复合型生物床净化车间废气的中试试验

王金水，邓杰帆，颜幼平，周梓杨，何觉聪，冯　霞

(1 广东工业大学环境与化学工程学院，广东　广州　510006；2 东莞市环境科学研究所，广东　东莞　523009)



复合型生物床净化车间废气的中试试验

王金水1，邓杰帆2，颜幼平1，周梓杨1，何觉聪2，冯霞1

(1 广东工业大学环境与化学工程学院，广东广州510006；2 东莞市环境科学研究所，广东东莞523009)

建立了一座中试规模的真菌/细菌复合生物床，研究真菌/细菌复合型生物床对稀释剂生产车间产生的有机废气的净化能力。调试期间，中试设备与企业生产同时进行，调试表明：保持生物床在稳定运行时，在进气浓度为53～222 mg/m3范围内TVOC的去除效率为60%～80%，最大去除率为85.9%(进气浓度79 mg/m3)；停机40 h后系统TVOC的去除率能在4 h后恢复到50%左右；整个系统的运行费用为60000元/a。

复合型生物床；稀释剂；挥发性有机物；废气

稀释剂生产车间产生的以苯系物为主的挥发性有机气体危害人的健康。这类废气中的VOCs的组分复杂、各组分含量差别大，急需高效的环保技术予以净化处理。当前，在生物法净化含苯系物有机废气领域中，生物滴滤塔取得良好的处理效果[1-6]。但是在实际工业生产中，工厂废气由于环境因素、生产因素等导致排放的废气组分和浓度波动大，处理这类废气难度大，对微生物要求比较高。因此研究非稳定工况条件下生产废气的处理治理比较少[7-11]。本试验的复合型生物床(改良生物滴滤塔)安装在稀释剂生产车间楼顶，与稀释剂生产同时运行，研究混合生物滴滤塔对实际生产废气的处理效果，探索工程推广的可能性。

1　实　验

1.1废气来源与组分

某化工企业是一家专业生产木器漆、金属涂料、建筑涂料及相关其他配套产品的化工企业。在稀释剂生产过程中，使用了大量的有机溶剂，使得废气中含有大量的VOCs。中试期间，用引风机从化工企业的稀释剂生产车间的废气处理前管道中引入150～200 m3/H的废气进入中试系统，

1.2中试装置

图1　复合型生物床

图2　塑料网包裹的不规则火山岩填料

复合生物床(图1)规格为φ1000×4500 mm、铁质材料，填料有火山岩、陶粒、多面空心球和塑料网网住的不规则火山岩(见图2)，试验在常温下进行，气体停留时间为20.7～15.5 s，循环液pH值为6.5～7.0，循环液流量为1.5 L/H，启动期间营养源由一定的浓度的磷酸盐缓冲溶液、硫酸铵溶液、MgCl2溶液、CaCl2溶液以及微量元素组成，控制C:N:P≥100:5:1；稳定运行期间，定期加入一定量的复合肥和淘米水。

1.3接种源

本试验用的细菌来源于厂内污水处理站中好氧池中的活性污泥，真菌来源于诺维信(中国)生物技术有限公司的BioRemove IF500。

1.4分析方法

SKY2000-VOC便携式VOC测定仪，深圳元特科技有限公司；GM8901手持式数字风速仪，Digital Anemometer；5B-3F型COD快速测定仪，莲华科技。

1.5设备运行情况介绍

进气引风机跟企业的实际生产同时运行：周一至周六开机时间为8:00-12:00和13:30-17:30，其他时间风机不启动，循环喷淋泵一直启动。

2　结果与讨论

2.1不同填料混合生物滴滤塔运行情况

(1)填料为陶粒、火山岩和多面空心球。

分3层装填，由开孔率一定的铁质材料支撑，底层为火山岩，填料高度为30 cm，中间一层为陶粒，填料高度为20 cm，最上层装填的多面空心球，装填高度为80 cm，总填料高度为130 cm。系统从接种启动后，最大的去除效率达58.33%， 稳定运行到30天左右，系统就出现压损剧增现象，一开始安装加入的陶粒和火山岩粒径太小，里面的原有压损大，为保证进气风量，加大进气风速导致里面选用的陶粒和火山岩破碎成更小粒径的颗粒，造成堵塞。图3表示填料为陶粒、或火山岩和多面空心球时启动后30天左右系统的TVOC的去除效果。

图3　启动后TVOCs的去除情况

(2)把前面造成堵塞的填料掏空后，重新选用填料，填料为多面空心球和塑料包裹的火山岩。

分2层装填，由开孔率一定的铁质材料支撑，底层为塑料网包裹的火山岩，填料高度为30 cm，上层填料为多面空心球(φ50 mm)，填料高度为80 cm，总填料高度为110 cm。系统从接种重新启动后，进行了将近4个月的跟踪测试。当保持在相对稳定条件下，混合生物滴滤塔对实况废气的去除效果较好，TVOCs的去除率保持在60%～80%之间，最大去除率为85.9%(进气浓度为79 mg/m3)。TVOCs的去除效果如图4所示。

2.2停机40 h后混合生物滴滤塔运行情况

由于企业的作息制度，中试设备在调试期间规律性的停机40 h，为了研究停机40 h后设备的运行情况，连续一个月内，持续对4个周一上午4 h内设备的运行的效果进行监测。结果如图4所示。由于每个星期一都会加入25 L左右的淘米水和一定量的复合肥，在借助额外补充的营养源能够快速激活原有微生物。表中显示，停止废气源40 h后，系统能在4小时内去除率恢复到50%左右。

图5　恢复启动后4 h内TVOC的去除效果

2.3中试期间改良生物滴滤塔底部补水槽中COD的变化情况

中试调试期间，每周对生物滴滤塔下部补水槽中的水质进行COD检测，检测结果如图6所示。由图6中可以看出，随着系统的运行，补水槽中的水的COD保持在一定范围。系统进出的VOCs消减量，一种途径是被填料表面微生物分解，一种途径是溶解于水中被分解，补水槽中COD值检测结果显示COD值保持在相对稳定的范围，说明系统的VOCs的消减量是主要被填料微生物分解，因此水槽中COD值保持在一定范围内，侧面的反应出系统对VOCs的相对稳定的去除效果。

图6　启动后COD的检测值变化情况

2.4中试设备的经济可行性分析

改良生物滴滤塔的经济可行性分析包括设备投资成本和运行费用两部分组成。生物设备投资费用见表1，由表1可知，中试设备的投资成本为43500元。运行费用包括电费、水费、药剂费、人工费等，全年累计电费48000元/a，运行费全年累计60000元/a。

表1　设备投资费用一览表

3　结　论

(1)在实际生产工况条件下，混合生物滴滤塔有较强的抗负荷能力，规律性的停机40 h后，系统恢复正常运行，4 h后，去除率达到50%左右。

(2)在相对稳定的工况条件下，混合生物滴滤塔在稳定运行时对VOCs的去除率在60%～80%范围内波动，最大去除率有85.9%(进气浓度79 mg/m3)，COD保持在在一定范围内波动。

(3)中试设备的投资成本为43500元，运行费用为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，主要从事VOCs治理研究。

X701

A

1001-9677(2016)012-0169-03