壓縮包內含有CAD圖紙和說明書,均可直接下載獲得文件，所見所得，電腦查看更方便。Q 197216396 或 11970985

目錄 1 引言 1 2 研究的方法 2 2 1 可行性研究 2 2 1 1 微生物與培養(yǎng)槽條件 2 2 1 2 微生物活性與生物反應器的啟用 2 2 1 3 實驗裝置 2 2 2 實際過程操作應用研究 3 2 2 1 實驗裝置 3 2 2 2 開始動作與實際環(huán)境 4 2 3 分析方法 4 3 結果與探討 4 3 1 可行性研究 4 3 1 1 微生物生長和 VFA 降低率在化學反應中的變化 4 3 1 2 淹沒式 FB 凈化效能 5 3 2 探討操作步驟 5 3 2 1 反應器啟動 6 3 2 2 生物反應器雷動時 VFA 的濃度 6 3 2 3 生物反應器表現中氣流量速率的結果 6 3 2 4 反應器壓降和長期穩(wěn)定 7 4 結論 7 譯 文 生物滴管處理發(fā)臭揮發(fā)性脂肪酸 摘要 本文研究一種新型纖維生物反應器 用于牌被污染的空氣中的臭味化合物 卻除臭味揮發(fā)性脂肪酸 VFA 的實用性 VFA 是一種覺的臭味污染物 產生于 有機化合物的厭氧降解中 及潛在生物反應器在不同 VFA 大眾載體中的表現 95 以上的 VFA 去除效率在大眾載體高達 22 4g m3 h 第二階段中 臭味處理 程序進入系統的設計及實施階段 我們采用帶有人造綜合纖維包介質 調查研 究放入 VFA 濃度物和 EBRT 時的去除效果 生物反應器的效率達到 32 g m3 h 除了這些 VFA 在再流通液體中又開始聚集 這證明了 生物膜并不 能分解所有的 VFA 雖然 VFA 在液體聯合體聚集 但是去污效果仍達到 99 以上 這說明了是生物化學反應 而不是氣轉液在處理過程中更為有用 除此 之外 生物滴濾器在長期操作中更為穩(wěn)定 需要的壓強也比較低和穩(wěn)定 在四 個月的研究中 打包的物質 沒有發(fā)生堵塞與降解 1 1 引言 臭味放出在環(huán)境問題中比較常見 它導致周圍環(huán)境的困擾 不適 它關 系國家與國際社會的利益 特別是在人口稠密的地區(qū) 臭味化合物的排放 并 不只是關系到公眾的健康 也關系到個人的舒適度 臭味化合物 包括酚類 VFA 氨氣 硫化氫和硫醇 主要通過各式各樣 的活動中的有機排泄物的碰厭氧分解 比如說 糞池 堆肥池和污水處理廠 正如前面所提及的氣體污染物的危害性在增加 在許多工作不同國家 如 澳 大利亞 新西蘭 荷蘭 美國的工業(yè)面臨著嚴格的條約和標準來約束各種活動 排放出的污染的空氣 為了符合排放標 他們戌并應用了各種各樣的污氣處理 技術 從物理 化學 生物 幾方面入手 在這些處理技術里 生物技術從九 十年代開始得到極大的關注 因為它們的高效率 投入成本有效性高 穩(wěn)定性 高 可信度高 操作簡單 能量消耗最少 二次污染低 生物過濾是最覺的利用生物處理臭味方法 廢氣通過一個具有生物活性的 多孔過濾介質 污染物則通過生物手段被微生物降解 生物過濾器的性能絕大 部分是由作為載體的物質的特性所決定的 不同類型的介質曾被用于實驗 如 自然的 惰性珠 合成的 或任意兩種的混合物 被實驗過的介質有 絲狀炭 活性炭 聚氯化 聚氨酯泡沫塑料 多孔陶瓷及耐火磚 燒氣 泥炭 活樹皮和堆肥 過 濾器填料不僅僅作為一個自由微生物生長的載體 也提供吸收污染物的地方 被吸收的污染物將用于進一步的生物降解 而吸收點的更新換代取決于微生物 活動的反應速率 雖然傳統的生物過濾器與泥土和混合肥料混在一起也能夠達到有效去除臭 