丙烯腈廢氣處理方案

1、華東理工大學資源與環(huán)境工程學院畢業(yè)論文微生物法處理丙烯睛研究丙烯月青是有機合成工業(yè)中的重要單體，它用于制造月青綸纖維、丁月青橡膠、合成樹脂、塑料、藥品、染料、增塑劑及粘合劑等原料，同時可用作許多生產(chǎn)過程的反應介質(zhì)，由于生產(chǎn)和使用丙烯月青時，可因為設備密封不嚴或其它的因素而污染空氣，丙烯月青以蒸氣狀態(tài)存在于空氣中。丙烯月青屬高毒物，其毒性作用類似氫氟酸，主要是由于吸入丙烯月青蒸氣或皮膚接觸而引起的中毒。人對丙烯月青比較敏33感，在1g/m的濃度范圍時可在12個小時使人致死，在35220mg/m,除使嗅覺粘膜受到刺激外還可能出現(xiàn)頭痛、胸痛、興奮和引起恐懼感等。人類對于內(nèi)烯月青的嗅覺閾值為46.4m

2、g/m3,據(jù)報導【"在其濃度為6mg/m3左右時，一般接觸三年以上人就會有頭痛、全身無力、工作效率低下、惡夢和易激動等狀況?？陀^檢查，血壓下降、咽反射減弱及腱反應亢進，還可使肝臟月中大，甚至出現(xiàn)黃疸，有的還可引起皮膚過敏甚至皮炎等。丙烯月青中毒除顯現(xiàn)本身毒性外，并可在體內(nèi)轉(zhuǎn)化為氟化物，中毒表現(xiàn)與氟化物相似，毒性較小，起病慢，但刺激性較強。丙烯月青是一種強烈污染環(huán)境的污染物，雖然大氣中很難檢測出它的存在，但在局部區(qū)域，像月青綸車間等，丙烯月青有著相對較高的濃度，而且丙烯月青是一種易揮發(fā)的液體，它比較難溶于水，只要揮發(fā)或泄漏出少量的丙烯月青就能造成很大的危害，所以它對于人的生命安全及身體

3、健康是一種潛在的威脅。由于這部分低濃度有機廢氣中有機污染物的濃度都很低（小于5000mg/m）,已無回收再利用的價值，而且其凈化處理的難度較大、費用較高，但其對人體健康與生態(tài)環(huán)境的危害卻不容忽視，因而這類工業(yè)廢氣的凈化處理在國內(nèi)外都是環(huán)境保護方面的難題之一?？茖W工作者也一直探索新的除丙烯月青工藝旨在開發(fā)去除徹底而且成本低廉的工藝，我國規(guī)定車間的丙烯月青的最高允許排放濃度為2mg/m3。丙烯月青是一種無色易流動液體，英文名稱Acrylonitrile,化學式為CH2CHCN,它的摩爾量為53.07,液體密度是0.8060X103kg/m3,氣體密度為1.8kg/m3,在常壓下熔點、沸點、燃點分別

4、為82C、78.5C>481C,它稍溶于水，易溶于一般有機溶劑，它能與空氣混合形成爆炸性混合物，爆炸極限為317%,它水解生成丙烯酸，還原生成丙月青，易聚合也能與醋酸乙烯、氯乙烯單體共聚，主要用于制聚丙烯月青、丁月青橡膠和其它合成樹脂等，也用作涂料、防氧化劑、染料、表面活性劑的原料。丙烯月青主要存在于生產(chǎn)像ABS、AS樹脂和合成華東理工大學資源與環(huán)境工程學院畢業(yè)論文橡膠車間、生產(chǎn)涂料、防氧化劑、染料的工廠，生產(chǎn)合成纖維及其原料的工廠。對于有機廢氣的處理，常規(guī)的方法包括吸收法、吸附法、與燃燒法，雖然這些方法有不少的優(yōu)點，但也存在著某些不足，吸收法與吸附法一般需要對吸收劑與吸附劑的再生，這既

5、增加了工藝的復雜性和設備投資額，還使運行操作變得復雜，燃燒法由于廢氣燃燒不完全而會產(chǎn)生有害的燃燒產(chǎn)物，另外溫度過高，還會產(chǎn)生NOx污染，另外，燃燒法設備運轉(zhuǎn)時存在一定的隱患?，F(xiàn)在比較流行的一種方法就是生物處理法，經(jīng)過數(shù)十年研究，發(fā)現(xiàn)它是一種相對有效的處理方法，本實驗研究采用生物膜法處理丙烯月青氣體，因為用生物法處理有著以下幾個優(yōu)點：(1)處理徹底，用生物法適合處理濃度較低的物質(zhì)，而且經(jīng)處理過的污染物的濃度也比較的低，這于國家規(guī)定排放標準相符合，由于實際工業(yè)產(chǎn)生的含丙烯月青廢氣濃度很低，因此同化學處理相比生物處理有著處理能力高的優(yōu)點。(2)運行成本低廉，用生物法處理不像化學處理那樣需要藥劑與能量

