生物填料塔净化恶臭废气的研究
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( 1. S chool of Environm en ta l S cience and Eng ineering, S un Ya t2sen U n iversity, Guangzhou 510275, Ch ina; 2. D epa rtm en t of Chem istry and Chem ica l Eng ineering, Guangdong Petrochem ica l Eng ineering Technology S chool, Guangzhou 510320, Ch ina)
图 4 进气流量对 NH3 净化率的影响
Fig. 4 Effect of gas flux on ammonia removal rate
由图 4可知 ,在进气流量为 0. 2～0. 6 m3 / h时 , 单负荷及双负荷进气方式下的 NH3 净化率基本相 等 ,且均随气体流量的增加而呈下降趋势 ;在三负荷 进气方式下 ,则出现了对 NH3 的净化率随气体流量 的增加先上升后下降的趋势 ,经分析原因是 :由于控 制不当 ,导致了低流量下的 NH3 进气浓度高达 400 mg /m3 。
Abstract: By selecting m ajor components of odors ( hydrogen sulfide, ammonia and trim ethyl2 am ine) from feeding factories as targets, the purification characteristics of using biological packed col2 umns were studied. The effects of inlet concentration, gas flux and recycled sp rayed liquid density on the odor removal efficiency were investigated. The interaction of different components of the odor was re2 searched by supp lying a single, double2m ixed ( hydrogen sulfide, ammonia) or trip le2m ixed gas. The re2 sults show that: the hydrogen sulfide removal efficiency is 100% ; ammonia purification efficiency decrea2 ses when the gas flux or inlet concentration increases; hydrogen sulfide contributes to ammonia removal, but trim ethylam ine has competitive inhibition of ammonia elim ination. The biological removal of trim ethyl2 am ine is effective; hydrogen sulfide and ammonia can hardly affect the trimethylam ine removal. Key words: biological packed column; odor; hydrogen sulfide; ammonia; trim ethyl2 am ine; purification efficiency
中图分类号 : X703. 1 文献标识码 : C 文章编号 : 1000 - 4602 (2006) 13 - 0077 - 05
Study on Pur if ica tion of the O dor by Using B iolog ica l Packed Column
HU Fang1, 2 , W E I Zai2shan1 , YE W ei2jun1, 2
气体流量直接影响恶臭废气在塔内的停留时 间 ,其流量越大则停留时间越短 ,系统的处理负荷越 高 。恶臭污染物在填料塔内被降解需要一定的时 间 ,若停留时间不能满足生物膜中的微生物对废气 中污染物分子的捕捉 、吸收 、生化降解的时间要求 , 可能使许多污染物分子尚未与塔内的生物膜接触便 被排出塔外 ,从而导致净化效率的下降 。另一方面 , 随着气体流量的增加则气相主体对生物膜的冲刷力 也增加 ,可能使部分已被生物膜吸附但结合不牢固 的污染物从生物膜上脱附出来而重新进入气相主 体 。因此 ,在实际生产中应以排放标准为目标来确 定生物填料塔的适宜气量 ,以保证足够的气体停留
