铜厂熔炼区污染源特征及环境参数分布特性_黄艳秋.pdf
《铜厂熔炼区污染源特征及环境参数分布特性_黄艳秋.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《铜厂熔炼区污染源特征及环境参数分布特性_黄艳秋.pdf(9页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、Isolation,identification and degradationcharacteristics of organic matterdegrading bacteria in black andodorous waterMA Xing-guan,DONG Chang,TANG Yu-lan,HE Ya-ting,WANG Xiao-hua(School of Municipal and Environmental Engineering,ShenyangJianzhu University,Shenyang 110168,China)Abstract:This work aime
2、d to excavate high-efficiency organicmatter degradation strain from black and odorous water,whichwas applied to low-concentration organic polluted black andodorous water,and evaluate its ability and characteristics todegrade organic matter in black and odorous water Black andodorous water organic ma
3、tter degrading strain was obtained byroutine isolation and screening of bacteria,and the strain wasidentified through morphological observation and 16S rDNA genesequence The single-test experiments were used to optimizecultivationconditionsFurthermore,undertheoptimizedcultivation conditions,the grow
4、th curve of the strain wasmeasured to determine the optimal inoculation pointThedegradation ability of the strain on organic matter in black andodorous water and the degradation characteristics under differentinitial bacterial concentrations and carbon sources were evaluatedby measuring CODCrremoval
5、 rate and colony number A highdegradation rate of organic matter in black and odorous waterbacterium a was isolated and screened from the sediment of blackand odorous section(River Renjing,Shenyang),which wasidentified as Bacillus toyonensis The optimal growth conditionsafter optimization were pH 7.
6、0,equipment the liquid volume was25%,the temperature was 32 Under this condition,theoptimal inoculation point was cultured for 12 hThe organicmatter degradation characteristics of strain a showed that theremoval rate of organic matter in black and odorous water reached64.75%when the reaction was car