味的效果 但是仍有一些操作上的問題經常出現 因為打包的物質材料少孔太 緊湊導致阻力太大與易從一部分流失管涌這些生物過濾在長時間工作后 容易 堵塞及變得干燥 第 2 5 年對打包的介質維護而進行的物質材料的更換也占了 操作成本很大的一部分 在更換介質時 正常的操作也會被打斷 另外 更換 介質材料后 新的材料也需要一定時間才能夠達到以前的去除效果 而且 傳 統生物過濾器的體積也限制了他們只能在寬敞的空間里面使用 近年來出現了一種有螺旋纏繞的多孔纖維層物質 材料 的打包基座的新 型生物反應器 多孔 90 表面積大的纖維基座為微生物 生物化學反應 2 提供了一個理想的環(huán)境 生長進行這種纖維基座的生物反應器 曾成功地應用 于 BTE 地面污水的處理 本次研究的主要目標是 1 研究調查纖維基座的生物反應器 對臭味 控制的實用性 2 研究 在實際操作條件下 理論參數 的處理效果 其中 包括 氣流率 內鑲濃縮物大小和體積的測量 3 優(yōu)化處理臭味的纖維反 應器的設計 結構 2 研究的方法 2 1 可行性研究 2 1 1 微生物與培養(yǎng)槽條件 從 Tai Po 污水處理廠 香港 收集來的活性污泥用作第一次培養(yǎng)槽 活 性微生物則由 3 個 VFA 用震蕩燒瓶培養(yǎng)槽選出來 微生物挑選其中使用的介質 包括 2 5 g l 的 NH 4 SO 4 1g l 的 KH2PO4 1g l 的 K2HPO4 1g l 的 MgCL2 7H2O 0 5g l 的 CaCl2 1g l 酵母菌提取物 6 67g l 醋酸 丙酸 和 6 67g l 的基丁酸 3 種 VFA 用作微生物與一共 20g l 的 VFA 濃縮物的碳源 2 1 2 微生物活性與生物反應器的啟用 把 1ml 的活性污泥放入一個裝有 100ml 接著媒介的 500ml 在的燒瓶中 保持在 300C 和 200rp 三天的生長期過后 反 100ml 的細胞培養(yǎng)液 注入 41ML 到攪拌罐中 生長的環(huán)境控制在 300C 及 PH 值在 75 到 80 之間 用 VFA 作碳 源的污泥的生長活性也在此次培養(yǎng)中研究 在微生物生長停止后 在攪拌罐中的培養(yǎng)液在介質以每分鐘 200ml 的速度 滴漏 15 天后 液體循環(huán)不斷循環(huán)流動直到攪拌罐中的細胞濃縮物趨于穩(wěn)定 圖 1 再把三種氣態(tài) VFA 導入生物反應器 2 1 3 實驗裝置 實驗用的生物過濾系統如圖 2 這個系統包括了一個圓柱體狀的玻璃 X 子 內直徑 5cm 高 73cm 大小為 52 30cm 的棉花狀 X 包物質 材料 與同樣大 小的不銹鋼線布螺旋形纏繞在一起 反應器最佳的反應容積是 11ml 孔隙度 0 9 所選的醋酸 丙酸和基丁酸是用作模似臭味實據中的臭味污染物 模擬的臭 3 氣是由空氣吹入 20 v v VFA 溶劑產生的 不同的氣流量是用于在入口處 產生不同的 VFA 濃縮物 圖 2 生物反應器系統 1 壓縮的空氣 2 用于可行性研究中的控制總氣體 流速的流計 3 用于控制 VFA 濃縮的流量計 4 6 VFA 溶劑 7 混合的 VFA 的 污氣 8 纖維基座的生物反應器 9 11 取樣點 分別是氣體入口 氣體出口 液 體內部反應器 臭味 VFA 從反應器的底部引入 而處理過的氣體從頂部出去 攪拌罐是用于培養(yǎng)選擇并作為在微生物停止流動階段的再渡過容器 在停 止流動階段之后 這個容器就與柱狀反應器斷開連接 