6、，只要維持生物膜在一個穩(wěn)定適宜的溫度與pH值及濕度，同時添加適量供應微生物生長需要磷源即可，它處理過程穩(wěn)定，動力消耗少，基本上一次性投資，在下表1中列出了生物法處理與其它方法處理費用的比較。表1生物處理技術(shù)與傳統(tǒng)處理方法的費用比較方法投資費($)運轉(zhuǎn)費燃料與藥劑消耗($)能耗(W)燃燒法13015為0化學吸收法6081活性炭吸附法20生物處理法8比00.0說明：投資費以每106立方英尺的處理量計算；燃料與藥劑消耗以每分鐘處理每立方英尺氣量計；能耗以每分鐘處理每立方英尺氣量計。(3)不會造成二次污染，它不象活性炭吸附與燃燒法等物理方法，處理完后還得對吸附劑或產(chǎn)生的煙氣進行二次處理，生物膜法處理使

7、用循環(huán)水，使污染物不會從一種方式的污染變化成其它方式的污染。華東理工大學資源與環(huán)境工程學院畢業(yè)論文:、國內(nèi)外研究動態(tài)2.1、 國外研究動態(tài)國外最早提出用生物法處理廢氣及異味的建議是在1923年提出的，當時Bach討論了有關(guān)污水處理廠在逸出H2s的處理，到了50年代，美國與西德分別報導了生物處理這一概念，1957年，Pomecoy提出生物泥床概念，申請了美國專利NO.2,973,096,并且在加利福利亞成功地安裝了一座泥床，1958年在西德紐倫堡也成功安裝了一座泥床以控制污水進水散發(fā)出的氣味。在美國Casison和Leises于60年代初對生物過濾作用展開了研究，他們在西雅圖附近建立了數(shù)座土壤濾

8、床，并且論證了是生物的降解作用而非介質(zhì)的吸附作用，在研究生物處理廢氣的研究中，德國與荷蘭一直走在世界的前列，早在70年代，生物過濾系統(tǒng)已在他們國家發(fā)展成一個廣泛應用的氣體污染控制技術(shù)，世界上較廣泛研究生物技術(shù)處理廢氣的是在80年代初，當荷蘭與德國學者取得良好的處理效果后才開始的，生物技術(shù)研究一開始就引起了美國、日本和歐洲國家的重視，自80年代來，這一方法已逐漸成為世界處理工業(yè)廢氣凈化研究的前熱點課題之一。在研究的過程中，荷蘭學者Ottengraf根據(jù)吸收操作的傳統(tǒng)雙膜理論提出了生物膜理論，即（1）在吸收器內(nèi)廢氣擴散進液相；（2）擴散進液相的廢氣溶解在液相中并且擴散至生物膜；（3）附著在生物膜上

9、的微生物利用擴散到的廢氣組分作為能源逐漸消耗掉。Ottengraf對具有這典型三步處理廢氣的過程定義為吸收生物膜理論。據(jù)1991年統(tǒng)計，歐洲有500座生物過濾池在運行，大部分處理效率在90%以上，美國在處理土壤與地下水凈化工藝過程時，在對處理排入大氣的芳香族化合物、鹵代化合物的研究中，取得了較大的進展，在1987年Kirchner等人進行用生物膜填料塔凈化去除廢氣中甲苯的研究中，研究了甲苯入口氣體濃度與甲苯生化去除量之間的關(guān)系，從而得出了生物膜填料塔中甲苯凈化屬傳質(zhì)過程控制。據(jù)Corsi和Secd報道，采用生物濾池可有效去除二甲苯（BETX達到90%以上，Sorial等人采用滴濾池處理甲苯、苯

10、、乙苯和二甲苯，在1分鐘的停留時間和BETX負荷為1.8kg（COD）/m3d時，總?cè)コ蔬_至I90%。前幾年，A.PaulTogna等人經(jīng)過研究表明：當有機廢氣停留時間在1.01.5分鐘時，生物濾池可以處理濃度高達1500mg/耐的易生物降解的有機污染物質(zhì)，如果設計合理，生物濾池特別適合處理濃度隨著時間變化的有機廢氣，同時Ottengraf和DonglasS.Hodge等人的研究表明，象含苯乙烯、甲苯、丙烷、丁華東理工大學資源與環(huán)境工程學院畢業(yè)論文烷、酯、酸等廢氣，生物膜法均能有效去除。此外，在研究過程中也發(fā)明了許多新的生化反應器，如Ergas和Mcgrath研究的膜生物反應器171,可用于