·77·
第 13期 中 国 给 水 排 水 第 22卷
废气的治理已经成为一个非常重要的环境保护问
题。
生物除臭法是利用微生物降解恶臭物质使之无
臭化 、无害化的一种处理技术 ,具有投资少 、运行费 用低 、性能可靠 、易于管理 、处理效果好 、二次污染小 等特点 ,已成为近年来脱臭研究的主流方法 [ 1～6 ] 。
恶臭污染物是指一切刺激嗅觉器官并引起人们 不愉快及损害生活环境的气体物质 ,其中 H2 S、NH3 和三甲胺是最具代表性的恶臭气体成分 ,同时它们
也是生产水产饲料过程中逸散的恶臭气体的主要成 分 。近年来 ,水产饲料企业所产恶臭废气扰民事件 时有发生 ,投诉日益增多 ,这表明水产饲料工业恶臭
基金项目 : 中山大学与湛江市的校市合作项目 (7101034)
removal rate
由图 3 可知 ,当进气浓度为 100 ～650 mg /m3 时单负荷下的三甲胺净化率 ( 99. 7%左右 )略高于 三负荷的 (约 99. 6% ) ;继续增加进气浓度至 1 440 mg /m3 左右 ,则两种方式下的三甲胺净化率都基本 维持在 99. 6% ～99. 5% ,没有明显的下降趋势 ,说 明在这两种进气方式下生物填料塔都能较为有效地 处理含三甲胺的恶臭废气 。 212 气体流量对净化效果的影响
对于 H2 S、NH3 及胺类的恶臭防治工作是目前 各国恶臭污染控制研究的主要内容之一 , 其中对 H2 S的生物处理研究报道较多 [ 7～12 ] ,对含氨废气的 生物法处理报道相对较少 [ 13～17 ] , 而关于处理 H2 S 和 NH3 的混合气体或含胺废气的研究报道则不多 见 [ 18～20 ] ,特别是对含 H2 S、NH3 和三甲胺的混合废 气的生物处理研究还未见报道 。为此 ,选取具有代 表性的恶臭物质 H2 S、NH3 以及三甲胺为处理对象 , 采用单负荷 、双负荷 ( H2 S、NH3 ) 、三负荷 3 种进气 方式 ,考察了生物填料塔的脱臭效果 ,以及进气浓 度 、气体流量 、循环液喷淋密度对恶臭净化率的影
取某污水处理厂二沉池的活性污泥混合液 ,加 入无机营养盐后进行增殖培养 ,制成试验所需的菌 悬液 。通过直接通气循环挂膜法挂膜并对微生物进 行驯化 。 112 测试项目及方法
硫化氢和氨气的浓度分别采用硫化氢和氨气检 知管测定 ,三甲胺的浓度采用 DX - 600型离子色谱 仪分析 ;气体流量用玻璃转子流量计 ( 0. 06 ～0. 6 m3 / h)测定 。
对 H2 S净化率的测定结果显示 ,在三种进气方 式下生物填料塔都能保持对 H2 S的完全去除 ,说明 在试验条件下 ,氨及三甲胺的存在不会影响生物填 料塔对 H2 S的净化效果 。
图 3是在单负荷及三负荷的进气方式下进气浓 度对三甲胺净化率的影响 。
时间 。 在循环液流量为 30 mL /m in、NH3 的进气浓度
第
22卷 第 13期 2006年 7月
CH
中国给水排水
Vol. 22 No. 13
INA WATER & WASTEWA
胡 芳 1, 2 , 魏在山 1 , 叶蔚君 1, 2
(1. 中山大学 环境科学与工程学院 , 广东 广州 510275; 2. 广东省石油化工职业技术 学校 化学化工教研室 , 广东 广州 510320)
摘 要 : 以水产饲料企业生产废气中的 H2 S、NH3 和三甲胺为处理对象 ,研究了生物填料塔 净化恶臭废气的性能 ,考察了进气浓度 、流量 、循环液喷淋密度对恶臭净化率的影响 。采用单负荷 、 双负荷 (H2 S、NH3 ) 、三负荷 3种方式进气 ,探讨了恶臭组分之间的相互作用 。结果表明 :对 H2 S的 净化率保持在 100% ;对 NH3 的净化率随进气浓度或气体流量的增加而降低 ,且 H2 S的存在有利于 NH3 的去除 ,而三甲胺的存在则对 NH3 的净化表现出竞争抑制作用 ;对三甲胺的净化效果较好 ,且 H2 S和 NH3 的存在对其净化无明显影响 。 关键词 : 生物填料塔 ; 恶臭废气 ; H2 S; NH3 ; 三甲胺 ; 净化效率
图 2 进气浓度对 NH3 净化率的影响 Fig. 2 Effect of inlet concentration on ammonia
removal rate
由图 2可知 ,三种方式下的 NH3 净化率都随进 气浓度的增加而降低 ,且净化率的大小顺序基本为 : 双负荷 >三负荷 >单负荷 。