7、ried out in a shaker at 30 and 120 r/min for 4 daysUnder the same experimentalconditions,increasingtheinitialconcentrationofbacteriaresultedinincreasinginCODCrremovalrateandthendecreasing When the initial bacterial concentration was 1%(volume fraction),CODCrremoval rate was higher Strain a haddiffer
8、ent utilization of different carbon sources and had higherutilizationofsmallmolecularweightTherefore,Bacillustoyonensis a can effectively degrade organic matter in black andodorous water and provides bacteria resources for microbialrestoration of black and odorous waterKey words:environmental engine
9、ering;black and odorouswater;Bacillustoyonensis;isolationandidentification;CODCrremoval rateCLC number:X522Document code:AArticle ID:1009-6094(2023)02-0567-09文章编号:1009-6094(2023)02-0575-09铜厂熔炼区污染源特征及环境参数分布特性*黄艳秋1,2,赵春晓2,王怡1,2,郭军伟2,任兆成3,叶勇3,王振华3(1 西安建筑科技大学西部绿色建筑国家重点实验室,西安 710055;2 西安建筑科技大学建筑设备科学与工程学院
10、,西安 710055;3 中国恩菲工程技术有限公司,北京 100038)摘要:针对夏季正常生产的某典型铜厂熔炼工艺过程展开相关试验和实测研究。结果表明,污染源产生的颗粒微观结构不规则,其 Rosin-Rammler 粒径分布函数的均匀度指数为0.624,特征尺寸为 104 m。该结果为熔炼工艺进行通风除尘数值模拟分析提供参考依据。出铜口处小于 10 m 的颗粒浓度均值约是排渣口处的 40 倍,并测得颗粒物上铜、砷元素占总元素质量比分别为 11.03%和 21.33%,故为保证出铜口处岗位环境中作业人员的健康,亟须提升出铜口处现有通风除尘系统的性能。熔炼区环境中 SO2主要来源于出铜工艺过程,出
11、铜过程中 SO2短时间加权平均接触质量浓度为23.27 mg/m3,达到职业卫生标准中 SO2短时间接触容许质量浓度的 2.33 倍。结果可为通风系统高效设计、除尘设备合理选择、职业卫生标准工作场所有害因素职业接触限值的修订提供原始参考数据。关键词:环境工程学;熔炼工艺;扫描电镜分析;颗粒物;环境SO2;环境温湿度中图分类号:X821文献标志码:ADOI:10.13637/j issn 1009-6094.2021.2053*收稿日期:20211126作者简介:黄艳秋,教授,博士,从事高温气载污染物控制及测评方法研究,huangyanqiu xauat edu cn。基金项目:国家自然科学基金
12、项目(52178089);西部绿色建 筑 国 家 重 点 实 验 室 自 主 研 究 课 题(LSZZ202103)0引言有色金属冶炼业生产过程中排放的高温污染物是环境污染的主要来源之一。有色金属冶炼业在生产加工时,常常产生多种高温气载污染物。铜冶炼是有色金属冶炼业的重要组成部分,生产工艺常年散发含重金属元素的颗粒物和有害气体,会通过呼吸道对人体健康造成极大危害1 3。其中熔炼是火法铜冶炼的主要环节,也是容易造成污染的工段4。因此,明确铜冶炼厂房熔炼区内近污染源处产生的575第 23 卷第 2 期2023 年 2 月安全 与 环 境 学 报Journal of Safety and Envir