11、處理揮發(fā)性有機物，其材料采用具有高氣體透過性的多孔疏水膜，制造成有很大比表面積的細直徑中空纖維束，對甲苯的去除效率達到98%,在總停留時間為1.1分鐘時甲苯去除速率為17g/m3min,Mirpuri等人研究了一種平板蒸氣生物反應器181（簡稱VPBR,用以研究甲苯的處理，取得了很好的效果并建立了基質(zhì)降解的預測模型。2.2、 國內(nèi)研究動態(tài)在國內(nèi)開始研究生物法處理廢氣比外國晚，在這方面，云南昆明理工大學孫佩石等人在這方面研究報導較多，他根據(jù)Ottengraf的傳統(tǒng)雙膜理論提出了吸附-生物膜理論，并且根據(jù)理論建立了動力學模式：即：Sgout=Sgin-KoaxaxV/GSgout為出口氣體濃度Sg

12、in為進口氣體濃度Koa為0級反應速率常數(shù)V為填料層體積G為氣體流量他通過生物法處理甲苯的研究分別驗證了其理論的正確性，發(fā)現(xiàn)吸附模式計算值與吸收模式的計算相關(guān)系數(shù)分別為R=0.96和R=0.88,表明他的動力學模式基本能正確描述生物膜填料塔處理廢氣的情況。在研究理論的同時，同濟大學的周琪也研究了微生物法處理的具體情況，他發(fā)現(xiàn)在處理的微生物種群中，細菌居多，真菌其次，極少有酵母菌，江漢石油學院的黃曉東與張曉蘭同時也研究了生化處理過程中微生物的營養(yǎng)要求。在國內(nèi)研究中，目前基本上處于起步階段，具體的研究基本只涉及到甲苯、二硫化碳等簡單且很少的一些的有機化合物，對于生物法處理丙烯月青的研究國內(nèi)尚無這方

13、面的報導。在實際應用方面，我國近年來也采用了土壤床處理地埋式污水及其構(gòu)筑物排出的污染氣體，并且對生物處理VOC也開始了研究，可以預見，生物技術(shù)將在大氣污染控制領域具有廣闊的前景。華東理工大學資源與環(huán)境工程學院畢業(yè)論文2.3、 生物法處理有機廢氣之應用2.3.1、 生物滌氣塔生物滌氣塔由吸收室和再生池構(gòu)。生物滌氣液由吸收室頂部噴淋而下，使廢氣中的污染物和氧轉(zhuǎn)入液相，吸收了廢氣的滌氣液流入再生池中，通入空氣充氧后再生。被吸收的氣態(tài)污染物通過微生物氧化作用，被再生池中的活性污泥懸浮液從液相中除去。生物滌氣塔屬生物吸附法裝置，生物吸收法處理廢氣，綜合應用了廢水生物處理和氣體化學處理的基本原理與方法，基

14、本流程如見下圖1：過程為：當廢氣從吸收液底部開使進入吸收器，從下往上流，此時，吸收器頂部有含微生物的懸浮液從上噴下，放廢氣中需處理的氣體擴散至懸浮液中，此過程一般幾分種內(nèi)完成，吸收液自吸收器底部開始循環(huán)至吸收液再生器內(nèi)，通過適當?shù)某溲跗貧?，微生物開始在再生池內(nèi)處理丙烯月青，處理完將再生液再輸入至吸收器頂部供噴淋用，此過程一般需幾個小時。循環(huán)淞生物吸收法示意圖圖1生物吸收法示意圖2.3.2、 生物土壤過濾法用此種方法處理廢氣，以前研究的最多，技術(shù)相對較成熟，它一般用于廢氣濃度較低的情況，主要用于脫臭，它利用土壤中膠體粒子吸附性能和土壤中微生物分解作用去除廢氣中的有害物質(zhì)，土壤是一個生物群落，一般

15、控制的溫度條件為530C,相對濕度為5070%,pH值為78中性，以適應不同的微生物，華東理工大學資源與環(huán)境工程學院畢業(yè)論文土壤材料一般的混和比例為：粘土1.2%,有機沃土15%,細砂土53.9%,粗砂±29.6%,濾層厚度為0.41m,結(jié)構(gòu)如圖2所示：生物土壤過濾法示意圖圖2生物土壤過濾法示意圖其特點是設備簡單，運轉(zhuǎn)費用低，維護管理方便，缺點是占地面積大，處理濃度范圍低，下雨時土壤通氣性能惡化。生物膜填料塔示意圖圖3生物膜填料塔示意圖華東理工大學資源與環(huán)境工程學院畢業(yè)論文2.3.3、 生物膜填料塔其裝置如上圖3所示：實驗采用逆流操作，循環(huán)液由高位槽進入塔內(nèi)并從塔頂噴至填料上，在填料