分析造成上述现象的原因可能是 :在去除 NH3 和 H2 S混合臭气的生物填料塔中 ,除存在微生物的 硝化降解作用外 ,氨还会与硫化氢的代谢产物硫酸 发生中和反应 ,这与 Cho等的研究结果类似 ;而在三
2 试验结果与讨论
211 进气浓度对净化效果的影响 生物填料塔的脱臭能力与进气浓度密切相关 。
在气体流量为 0. 5 m3 / h (停留时间为 18 s) 、循环液 流量为 30 mL /m in的条件下 ,考察了进气浓度与恶 臭净化效果的关系 。
图 2是三种进气方式下进气浓度对 NH3净化率 的影响 。
图 1 试验装置 Fig. 1 Schematic diagram of experimental equipments
生物填料塔用内径为 90 mm 的有机玻璃管制 成 ,总高度为 1 200 mm ,其中装有 3层颗粒活性炭 , 每层高度约 150 mm ,中间间隔为 150～200 mm。
试验于常温下进行 ,在塔中气 、液两相采用逆流 接触 。循环液从贮槽中由喷淋泵打入塔顶经布水器 喷淋而下 ,润湿填料后从塔底流出并汇入贮槽 ,喷淋 量大小由截流阀控制 。H2 S通过酸碱反应由 H2 S发 生器产生 , NH3 和三甲胺分别由其溶液采用动态配 气法制得 。由空气携带的恶臭气体与另一支路的空
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第 13期
胡 芳 ,等 :生物填料塔净化恶臭废气的研究
第 22卷
负荷下 ,尽管 NH3 也是通过生物降解和化学作用被 去除 ,但三甲胺的存在会对 NH3 的去除造成基质竞 争抑制 。因此 ,在同样的进气浓度下对 NH3 的净化 率以双负荷进气方式下最高 ,三负荷的次之 ,单负荷 的最低 。
为 50 ～ 400 mg /m3 、H2 S 的 进 气 浓 度 为 60 ～ 250 mg /m3 、三甲胺的进气浓度为 207. 3 ～586. 2 m g /m3 的条件下 ,考察了气体流量与恶臭净化率的关系 。
图 4是三种进气方式下气体流量对 NH3 净化 率的影响 。
图 3 进气浓度对三甲胺净化率的影响 Fig. 3 Effect of inlet concentration on trimethylam ine
响 ,为水产饲料企业的恶臭废气治理提供理论依据 及指导 。
1 试验材料与方法
111 试验装置与操作方法 试验装置如图 1所示 。
气在缓冲瓶中混合后从底部进入生物填料塔 ,在上 升的过程中与湿润的生物膜接触而被净化 ,尾气经 吸收瓶处理后放空 。在试验过程中依靠调节主气管 路和支路的气体流量比例来改变进气浓度 。在塔底 的进气口 、两层填料之间的间隔区及塔顶出气口设 采样点 ,以便随时检测气体的浓度 。
图 4 进气流量对 NH3 净化率的影响
Fig. 4 Effect of gas flux on ammonia removal rate
由图 4可知 ,在进气流量为 0. 2～0. 6 m3 / h时 , 单负荷及双负荷进气方式下的 NH3 净化率基本相 等 ,且均随气体流量的增加而呈下降趋势 ;在三负荷 进气方式下 ,则出现了对 NH3 的净化率随气体流量 的增加先上升后下降的趋势 ,经分析原因是 :由于控 制不当 ,导致了低流量下的 NH3 进气浓度高达 400 mg /m3 。
Abstract: By selecting m ajor components of odors ( hydrogen sulfide, ammonia and trim ethyl2 am ine) from feeding factories as targets, the purification characteristics of using biological packed col2 umns were studied. The effects of inlet concentration, gas flux and recycled sp rayed liquid density on the odor removal efficiency were investigated. The interaction of different components of the odor was re2 searched by supp lying a single, double2m ixed ( hydrogen sulfide, ammonia) or trip le2m ixed gas. The re2 sults show that: the hydrogen sulfide removal efficiency is 100% ; ammonia