13、onmentVol 23No 2Feb,2023污染物种类和分布特性,有利于设计高效的通风除尘系统、保证岗位作业人员的身心健康。目前,针对金属冶炼业厂房内污染源特性及环境参数分布规律相关研究主要在于以下 3 个方面:污染源处微观分析5、环境中重金属和砷元素在不同粒径颗粒物上富集特征6 以及环境流场参数变化规律7 8。在微观分析的相关研究中,2017 年,罗雷等5 对不同粒径颗粒物的形貌、粒径和元素分布特征进行了较为全面的分析,得出不同工艺处 PM2.5与PM10颗粒物形貌成分等差异特性。本文借鉴上述研究对铜厂熔炼区污染源颗粒物形貌进行观测,并对颗粒物进行粒度分析,进而从微观上给出污染源处颗粒的
14、形态以及粒径分布,直观地认识铜厂熔炼区所产生颗粒物的特性。针对环境中重金属和砷元素在不同粒径颗粒物上富集特征的相关研究中,2014年,Gonzlez-Castanedo 等6 对铜冶炼厂房内不同粒径颗粒上的 Cu、Cd、As、Bi、Zn 和 Pb 等元素富集特征展开研究,发现 6 种元素主要富集在细小颗粒物(0.33 m)上。本文基于上述研究结论对铜厂熔炼区环境中重金属和砷等元素在10 m 以内颗粒物上的富集特征进行分析。在针对环境参数变化规律的相关研究中,2002 年,沈恒根等7 最先通过理论计算和数值模拟的方法分析了不同粒径的微细颗粒物在污染源处的扩散规律以及环境温度对颗粒物的扩散影响程度
15、。2016 年,孟晓静等8 通过现场测试的方法获得不同季节厂房内温度、风速以及辐射强度等参数,分析了强热源厂房内流场特性。本文借鉴上述研究中测试分析方法、主要影响因素分析角度等方面,针对夏季正常生产的某典型铜厂熔炼工艺过程污染源特征和环境流场参数变化规律等方面展开分析。本文选取典型铜厂厂房熔炼区进行采样试验及现场实测,对熔炼区出铜和排渣工艺过程污染源散发颗粒物特征及其岗位环境污染现状进行分析。建立熔炼区污染源颗粒物的 Rosin-Rammler 粒径分布函数,反映颗粒物产生源处的粒径分布特征,为进行通风除尘数值模拟研究提供参考依据;通过对颗粒污染源和岗位环境参数分析,获得颗粒物的形貌、重金属、
16、砷元素富集特性以及岗位环境的颗粒物浓度、SO2浓度等参数分布特征,对熔炼区通风系统性能提升具有指导意义。1铜厂厂区概况及熔炼工艺简介本测试所选的铜厂位于湖南省,该铜厂采用先进的“氧气底吹炉技术”,将熔炼、吹炼、火法精炼过程,用 3 个不同的底吹炉连成一体,省去了铜铳需在车间吊运繁琐环节,故该铜厂冶炼工艺具有代表性。熔炼是火法铜冶炼的最重要环节,也是最容易造成污染的工段4。因此,本文以铜熔炼区排渣和出铜工艺为例对其污染特征展开研究。厂房主要采用自然通风,厂房一共有 3 层,主要工作区在二层,厂房二层窗与一层不封闭的大门形成自然通风通道。生产区主要有熔炼区、吹炼区、精炼区 3 个部分。在熔炼区将粉
17、状或颗粒状铜原料(铜精矿)与石英沙(石)混合后,加入熔炼炉在 1 084 1 300 的高温下进行熔炼,利用液位差将生成冰铜和废渣分别从出铜口和排渣口排出,在排放过程中产生大量热和含高浓度重金属、砷的颗粒物,造成熔炼区岗位环境严重污染。本研究关注熔炼区出铜口与排渣口处污染源特征和岗位环境参数分布特性。2试验与实测2.1污染源处采样试验1)试验方法。实验室的试验主要采用扫描电子显微镜和激光粒度分布测定仪,分别来测试颗粒物的形貌、成分以及粒径分布。场发 射 扫 描 电 子 显 微 镜 试 验:按 照 GB/T161571996固定污染源排气中颗粒物和气态污染物采样方法 的技术要求进行取样,样品取自
18、熔炼工艺排风罩汇集的总烟道内。对收集到的样品颗粒物采用 DZ2BC真空干燥箱在74 环境中干燥1 h后进行镀金,设置镀金电流为 60 mA,镀金时间为 80s,镀金结束后上机测试。采用 Carl Zeiss 场发射扫描电子显微镜观测颗粒形貌和元素分布。激光粒度分布试验:取适量样品与蒸馏水于 50mL 离心管中混合配制成均匀的悬浊液,然后将其放置在涡旋振荡器上进一步振荡均匀,进行上机粒径分布测试。2)试验仪器。Gemini SEM 300 场发射扫描电子显微镜,用于观察样品颗粒物的形貌和成分,德国蔡司集团;FL3319625LS230/SVM+激光粒度分布测定仪,用于测试颗粒群相应粒径级的丰度比
19、例量,美国贝克曼库尔特公司;DZ2BC真空干燥箱,用于样品干燥,上海予卓仪器有限公司;SBC12 小型离子溅射仪,用于粘有导电胶的样品台喷铂金使样品具有更好的导电性,北京中科科仪股份有限公司。相关仪器详细型号与参数信息见表 1。2.2现场环境参数实测1)测试地点及时间。本研究测试关注熔炼区出675Vol 23No 2安全 与 环 境 学 报第 23 卷第 2 期铜口与排渣口测点处环境参数随时间的变化特征。根据有害物质监测采样规范的设置原则:一个有代表性的工作场所内有多台同类生产设备时,1 3 台设置 1 个采样点;选择空气中有害物质浓度(强度)表 1试验仪器的型号与参数Table 1Param
