生物滴滤塔处理混合模拟制革恶臭气体的研究

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生物脱臭法是近年来发展起来的空气污染控制新技术,可分为生物吸收法、生物过滤法和生物滴滤法三个方向。生物滴滤法与前两种工艺相比,具有较高的处理效果,并且具有压降低,所需设备简单,成本低,二次污染少等特点,使其成为生物脱臭研究的主要方法。我国是制革大国,制革也是国民经济发展的支柱产业之一。然而,制革过程中所产生的NH3和H2S以及固体废料分解产生的刺激或有毒气体和一些易挥发的恶臭气体不仅损害人体的健康而且造成环境的污染,很大程度上限制了制革业的发展。因此,需要对制革过程中的恶臭气体进行治理。本文针对制革工艺及其污水治理过程中产生的恶臭污染问题,采用装有多面空心球和沸石混合填料的生物滴滤塔对由NH3和H2S混合模拟的制革恶臭气体进行处理。首先利用人工加入营养物质以及氨氮和硫化物的方法对活性污泥进行驯化,优化能够处理氨氮和硫化物的细菌群落。其次,将含有优势菌群的活性污泥采用快速挂膜法接种到生物滴滤塔中的填料上。该填料由多面空心球和沸石组成,通过控制合适的挂膜条件,使微生物在填料上生长繁殖并形成生物膜。挂膜结束后,在生物滴滤塔底部通入NH3和H2S混合气体,通过对处理过程中气体流量、进气浓度、填料层高度、溶解氧以及pH等因素的研究,考察生物滴滤塔对恶臭气体的处理效果。主要研究结果如下:(1)通过逐渐增加氨氮和硫化物的投加量对活性污泥进行驯化,最初加入氨氮的浓度为14.09mg/L,测定其去除率为72.05%。微生物对外加污染物质的去除率随时间的延长逐渐增强,当驯化15天时,微生物对氨氮的去除率趋于平缓,达到95.82%以上,说明微生物已经能够较好地降解氨氮,检测有少量硝酸盐生成。同时,最初加入硫化钠的浓度为2.2mg/L,去除率为16.82%,经过17天的驯化,微生物对硫化钠的去除率达到94.16%。硫酸盐所占总投加硫化物的比例不断升高,驯化15天时,硫酸盐所占比例基本稳定为22.13%。通过以上驯化结果可以看出,氨氮和硫化物能够被驯化的微生物有效地降解。(2)驯化初期,活性污泥的污泥指数(SVI)为82mL/g,逐渐加入氯化铵和硫化钠进行驯化,第10天时,污泥指数升高为129.33mL/g,这是由于氨氮和硫化物的加入使菌胶团凝聚性能下降、解絮,在显微镜下观察发现丝状菌有所增加,使污泥的性能下降。随着驯化时间的延长,活性污泥的适应能力逐渐增强,19天时,SVI下降为70mL/g,说明在驯化过程中污泥保持较好的性状。活性污泥填料上挂膜15天时,采用电子扫描电镜观察填料表面上活性污泥的挂膜情况,可以看出填料表面附着有大小不一的微生物膜,说明微生物在填料表面生长繁殖较好,能够用以处理恶臭气体。(3)在处理恶臭气体过程中,当温度为23.9-30.8℃,pH为6.17-7.73,湿度在34%-48%之间,气体流量为2L/min,NH3和H2S的浓度范围分别是16.39-80.05mg/m3和0.8-68.04mg/m3,填料层高度为90cm时,NH3和H2S的去除率分别在99.51%和99.82%以上,能够达到国家规定的二级厂界标准的处理要求。本研究的填料层高度为45-90cm,随着填料层高度的增加,生物滴滤塔对恶臭气体的去除作用逐渐增强。当填料层高度为70cm时,生物滴滤塔对氨气和硫化氢已经具有较好的处理效果,在实际应用中应该综合考虑其他因素,设置合适的填料层高度,以便节省能源和动力消耗。(4)生物滴滤塔处理恶臭气体时,是物理、化学和生物作用的综合过程。通过对机理的探索,结果表明,溶解于营养液中的NH3和H2S经过一定的循环利用,能够被附着在填料上的微生物所降解。
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