purification efficiency decrea2 ses when the gas flux or inlet concentration increases; hydrogen sulfide contributes to ammonia removal, but trim ethylam ine has competitive inhibition of ammonia elim ination. The biological removal of trim ethyl2 am ine is effective; hydrogen sulfide and ammonia can hardly affect the trimethylam ine removal. Key words: biological packed column; odor; hydrogen sulfide; ammonia; trim ethyl2 am ine; purification efficiency
中图分类号 : X703. 1 文献标识码 : C 文章编号 : 1000 - 4602 (2006) 13 - 0077 - 05
Study on Pur if ica tion of the O dor by Using B iolog ica l Packed Column
HU Fang1, 2 , W E I Zai2shan1 , YE W ei2jun1, 2
气体流量直接影响恶臭废气在塔内的停留时 间 ,其流量越大则停留时间越短 ,系统的处理负荷越 高 。恶臭污染物在填料塔内被降解需要一定的时 间 ,若停留时间不能满足生物膜中的微生物对废气 中污染物分子的捕捉 、吸收 、生化降解的时间要求 , 可能使许多污染物分子尚未与塔内的生物膜接触便 被排出塔外 ,从而导致净化效率的下降 。另一方面 , 随着气体流量的增加则气相主体对生物膜的冲刷力 也增加 ,可能使部分已被生物膜吸附但结合不牢固 的污染物从生物膜上脱附出来而重新进入气相主 体 。因此 ,在实际生产中应以排放标准为目标来确 定生物填料塔的适宜气量 ,以保证足够的气体停留
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第 13期 中 国 给 水 排 水 第 22卷
废气的治理已经成为一个非常重要的环境保护问
题。
生物除臭法是利用微生物降解恶臭物质使之无
臭化 、无害化的一种处理技术 ,具有投资少 、运行费 用低 、性能可靠 、易于管理 、处理效果好 、二次污染小 等特点 ,已成为近年来脱臭研究的主流方法 [ 1～6 ] 。
恶臭污染物是指一切刺激嗅觉器官并引起人们 不愉快及损害生活环境的气体物质 ,其中 H2 S、NH3 和三甲胺是最具代表性的恶臭气体成分 ,同时它们
也是生产水产饲料过程中逸散的恶臭气体的主要成 分 。近年来 ,水产饲料企业所产恶臭废气扰民事件 时有发生 ,投诉日益增多 ,这表明水产饲料工业恶臭
基金项目 : 中山大学与湛江市的校市合作项目 (7101034)
removal rate
由图 3 可知 ,当进气浓度为 100 ～650 mg /m3 时单负荷下的三甲胺净化率 ( 99. 7%左右 )略高于 三负荷的 (约 99. 6% ) ;继续增加进气浓度至 1 440 mg /m3 左右 ,则两种方式下的三甲胺净化率都基本 维持在 99. 6% ～99. 5% ,没有明显的下降趋势 ,说 明在这两种进气方式下生物填料塔都能较为有效地 处理含三甲胺的恶臭废气 。 212 气体流量对净化效果的影响
对于 H2 S、NH3 及胺类的恶臭防治工作是目前 各国恶臭污染控制研究的主要内容之一 , 其中对 H2 S的生物处理研究报道较多 [ 7～12 ] ,对含氨废气的 生物法处理报道相对较少 [ 13～17 ] , 而关于处理 H2 S 和 NH3 的混合气体或含胺废气的研究报道则不多 见 [ 18～20 ] ,特别是对含 H2 S、NH3 和三甲胺的混合废 气的生物处理研究还未见报道 。为此 ,选取具有代 表性的恶臭物质 H2 S、NH3 以及三甲胺为处理对象 , 采用单负荷 、双负荷 ( H2 S、NH3 ) 、三负荷 3 种进气 方式 ,考察了生物填料塔的脱臭效果 ,以及进气浓 度 、气体流量 、循环液喷淋密度对恶臭净化率的影
取某污水处理厂二沉池的活性污泥混合液 ,加 入无机营养盐后进行增殖培养 ,制成试验所需的菌 悬液 。通过直接通气循环挂膜法挂膜并对微生物进 行驯化 。 112 测试项目及方法