打包的媒介 介質 則 放在液體中以維持微生物 細菌 的溫度 氣體取樣點位于反應器的入口與出 口 而液體取樣器則位于反應器的下方 氣體流量范圍在 1 41 min 同等的 EBRT 則為 15 60s VFA 濃縮物的速度在 0 1 0 43g m3 之間波動 而同樣的 VFA 則在 5 1 104 2g m3 h 范圍內 2 2 實際過程操作應用研究 2 2 1 實驗裝置 這個生物反應器與可行性研究中的那個相似 系統包括了一個丙烯酸 壓 克力 圓柱形柱狀物反應裝置 內直徑 74mm 高 120cm 纖維打包物質大小為 為 60 70cm 與同樣大小的不銹鋼線布 螺旋狀地纏繞在一起 反應器的最佳 反應容積是 31 孔隙度 0 95 基丁酸和甲 酰 酸用來模擬臭味空氣中的臭味污染物 氣態(tài)的 VFA 從底部引入而處理過 的氣體從反應器頂部排出 生物反應器在氣流與液體流流動反方向作為一個生物滴濾器動作著 瑞系 統比可行性研究中的系統多了兩個泵與一個再流通容器 再流通液體從打包的 基座上面的 200m min 的速度滴漏 再從底部流出回到再流通容器中 再流通 液體不僅出回到再流通容器中 再流通液體不僅保持為纖維基座保持溫度 也 為我行我素生長提供養(yǎng)傷 再流通容器也作為一個沉淀用的容器 沉淀那些生 物反應器去除的超額生物量 4 2 2 2 開始動作與實際環(huán)境 本階段的培養(yǎng)槽選擇與反應器啟動過程 與可行性研究階段相似 除了甲 酰酸用來代替可行性研究中的醋酸與丙酸 每種酸的濃縮物在實際操作階段的 乃是是 10g l 反應器啟動后 氣狀 VFA 的引入速度為 2 到 61 min EBRT 則 為 30s 到 90s 濃縮物的速度在 0 01g 到 0 86g m3 間波動 同樣的 VFA 在 3 2 至 103 2g m3 h 波動 2 3 分析方法 在氣體階段的 VFA 的濃縮程度是由裝備有 HP FFAP 和火焰離子探測器的 HP5859 氣體色析 層離 機決定的 實驗中用氮氣作載體 流量 20ml min 注射器與探測器的溫度分別是 280oC 和 300oC 爐的溫度控制 80oC 到 200oC 之 間 每分鐘溫度變化不超過 20oC 氣體探測管在 0 125 25ppm 與 1 100ppm 周 期性使用 根據 Levett 的說法 VFA 在再流通液體中的濃度必須一定的 液體櫚首 先用 12000rpm 離心分離 5 分鐘 之后 沒有細胞的樣品用嘗試 50 的 H2SO4 酸化 然后與 diethylether 細胞的密謀是波長 6m 的分光溶解度計決定的 結果 顯示光學 1u 等于細胞密度 0 685g h 纖維基座上的生物反應器的壓力是壓力計 測量的 打包的基座的 PH 值由含 10 過濾介質的調勻溶劑的 PH 值決定的 而過濾介質的溫度是由 105Co 干燥后的減少重量多少來計的 在電子掃描顯微鏡 SEM 觀察纖維打包介質和包裹著的薄膜 樣品的周圍包 裹著一層 25nm 的金 鈀混合物 用電子掃描顯微鏡放大 1000 3000 倍觀察 3 結果與探討 3 1 可行性研究 此項研究的目的是調查帶來活性污泥中精選出來的微生物的纖維基座反應 器在臭味 VFA 處理中的實用性 同時也研究了培養(yǎng)槽階段中的微生物生長活性 與 VFA 降解 3 1 1 微生物生長和 VFA 降低率在化學反應中的變化 圖 1 所顯示的是微生物在攪拌器中的生長率和 VFA 濃度在肉湯培養(yǎng)中的變 5 化率 具體的微生物生長率是 0 05 h 