大庆石化公司某厂污水预处理装置挥发性有机物生物处理研究

【摘要】： 随着石化工业的发展,其副产物对环境所造成的污染也日益严重,其中最具代表性的是挥发性有机物(VOCs)。VOCs中含有很多对人体健康和自然环境具有危害的化合物,因此对VOCs的净化处理己经引起了人们的普遍关注。在VOCs的各种处理方法中,生物滴滤法以其低投入、低运行费用、高效率、运行稳定、管理方便以及无二次污染等优点,备受人们的青睐,在VOCs的处理中具有良好的应用前景。 以大庆石化公司某厂污水预处理装置产生的VOCs作为处理对象,分别设计单级和三级生物滴滤塔对其进行净化处理,并通过对塔内填料上的微生物进行计数、分离和鉴定,分析了滴滤塔内的微生物结构。实验结果表明,当保持pH在6.3~6.9,温度在12~25°C时,滴滤塔对VOCs的去除率随进气浓度的增加而降低;当气体流速从0m~3/h提高至10m~3/h时,去除率逐渐下降;液体喷淋量的增加,能够提高滴滤塔的净化效果,当喷淋量为25L/h时,去除率最大。当使用ZAT-2型填料作为滴滤塔的填充介质时,对苯、甲苯和二甲苯的去除率与塑料复合绒球相比,略有提高。 采用单级生物滴滤塔进行废气处理时,苯、甲苯、二甲苯和非甲烷总烃的去除率分别为98.2%、98.8%、98.8%和96.7%。而当采用三级生物滴滤塔后,苯和非甲烷总烃的去除率分别提高到99.4%和97.4%。三级生物滴滤塔对实际废气的处理结果显示,苯、甲苯、二甲苯和非甲烷总烃的去除率分别为98.2%、98.7%、94.6%及98.7%;出口浓度分别为8.3mg/m~3、4.0mg/m~3、4.3mg/m~3及14.9mg/m~3,均达到国家《大气污染物综合排放标准》。苯、甲苯和二甲苯的去除负荷分别是98.2 g/(m~3·h)、60.3 g/(m~3·h)和12.0 g/(m~3·h)。对稳定运行20d的单级生物滴滤塔的微生物计数结果表明,填料上层上、中、下三个部位菌落数分别为:2.7×10~6 cfu/g、2.9×10~6 cfu/g和3.0×10~6 cfu/g;下层上、中、下三个部位菌种数分别为3.0×10~6 cfu/g、3.1×10~6 cfu/g和3.2×10~6cfu/g,微生物数量随着填料层高度的下降而增加。所筛选出的对VOCs去除能力最强的2株菌,经过菌落形态观察及生理生化试验,可知其分别为假单胞菌属(Pseudomonas)和短杆菌属(Brevibacterium)。对微生物的16SrRNA基因V3区的特征片段经DGGE分离后,进行序列测定,结果表明,与Arthrobacter(节细菌属)和Xanthomonas(黄单胞菌属)相似的序列均占总数的12.0%,是填料上的优势菌群。根据Shannon指数的计算结果可知,滴滤塔填料上的微生物多样性从上到下逐渐增加。 根据实际监测结果,该厂污水预处理装置所产生废气的生物处理系统采用带有生物预处理塔的三级生物滴滤塔,处理后的气体通过高空排放塔排入大气。进气的湿度大于95%,温度在30°C左右,pH=6~7,进气流速稳定在10m~3/h,循环液喷淋量稳定在40L/h,最适循环液喷淋时间为每间歇180min,喷淋3min。通过对该项目的技术经济分析,可知该工程建设项目总投资961.33万元,项目实施后,平均每年新增总成本费用116.39万元。 【关键词】：生物滴滤塔 挥发性有机物 微生物多样性 DGGE
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：X703.1
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-26
• 1.1 课题研究背景11
• 1.1.1 课题背景11
• 1.1.2 课题来源11
• 1.2 挥发性有机物（VOCs）概述11-16
• 1.2.1 VOCs 的定义与危害11-12
• 1.2.2 VOCs 的处理方法12-15
• 1.2.3 VOCs 处理工艺的性能比较15-16
• 1.3 VOCs 的生物法处理16-24
• 1.3.1 生物法净化VOCs 的原理16-17
• 1.3.2 生物法的分类17-20
• 1.3.3 生物法的工艺性能及应用前景20-21
• 1.3.4 国内外研究现状及发展趋势21-24
• 1.4 研究目的和意义24-25
• 1.5 主要研究内容25-26
• 第2章 实验材料和方法26-34
• 2.1 实验设计26-29
• 2.1.1 实验工艺流程26
• 2.1.2 生物处理装置26-27
• 2.1.3 生物滴滤塔的运行条件及操作方式27-29
• 2.2 主要分析项目及测定方法29-32
• 2.2.1 生物多样性分析29-32
• 2.2.2 “三苯”和非甲烷总烃浓度的测定32
• 2.3 实验所用主要仪器与试剂32-34
• 第3章 生物滴滤塔对VOCs 的净化效率研究34-50
• 3.1 活性污泥的培养、驯化及挂膜34
• 3.1.1 菌种来源34
• 3.1.2 菌种驯化34
• 3.2 去除率影响因素研究34-41
• 3.2.1 不同进气浓度对去除率的影响35
• 3.2.2 不同进气流速对去除率的影响35-36
• 3.2.3 不同喷淋量对去除率的影响36-37
• 3.2.4 不同填料对去除率的影响37-38
• 3.2.5 稳定运行期的净化效果38-40
• 3.2.6 三级生物滴滤塔的去除率40-41
• 3.3 三级生物滴滤塔的实际应用41-44
• 3.3.1 净化效能41-43
• 3.3.2 去除负荷分析43-44
• 3.4 生物滴滤塔内微生物多样性研究44-49
• 3.4.1 菌种的计数44
• 3.4.2 菌种的鉴定44-45
• 3.4.3 生物滴滤塔内微生物多样性研究45-49
• 3.5 本章小结49-50
• 第4章 挥发性有机物的生物处理工程设计50-60
• 4.1 总论50-52
• 4.1.1 项目背景50-51
• 4.1.2 设计依据51
• 4.1.3 设计原则51
• 4.1.4 排放标准51-52
• 4.2 工程处理规模的确定52-53
• 4.2.1 风量确定52
• 4.2.2 浓度确定52-53
• 4.3 工艺流程设计53-54
• 4.4 生物处理设备设计54-56
• 4.4.1 生物滴滤塔的选型54
• 4.4.2 生物滴滤塔的运行条件及操作方式54-56
• 4.5 工艺设备56-58
• 4.5.1 装置设备特点56
• 4.5.2 主要设备选型说明56-57
• 4.5.3 主要设备表57-58
• 4.6 技术经济分析58-59
• 4.7 本章小结59-60
• 结论60-62
• 参考文献62-68
• 攻读学位期间发表的学术论文68-70
• 致谢70

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