硫化氢和氨气的浓度分别采用硫化氢和氨气检 知管测定 ,三甲胺的浓度采用 DX - 600型离子色谱 仪分析 ;气体流量用玻璃转子流量计 ( 0. 06 ～0. 6 m3 / h)测定 。
对 H2 S净化率的测定结果显示 ,在三种进气方 式下生物填料塔都能保持对 H2 S的完全去除 ,说明 在试验条件下 ,氨及三甲胺的存在不会影响生物填 料塔对 H2 S的净化效果 。
图 3是在单负荷及三负荷的进气方式下进气浓 度对三甲胺净化率的影响 。
时间 。 在循环液流量为 30 mL /m in、NH3 的进气浓度
第
22卷 第 13期 2006年 7月
CH
中国给水排水
Vol. 22 No. 13
INA WATER & WASTEWA
胡 芳 1, 2 , 魏在山 1 , 叶蔚君 1, 2
(1. 中山大学 环境科学与工程学院 , 广东 广州 510275; 2. 广东省石油化工职业技术 学校 化学化工教研室 , 广东 广州 510320)
摘 要 : 以水产饲料企业生产废气中的 H2 S、NH3 和三甲胺为处理对象 ,研究了生物填料塔 净化恶臭废气的性能 ,考察了进气浓度 、流量 、循环液喷淋密度对恶臭净化率的影响 。采用单负荷 、 双负荷 (H2 S、NH3 ) 、三负荷 3种方式进气 ,探讨了恶臭组分之间的相互作用 。结果表明 :对 H2 S的 净化率保持在 100% ;对 NH3 的净化率随进气浓度或气体流量的增加而降低 ,且 H2 S的存在有利于 NH3 的去除 ,而三甲胺的存在则对 NH3 的净化表现出竞争抑制作用 ;对三甲胺的净化效果较好 ,且 H2 S和 NH3 的存在对其净化无明显影响 。 关键词 : 生物填料塔 ; 恶臭废气 ; H2 S; NH3 ; 三甲胺 ; 净化效率
图 2 进气浓度对 NH3 净化率的影响 Fig. 2 Effect of inlet concentration on ammonia
removal rate
由图 2可知 ,三种方式下的 NH3 净化率都随进 气浓度的增加而降低 ,且净化率的大小顺序基本为 : 双负荷 >三负荷 >单负荷 。
分析造成上述现象的原因可能是 :在去除 NH3 和 H2 S混合臭气的生物填料塔中 ,除存在微生物的 硝化降解作用外 ,氨还会与硫化氢的代谢产物硫酸 发生中和反应 ,这与 Cho等的研究结果类似 ;而在三
2 试验结果与讨论
211 进气浓度对净化效果的影响 生物填料塔的脱臭能力与进气浓度密切相关 。
在气体流量为 0. 5 m3 / h (停留时间为 18 s) 、循环液 流量为 30 mL /m in的条件下 ,考察了进气浓度与恶 臭净化效果的关系 。
图 2是三种进气方式下进气浓度对 NH3净化率 的影响 。
图 1 试验装置 Fig. 1 Schematic diagram of experimental equipments
生物填料塔用内径为 90 mm 的有机玻璃管制 成 ,总高度为 1 200 mm ,其中装有 3层颗粒活性炭 , 每层高度约 150 mm ,中间间隔为 150～200 mm。
试验于常温下进行 ,在塔中气 、液两相采用逆流 接触 。循环液从贮槽中由喷淋泵打入塔顶经布水器 喷淋而下 ,润湿填料后从塔底流出并汇入贮槽 ,喷淋 量大小由截流阀控制 。H2 S通过酸碱反应由 H2 S发 生器产生 , NH3 和三甲胺分别由其溶液采用动态配 气法制得 。由空气携带的恶臭气体与另一支路的空
·78·
第 13期
胡 芳 ,等 :生物填料塔净化恶臭废气的研究
第 22卷
负荷下 ,尽管 NH3 也是通过生物降解和化学作用被 去除 ,但三甲胺的存在会对 NH3 的去除造成基质竞 争抑制 。因此 ,在同样的进气浓度下对 NH3 的净化 率以双负荷进气方式下最高 ,三负荷的次之 ,单负荷 的最低 。
为 50 ～ 400 mg /m3 、H2 S 的 进 气 浓 度 为 60 ～ 250 mg /m3 、三甲胺的进气浓度为 207. 3 ～586. 2 m g /m3 的条件下 ,考察了气体流量与恶臭净化率的关系 。
图 4是三种进气方式下气体流量对 NH3 净化 率的影响 。
图 3 进气浓度对三甲胺净化率的影响 Fig. 3 Effect of inlet concentration on trimethylam ine
响 ,为水产饲料企业的恶臭废气治理提供理论依据 及指导 。
1 试验材料与方法
111 试验装置与操作方法 试验装置如图 1所示 。
气在缓冲瓶中混合后从底部进入生物填料塔 ,在上 升的过程中与湿润的生物膜接触而被净化 ,尾气经 吸收瓶处理后放空 。在试验过程中依靠调节主气管 路和支路的气体流量比例来改变进气浓度 。在塔底 的进气口 、两层填料之间的间隔区及塔顶出气口设 采样点 ,以便随时检测气体的浓度 。