觀察所得的最高細胞濃度是 12 6g h 在 條件不變的情況下 微生物在生長率達到 100h 就停止生長 但加入 1g h 的發(fā) 酵菌后 微生物繼續(xù)生長 然而 由于 VFA 的衰竭 細胞又停止生長 在肉湯培養(yǎng)中 乙酸是以 0 13g l h 的揮發(fā)性脂肪酸 在 48 小時以后 乙酸 就消失了 相對于乙酸來說 丙酸和丁酸的揮發(fā)速度比較慢 他們的速度分別 是 0 007g h l 和 0 005g l h 但乙酸揮發(fā)完以后 丙酸和丁酸的揮發(fā)速度就迅速 增加 總的來說 它們在 100 小時以后就消失 在實驗中 乙酸 丙酸和丁酸 的最高揮發(fā)率分別是 0 30g l h 0 05g l h 0 06g l h 根據上述數據 乙酸在 VFA 處理過程中是最快消失 3 1 2 淹沒式 FB 凈化效能 圖 3 和表格 1 所顯示的是在生物反應器中承載量的結果 在以下條件中 VFA 的份量是 22 4g m3 h PH 值不變 在揮發(fā)的氣體中和生物反應器的液體中 的 VFA 濃度幾乎為零 在這樣的條件下 我們也沒有發(fā)現 VFA 的堆積 這意 味著 在生物反應器里面的微生物能夠降解被被引進的 VFA 當 VFA 的份量 超過 22 49g m3 h 的時候 VFA 開始在再流通液體里積聚 在 VFA 的份量是 104 2g m3 h 里面含有 37 2g m3 h 的乙酸 36 6g m 3 h 的丙酸和 30 4g m3 h 的丁 酸 PH 值在半穩(wěn)定的情況下 VFA 的降解能力下降為 87 8 具體數據如下 乙酸為 94 4 丙酸 85 4 丁酸 82 7 同時 這三種酸溶于反應器液體里的 程度分別為 0 54g l 3 06g l 3 08g l 綜觀上述三種情況 VFA 能在乙酸存在 的狀況下得到理想的降解效果 同時 根據表格上所示 乙酸與其他揮發(fā)酸相 比 其溶解于液體的程度是最低 這與微生物成長動力學中的理論相符 乙 酸能夠生物降解 3 2 探討操作步驟 在該項研究中 反應器根據系統配置和操作的需要而調整設置 從而優(yōu)化 處理氣體的能力 在長期的調查研究中 我們不是使用棉料 而使用合成纖維 當包裝材料 生物滴濾床能夠去掉多余的微生物 此次研究中 我們利用生物 滴濾床做實驗 利用其結果與浸沒式生物濾池的實驗結果作比較 同時 我們 6 也研究犧牲滴濾床在不同份量情況下的反應 3 2 1 反應器啟動 在實驗前期 濃度為 0 2g m3 的 VFA 被引進生物滴濾床 同時 EBRT 被設 置為 90s 在這種情況下 犧牲反應器能夠去除 99 的 VFA 這表明 微生物 它們已經在培養(yǎng)選擇期里適應了 VFA 的消耗程度 能完全發(fā)揮作用 并不需 要適應期 我們從浸沒式生物濾池所拍的圖片中了解到細菌被膜的情況 如圖 4a 4b 21 天后 我們所了解的細菌被膜發(fā)生在纖維基座上 3 2 2 生物反應器雷動時 VFA 的濃度 在實驗中 我們把 EBRT 調整為 90s 60s 45s 和 30s 從而觀察 VFA 濃度在 生物反應器轉動時的變化 如圖 5 所示 當 EBRT 為 90s 時 VFA 的降解率為 99 當 VFA 的進入濃度增加到 0 86g m3 時 生物反應器在再流通液體中積累 VFA 而不是有效降解 VFA 當 EBRT 被調整為 60s 時 VFA 的進入嘗試為 06 2g m3 而且 VFA 液化積聚在反應器的液體里 當 EBRT 是 45 和 30s 