16、層中自上向下流動，最后由塔底排出進入循環(huán)水槽，再由循環(huán)水泵打向高位槽，廢氣與空氣經(jīng)泵在混和瓶內(nèi)混和均勻，由塔底進入生物膜填料塔，在上升的過程中與潤濕的生物膜表面接觸被吸收而被氧化，凈化后的氣體從塔頂排出。三、基本原理3.1、 生物法處理丙烯睛的機理研究有機廢氣的凈化，是利用微生物以廢氣中有機組分作為其生命活動的能源或養(yǎng)分的特性，經(jīng)代謝降解，轉(zhuǎn)化為簡單的無機物（CO2、H2O）或細胞組成物質(zhì)，與廢水生物處理過程最大的區(qū)別在于廢氣中有機質(zhì)首先經(jīng)過氣膜擴散進液膜，見圖示1,經(jīng)過液膜在濃度差的推動下擴散進液相，由液相進一步擴散到生物膜，并被生物捕獲，進入微生物細胞的有機污染物在微生物體內(nèi)被分解，經(jīng)生物

17、反應最終轉(zhuǎn)化為無害的化合物例如CO2和H2O,孫佩石依據(jù)Ottengraf理論定義此過程為吸收-生物膜理論。生物法處理有機廢氣過程示意圖華東理工大學資源與環(huán)境工程學院畢業(yè)論文3.2、 生物法處理丙烯睛動力學模式根據(jù)荷蘭學者Ottengraf的生物膜理論，生化反應速度與廢氣中污染物濃度的關(guān)系大致如下圖5所示：對于單組分氣體，當廢氣中污染物的濃度低于A時，凈化去除污染物生化反應速度隨著污染物濃度的增加而增大，兩者成線性關(guān)系，稱為一級反應區(qū)，污染物生化降解反應關(guān)系式可寫為：ka=k1aS1(S1為污染物液相的濃度)，當污染物的濃度高于B時，生化反應速率達到最大，此時反應速率基本不隨廢氣中污染物的濃度

18、而變化，反應為零級反應，污染物生化降解速度式可寫為：Ra=k1a,污染物濃度在A與B之間時，Ra隨Sg增大而緩慢的變化，兩者成曲線關(guān)系，稱為過渡區(qū)，在過渡區(qū)內(nèi)，反應速度隨廢氣中污染物濃度變大其增長逐漸變小。Ra蟹要應速率該理論有如下解釋：在一個指定的化合物的氣相濃度Cg中，當高于該化合物確定的臨界濃度Ccrit時，如圖3所示，生物膜會飽和且污染物的去除僅受生物活性的影響，在這些條件下，該模型預測在濾池中污染物的濃度為線性減少，在生物膜氣相濃度小于Ccrit時氣體的擴散會限制化合物的去除，生物膜不再完全飽和，而且去除效率隨著出氣中污染物濃度的減少而減少.假設用于生物處理的反應器如下圖所示：再作如

19、下的假設：弁質(zhì)圖E污焚物地度與擴散抵單示意圖(1)循環(huán)液體中污染物的濃度為一個常數(shù)，即Slin-Slout=S1,對于低度的含丙烯華東理工大學資源與環(huán)境工程學院畢業(yè)論文月青廢氣，當液體循環(huán)量足夠大時，這一情況很容易實現(xiàn)。(2)系統(tǒng)處于穩(wěn)定的狀態(tài)，污染物通過擴散進入各相的擴散通量相等，即Ng=N1=Nbiofilm圖7動力學模型示意圖由于丙烯月青是經(jīng)過液膜擴散到液相中去，然后在生物膜內(nèi)被生物降解，因而可以用生物膜填料塔的動力學模式。一級反應區(qū)：從液膜與生物膜推導出出口丙烯月青濃度計算式分別為：Sgout=S1Hc+(Sgin-S1Hc)(1-W)；Sgout=Sgin-K1aS1aV/G其中的循

20、環(huán)液體丙烯月青的濃度S1的計算式為：S1=SginW/(K1aaTn+HcW)中間計算量為：W=1-exp(-KlaTn/Hc)式中，Hc為亨利常數(shù)(Hg/S1);K1a為一級生化反應速度常數(shù)；a為塔內(nèi)填料的比表面積；K1a為液相總的傳質(zhì)系數(shù)；Tn為氣體在填料中的停留時間(Tn=AH/G);V為填料層體積(V=AH);A為塔的橫截面積。零級反應區(qū)：依照以上的方法，可推導得到出口氣體丙烯月青的濃度計算式：Sgout=Sgin-K0aaV/G式中，K0a為零級生化反應的速度常數(shù)。3.3、 用于凈化有機廢氣的微生物可以用于處理有害氣體的微生物可分為自養(yǎng)型和異養(yǎng)型兩大類。自養(yