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生物滴濾塔中組合填料實驗結果和討論

2017-02-10 14:25:55      點擊:

生物滴濾塔中組合填料實驗結果。

阻力與氣體流量之間的關係是決定工程操作費用的重要參數,滴濾塔的壓降隨氣體流量的增大而增大。噴淋液流量一定時,填料種類和氣體流量對塔阻力的影響如圖1所示。

填料種類和氣體流量對塔阻力的影響


 由圖1可以看出,當氣體流量從200 L /h增大到1 000 L /h時, 3 種填料阻力的波動範圍為75~300 Pa。當氣體流量從1 000 L / h 增大到2 000 L /h時, 3種填料的阻力顯著增大,分別為:多孔凹凸填料,從180 Pa增大至500 Pa;強化掛膜填料,從300 Pa增大至750 Pa;輕質填料,從200 Pa增大至890 Pa。多孔凹凸填料和強化掛膜填料是輕質填料的改進產品, 3種填料的空隙率由大到小順序為:多孔凹凸填料,強化掛膜填料,輕質填料。多孔凹凸填料空隙率最大,阻力最低,不易堵塞,但容易發生“溝流”,致使惡臭氣體在滴濾塔中的停留時間縮短,不僅影響掛膜效果,而且使掛膜時間延長。輕質多孔填料的阻力較大,需要頻繁反衝洗才能保持較好去除效果。

吸附性能對阻力的影響

填料上的生物含量越大,對惡臭氣體的去除效果越好,但填料上的生物膜的量並不能無限製地增長,生物膜太多容易導致料堵塞。因此,對3種填料在相同實驗條件下的吸附性能進行研究。實驗過程氣體流量控製在1 500 L /h,每天給循環汙泥中添加營養液,補充損失水分,通過觀察得出循環汙泥的濃度和塔阻力變化情況 。


汙泥濃度和塔阻力隨時間的變化 

由圖2可以看出,隨運行時間延長,循環液中汙泥的質量濃度下降,填料的阻力上升。運行前5天, 3種填料的吸附效果均較好。對輕質多孔填料、強化掛膜填料和多孔凹凸填料,運行到第5 天, 循環液中汙泥的質量濃度分別降到1 630, 1 410, 1 300 mg/L。使用輕質多孔填料和強化掛膜填料時,運行時間超過15天,循環液中汙泥的質量濃度趨於穩定。實驗過程中還清晰地觀察到,輕質多孔填料表麵光滑,生物膜附著量少,大部分脫落的生物膜填充在填料空隙中,並隨噴淋液沉澱在裝置底部;多孔凹凸填料表麵生物膜脫落速度較快,阻力為1. 45 kPa時塔出現液泛現象;強化掛膜填料表麵附著大量生物膜,阻力變化平緩(小於1. 18 kPa) 。生物膜容易在強化掛膜填料表麵固定,因為這種填料微孔豐富,內部多孔且具有特殊的單孔結構。與其他2種填料相比,強化掛膜填料的親生物性較好,生物膜的“脫落—生長—脫落”平衡容易建立,塔的壓降能夠維持穩定。

組合填料

根據單一填料的實驗結果,對3種填料進行組合:底部用空隙率和表麵積均較大的多孔凹凸填料,以增加微生物的掛膜數量並強化對難溶氣體的吸附;中間采用強化掛膜填料,以有利於微生物的生長和氣、液的進一步均勻分布;上部選用輕質多孔填料,以通過填料的吸附和良好的表麵性質,保證出口有害氣體濃度達到相關標準要求。在選定的實驗條件下進行組合填料的脫臭實驗,以通過生物滴濾塔的壓降變化來判斷生物膜的生長是否成熟,實驗結果如圖4所示。

組合填料去除率和塔阻力隨運行時間的變化

由圖3可以看出,掛膜初期(前3天) , H2 S,NH3 , CH3 SH,VOCs去除率迅速下降,但塔阻力卻快速增長,原因是微生物尚未適應吸附環境,主要依靠填料的吸附作用和噴淋液的吸收作用工作。隨著填料的吸附飽和,生物膜逐漸在填料表麵形成,從第3天開始微生物對惡臭氣體的降解作用越來越明顯。到第15 天, NH3 及H2 S去除率達到80. 6% ,塔阻力增長緩慢。到第35 天,VOCs及CH3 SH出口濃度達到GB 1455—1993二級廠界標準A 類要求, H2 S及NH3 去除率大於98. 4%。塔阻力基本保持在680~700 Pa,出口氣體一直處於達標狀態,生物膜的顏色逐漸由無色變為淺黃、深黃、褐色。變為褐色標誌著生物膜已經成熟。與強化掛膜填料塔的阻力相比,運行期間組合填料塔的起始阻力和穩定(時)阻力均較低。在滿足出口氣體達標的前提下減小動力消耗,可有效解決生物滴濾塔壓降大和由於填料堵塞而引起的液泛現象。


結論

a. 單一填料不能滿足生物滴濾塔對阻力低且吸附性好的操作要求。

b. 組合填料生物滴濾塔的性能優於單一填料塔,在保證出口惡臭氣體濃度達標的前提下,塔阻力降低,避免了“溝流”和液泛現象。

c. 運行60 天, 組合填料滴濾塔的阻力為680~700 Pa, H2 S, NH3 , CH3 SH, VOCs去除率均大於98%。


《組合填料在生物滴濾塔上的應用》作者:王軍1 ,劉發強2 ,秦賞1 ,程海3 ,齊國慶2 ,朱義朝1