20、eters of experimental instruments试验仪器仪器参数Gemini SEM 300 场发射扫描电子显微镜加速电压为 0.02 30 kV,探针电流为 3 pA 20 nA,存储分辨率最高为 32 k 24 k像素,放大倍率为 12 2 000 000DZ2BC真空干燥箱控温范围 RT+10 250、温度分辨率 0.1、电源电压 220 V/50 HzSBC12 小型离子溅射仪真空压力为 5 6 Pa,工作室工作媒介气体为空气或氩气,溅射材料为铁、钴、铒LS230/SVM+激光粒度分布测定仪测量范围为 0.04 2 000 m,分辨率高于 0.1 m表 2测试仪器的型
21、号与参数Table 2Models and parameters of instruments测试参数测试仪器仪器量程与精度温湿度Testo605i 无线温湿度测量仪温度测量范围为 20 60,测量精度为 0.8(20 0)、0.5(0 60)湿度测量范围为 0 100%RH,当温度为 25 时(5%80%)RH 的测量精度为 (1.8%RH+3%测量值),设置时间间隔为 2 sPM1.0、PM2.5、PM10Usttrak Drx 8534 气溶胶监测仪气溶胶质量浓度范围为 0.001 150 mg/m3,分辨率为 0.1%,粒径范围为0.1 15 m,测量精度为出厂设置点的 5%,设置时间
22、间隔为 5 sSO2PGD3CSO2手持式二氧化硫检测仪测量范围为 0 12 423 mg/m3,精度 0.1%,响应时间20 s,工作温度20 70 最高、工作人员接触时间最长的工作场所进行布置9;监测仪器应尽可能靠近劳动者,其高度均按要求放置在与劳动者的呼吸带相接近的位置,但不影响劳动者的正常操作。综合考虑上述要求,本测试结合熔炼区的出铜和排渣工艺,设置了 2 处采样点,分别设置在出铜口和排渣口处。出铜口处采样点设置在以出铜口为原点沿 y 轴负方向 1.9 m 与沿 x 轴负方向 4.6 m 的交点处。排渣口处采样点设置在以排渣口为原点沿 y 轴负方向 1.9 m 与沿 x 轴正方向4.2
23、 m 的交点处。采样点高度原则上与人呼吸带高度相一致,立姿作业为 1.5 m10,因此测点高度均设置在距地面 1.5 m 处,图 1 为测点布置示意图。测试地点为湖南省衡阳市,当地室外计算温度为 33.2,通风室外计算相对湿度为 58%,最多风向为东南风。衡阳市属于亚热带季风气候,夏季时间长。对于高温作业环境的铜厂,夏季工作环境更为不利,因此,测试的时间选择在 8 月下旬每日 8:0012:00、13:0018:00,测试周期为 3 d。按照GBZ 1592004工作场所空气中有害物质监测的采样规范 的技术要求进行取样,测试频次为 2 次。2)测试仪器。Testo 605i 无线温湿度测量仪,
24、德国 Testoterm;Usttrak Drx 8534 气溶胶监测仪,美国Telecommunication Security Information;PGD3CSO2手持式二氧化硫检测仪,深圳市鑫海科技开发有限公司。测试仪器的型号与参数的详细信息,见表 2。图 1熔炼区测点布置示意图Fig 1Measuring points layout in the melting zone7752023 年2 月黄艳秋,等:铜厂熔炼区污染源特征及环境参数分布特性Feb,20233试验和实测结果与分析熔炼区污染物主要为含重金属、砷的颗粒物和SO2等,其中在出铜口出铜和排渣口排渣过程中扩散到环境中颗粒物
25、上主要富集铜和砷两种元素,而砷元素是一种具有神经毒性的元素,长期砷暴露可出现头痛、嗜睡、注意力下降等危害11。熔炼区颗粒物能够大程度地影响厂区环境,对作业人员健康具有潜在的危害性。为了实现良好的通风系统控制,需要了解污染源产生颗粒物的种类、范围和粒径分布特性。通过环境参数可以间接反映污染源的特性以及通风系统对污染物的控制效果。因此,本文主要是从污染源和环境两方面关注颗粒物污染特征,一方面得出污染源颗粒物的微观形态、组成成分以及粒径分布,另一方面分析出铜口与排渣口周围岗位环境颗粒物中PM1.0、PM2.5、PM10浓度在工艺内变化的分布特征以及出铜与排渣的前后期颗粒物逸散量的差异。3.1污染源处
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 铜厂 熔炼 污染源 特征 环境参数 分布 特性 黄艳秋
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。