恢复原来活性程度。

5.pH值

对大多数好氧微生物而言,较合适的生物滤床操作pH值在7至8之间,但是生物滤床并无循环水洗系统,因此,对有机填充介质本身所产生酸性物与微生物分解废气时,所产生的酸性中间代谢产物无法有效排除,更容易产生酸性中间代谢产物,而使得pH值下降,此时,添加石灰、牡蛎壳碎屑和泥灰土调整pH值,可增加VOCS废气生物处理法中的缓冲能力。太低的pH值和硫酸盐的累积会抑制微生物的生长,进而影响生物滤床的效率。

6.气流流向

除了生物洗涤塔废气流向与喷洒水流反向外,生物滤床法与生物滴滤床法的废气流向可以与喷洒水流反向或同向。如果废气流向与喷洒水流反向的话,生物滴滤塔的顶端可以不必覆盖;但如果气流与喷洒水流同向时,则需要使用防腐材质将生物滴滤塔的顶端密闭,因此,造价会较前者高。

7.填充介质的选择填充介质,在生物处理设备的设计与操作中,有着重要的地位,其性质需要具备下列几点:

(1)提供适合的环境—营养源、水分、碳源等的提供,需要没有限制,pH值也需要维持中性。

(2)**比表面积—指**接触面积或单位介质体积所含反应位置数目必须**。

(3)结构完整—介质必须能够承受因压差的增加与缩短气体停留时间所带来的环境挤压。

(4)维持高水分—因为水分是维持微生物活性不可欠缺的因素。

(5)高孔隙率—可保持较低逆压差与气体停留时间。

(6)低体积密度—可减少环境挤压的程度。

8.微生物菌相

处理VOCS废气的生物滤床中,主要以异营菌(heterotrophs)为优势菌种,其中细菌与真菌为最常见菌相。微生物菌数与菌种分布,随着滤床深度而有层化现象,在废气进流层的微生物菌数为最多、菌种较少,废气出流层菌数最少但菌种较多,以适应低浓度混合基质,生物滤床中优势菌种只存在于废气进流部份的填充介质上,原因在于承受进流负荷变化的冲击,因此,针对难分解的化合物,如果先分离培养优势特殊菌种,便能达到较高的分解效率。

活性污泥为粒状活性碳生物滤床常用的菌种来源,因为活性污泥本身已含有各种污染物的分解菌,因此,也被用来植入堆肥式生物滤床,以减少微生物适应环境所需时间。


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