復合型生物床凈化車間廢氣的中試試驗

王金水，鄧杰帆，顏幼平，周梓楊，何覺聰，馮　霞

(1 廣東工業大學環境與化學工程學院，廣東　廣州　510006；2 東莞市環境科學研究所，廣東　東莞　523009)

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復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 廣東工業大學環境與化學工程學院，廣東廣州510006；2 東莞市環境科學研究所，廣東東莞523009)

建立了一座中試規模的真菌/細菌復合生物床，研究真菌/細菌復合型生物床對稀釋劑生產車間產生的有機廢氣的凈化能力。調試期間，中試設備與企業生產同時進行，調試表明：保持生物床在穩定運行時，在進氣濃度為53～222 mg/m3范圍內TVOC的去除效率為60%～80%，最大去除率為85.9%(進氣濃度79 mg/m3)；停機40 h后系統TVOC的去除率能在4 h后恢復到50%左右；整個系統的運行費用為60000元/a。

復合型生物床；稀釋劑；揮發性有機物；廢氣

稀釋劑生產車間產生的以苯系物為主的揮發性有機氣體危害人的健康。這類廢氣中的VOCs的組分復雜、各組分含量差別大，急需高效的環保技術予以凈化處理。當前，在生物法凈化含苯系物有機廢氣領域中，生物滴濾塔取得良好的處理效果[1-6]。但是在實際工業生產中，工廠廢氣由于環境因素、生產因素等導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。因此研究非穩定工況條件下生產廢氣的處理治理比較少[7-11]。本試驗的復合型生物床(改良生物滴濾塔)安裝在稀釋劑生產車間樓頂，與稀釋劑生產同時運行，研究混合生物滴濾塔對實際生產廢氣的處理效果，探索工程推廣的可能性。

1　實　驗

1.1廢氣來源與組分

某化工企業是一家專業生產木器漆、金屬涂料、建筑涂料及相關其他配套產品的化工企業。在稀釋劑生產過程中，使用了大量的有機溶劑，使得廢氣中含有大量的VOCs。中試期間，用引風機從化工企業的稀釋劑生產車間的廢氣處理前管道中引入150～200 m3/H的廢氣進入中試系統，

1.2中試裝置

圖1　復合型生物床

圖2　塑料網包裹的不規則火山巖填料

復合生物床(圖1)規格為φ1000×4500 mm、鐵質材料，填料有火山巖、陶粒、多面空心球和塑料網網住的不規則火山巖(見圖2)，試驗在常溫下進行，氣體停留時間為20.7～15.5 s，循環液pH值為6.5～7.0，循環液流量為1.5 L/H，啟動期間營養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；穩定運行期間，定期加入一定量的復合肥和淘米水。

1.3接種源

本試驗用的細菌來源于廠內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手持式數字風速儀，Digital Anemometer；5B-3F型COD快速測定儀，蓮華科技。

1.5設備運行情況介紹

進氣引風機跟企業的實際生產同時運行：周一至周六開機時間為8:00-12:00和13:30-17:30，其他時間風機不啟動，循環噴淋泵一直啟動。

2　結果與討論

2.1不同填料混合生物滴濾塔運行情況

(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。系統從接種啟動后，最大的去除效率達58.33%， 穩定運行到30天左右，系統就出現壓損劇增現象，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，為保證進氣風量，加大進氣風速導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材料支撐，底層為塑料網包裹的火山巖，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。系統從接種重新啟動后，進行了將近4個月的跟蹤測試。當保持在相對穩定條件下，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%(進氣濃度為79 mg/m3)。TVOCs的去除效果如圖4所示。

2.2停機40 h后混合生物滴濾塔運行情況

由于企業的作息制度，中試設備在調試期間規律性的停機40 h，為了研究停機40 h后設備的運行情況，連續一個月內，持續對4個周一上午4 h內設備的運行的效果進行監測。結果如圖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合肥，在借助額外補充的營養源能夠快速激活原有微生物。表中顯示，停止廢氣源40 h后，系統能在4小時內去除率恢復到50%左右。

圖5　恢復啟動后4 h內TVOC的去除效果

2.3中試期間改良生物滴濾塔底部補水槽中COD的變化情況

中試調試期間，每周對生物滴濾塔下部補水槽中的水質進行COD檢測，檢測結果如圖6所示。由圖6中可以看出，隨著系統的運行，補水槽中的水的COD保持在一定范圍。系統進出的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，補水槽中COD值檢測結果顯示COD值保持在相對穩定的范圍，說明系統的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，側面的反應出系統對VOCs的相對穩定的去除效果。

圖6　啟動后COD的檢測值變化情況

2.4中試設備的經濟可行性分析

改良生物滴濾塔的經濟可行性分析包括設備投資成本和運行費用兩部分組成。生物設備投資費用見表1，由表1可知，中試設備的投資成本為43500元。運行費用包括電費、水費、藥劑費、人工費等，全年累計電費48000元/a，運行費全年累計60000元/a。

表1　設備投資費用一覽表

3　結　論

(1)在實際生產工況條件下，混合生物滴濾塔有較強的抗負荷能力，規律性的停機40 h后，系統恢復正常運行，4 h后，去除率達到50%左右。

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

(3)中試設備的投資成本為43500元，運行費用為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