技术污泥干化尾气的研究.docx
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1、技术 | 污泥干化尾气的研究运用水泥厂煅烧设备解决污水解决厂污泥是有效的途径之一。由于污水解决厂脱水污泥的含水率大多在80%,而水泥窑焚烧规定污泥含水率低于30%,因此在运用水泥窑焚烧污泥之前,须对污泥进行干化。水泥窑的热烟气可以作为污泥干燥的热源加以运用。干化后的污泥送入水泥窑煅烧处置。干化污泥具有大量有机质,煅烧过程中可作为燃料,替代部分原煤。在湿污泥干化过程中,会释放出大量的水分、二氧化碳及挥发性有机物,气体温度高且伴有恶臭,危害大气环境,影响周边居民身体健康。目前,常见的废气解决方法有吸附法、吸取法、氧化法、中和法、催化燃烧法和生物法,其中生物法凭借其投资少、解决效果好、二次污染少等优
2、点逐渐成为近年来重要的废气治理方法。目前,国内外对采用生物技术解决单一废气开展了大量的研究,对带有一定温度的混合废气解决的生物技术研究较少。为了有效解决污泥干化尾气中的混合污染物,构建高温生物滤塔,研究生物滤塔的解决效果及运营特性,分析滤塔内的微生物的量和种群特性,以期为污泥干化尾气的有效解决处置提供科学的参考依据,实现技术工程化应用。1、材料与方法1.1生物滤塔根据污泥干化尾气成分复杂、温度高,SO2浓度较高的特点,采用石灰石-石膏法结合生物解决的组合工艺对其进行解决。污泥干化尾气先通过脱硫塔,再进入生物滤塔。大部分SO2在脱硫塔内转化为脱硫石膏,作为水泥生产原料再运用。生物滤塔为钢结构的圆
3、柱体,内部填充填料供微生物附着生长。气体中的SO2、挥发性有机物、氨等物质在生物滤塔内被微生物降解,净化后的气体从生物滤塔顶部排放。污泥干化尾气生物解决系统涉及气体输送系统、生物滤塔、喷淋系统、电控系统和监测系统。气体输送系统涉及:风机、冷凝水分离系统、进气管路、排气管等设施。生物滤塔为三层结构(图1),塔高22m,直径2m,每层填充2.20m填料。填料为陶粒(粒径30-50mm)和聚氨酯块(8-27cm3)。气体解决量为2700-3100m3h-1,有效停留时间为:21.88-25.10s。1-3.监测口;4-6.控制阀;7.风机;8.循环水池;9-11.喷淋头;12.填料层(1);13.填
4、料层(2);14.填料层(3);15.进气口;16.出气口图1生物滤塔实验室在50-55下筛选出的功能菌种经富集后,接种于生物滤塔的填料上。定期喷淋营养液,为微生物生长提供所需的营养和水分。营养液成分:KH2PO4,2.0gL-1;KNO3,2gL-1;NaHCO3,1.0gL-1;MgCl26H2O,0.5gL-1;蛋白胨,10gL-1。喷淋量为1.5m3h-1。多余的营养液排入循环水池循环使用。循环池内的水定期排入污水解决系统,解决后再运用。1.2分析方法生物滤塔运营效果考察:解决效果监测,监测频率为1-2d一次,每次每个监测点连续监测10次以上。监测内容涉及:气体中的恶臭浓度,总挥发性有
5、机物(TVOC)、SO2以及氨等物质的浓度(表1);气体温度、压力损失;循环液水质,涉及氨氮、硝酸盐氮、硫酸根、化学需氧量以及总有机碳的浓度(表2);微生物丰度以及微生物种群特性。表1气体分析方法表2水样分析方法细菌培养:LB培养基,50,48h。培养基成分:胰蛋白胨10gL-1,酵母提取物5gL-1,氯化钠10gL-1;硫细菌培养基:Na2S2O35H2O,5gL-1;KH2PO4,2gL-1;KNO3,2gL-1;NH4Cl,1gL-1;FeSO47H2O,0.05gL-1;NaHCO3,2gL-1;MgCl26H2O,0.5gL-1;蛋白胨,10gL-1。所有试剂均为分析纯,国药集团化学
6、试剂有限公司生产。场发射扫描电子显微镜观测(SU-8020,日本日立公司):2.5%戊二醛固定4h;磷酸缓冲液洗涤3次;乙醇梯度脱水;乙酸异戊酯置换乙醇2次;临界点干燥;喷金。DGGE分析:MOBIOPowerSoil基因组提取试剂盒(美国Mobio)提取DNA;PCR扩增仪(GeneAmpRPCRSystem,9700,AB,USA)扩增;采用DCode通用突变检测系统(美国Bio-Rad)电泳分离PCR反映产物;染色后用GelDocXR凝胶成像仪(美国Bio-Rad)捕获凝胶数字图像,并用图形分析软件QuantityOne对DGGE指纹图谱进行分析。对目的条带进行切胶、扩增、纯化和克隆,使
7、用T7引物(5-TAATACGACTCACTATAGGG-3)测序,将获得的序列在NCBI数据库进行比对分析。2、结果与讨论2.1干化尾气和生物滤塔进气成分特性污泥干化过程中,污泥中的有机质受热分解,转化为含碳、含氮以及含硫等散发臭味的物质(表3),引起恶臭污染。通过脱硫塔的解决后,干化尾气中TVOC以及氨的浓度分别减少了68.49%、30.77%;98%的SO2与石灰石反映生成石膏;臭气浓度也从平均6400倍降至3000倍,减少了53.13%。脱硫塔在去除大部分SO2的同时,也减少了一定的臭气浓度。在干化尾气中没有检出氨,而在生物滤塔进气中有0.8-19mgm-3的氨检出。污泥干化温度200
8、-300,干化尾气中只检测到氮氧化物。脱硫塔温度70-130,脱硫吸取液具有大量的碱性物质石灰石,由于污泥干化尾气中带有一定量的干化污泥粉尘,粉尘中的含氮物质在高温碱性环境中转化成氨,从固相转移到气相,因此在脱硫塔的出气(即生物滤塔进气)中存在一定浓度的氨。表3干化尾气和生物滤塔进气成分2.2生物滤塔运营效果生物滤塔连续运营近4个月,定期取样检测生物滤塔进气口、出气口中的恶臭浓度、总挥发性有机物(TVOC)、氨以及SO2等物质浓度,考察生物滤塔的运营效果。由于污泥干化量以及脱硫塔的解决效果不同,生物滤塔恶臭浓度、总挥发性有机物、氨以及SO2的进气浓度发生波动,范围分别为400-4800倍、1.
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