時 我 們得到相似的情況 所不同的是 其氣體進入濃度分別是 0 42g m3 和 0 31g m3 液體階段 VFA 化合物的聚集表明了生物膜是能夠降解引入的全部 VFA VFA 在液體階段以大概一樣的速度 34 4 37 8g m3 h 加載著 3 2 3 生物反應器表現中氣流量速率的結果 本次研究也調查了氣體在處理時的停留時間 當入口濃度設置在 0 08 0 2 0 4 和 0 7g m3 時 通過加快氣體表面流動速度或者減少 EBRT 來實現 的 如圖 6 所示 入口濃度為 0 08 和 0 2g m3 時 去除效果高達 99 以上 并 且在液體再循環(huán)階段沒有 VFA 聚集 即便 EBRT 短到 30s 時操作 表面流動 速度為 88 1m3 m2 h 當入口濃度增至 0 4g m3 VFA 在液體中開始聚集 表面 流動速度為 55 8 m3 m2 h 當 VFA 濃度進一步增至 0 7 g m3 時 VFA 出現在液 體階段在更長的 EBRT 中 60s 表面流動速度為 41 9 m3 m2 h 這表明了當濃度 增加時 充分降解需要更長的保留時間 結果顯示生物反應器的性能很大程度上是由承載量 承載量與入口濃度在 7 EBRT 時 相等 而入口濃度或 EBRT 不只影響處理速度 VFA 開始在承載 量達到 32g m3 h 時 在再循環(huán)液體中匯集 這個承載量是非常重要的 但是 去除效果仍在 99 以上 這暗示著 VFA 化合物從氣體階段到液體階段的大轉 變并不是處理過程中最重要的 VFA 的去除速度主要是由生物膜中生物化學降 解速度限制住的 3 2 4 反應器壓降和長期穩(wěn)定 生物反應器的壓降呈直線上升 從 973 到 2921 帕 米當氣體速上升至 29 4 為 88 1m3 m2 h 相當于 ebrts 之間 30s 和 90s 相對于傳統的生物凈化 纖 維床生物反應器中有一個相對低的壓降 此外 調查結果顯示 該壓降穩(wěn)定在每 速 并沒有隨著時間而增長 它總是出現在常規(guī)生物滴濾由于積累的裂縫而形成 集群萎縮的濾床 此外 經過了 4 個月的考察 如果這個過程中沒有堵塞或老化 的問題出現 低壓降和長期穩(wěn)定的纖維床反應器表現優(yōu)秀 而這樣的表現就歸 功于它高度多孔纖維基而卷繞包裝得當 這些配置 可使其有一個理想的水環(huán)境 和使菌群有效的大規(guī)模轉移 可以防止形成集群且量又維持較高的標準 此外 微生物細胞在纖維床不斷地被新的細胞所替代 從而避免了常見的問題發(fā)生在 常規(guī)生物滴濾的諸如衰老和坍塌的生物膜的缺陷 4 結論 在可行性研究報告中 纖維床生物反應器固定化細菌選自活性污泥法 成功地 處理了臭味揮發(fā)性脂肪酸 為大量承載 22 4g m3 h 以下 實現了 95 以上去除效 率 但是 由于壅塞及退化性包裝材料 浸沒配置反應器是不適于的長期運作 比較浸沒和滴濾這兩種的運作模式 生化過濾更能有效分解惡臭揮發(fā)性脂肪酸 在尾氣排放和獲得較高的去除能力 根據試驗結果顯示 反應器的處理表現 主 要是受承載濃度 由進料濃度或氣體流量的多少來決定的 雖然上級去除效果 達到 99 分別實現了揮發(fā)性脂肪酸的上述臨界質量載荷 32g m3 h 的狀態(tài) 揮 發(fā)性脂肪酸卻開始在液相中累積 這表明揮發(fā)性脂肪酸降解是屬于有限的微生 物活動的反應 而非氣液傳質 新型纖維反應器也顯示低氣壓處理和長期處理 的穩(wěn)定性 證明這種工藝是適用于惡臭處理的全面應用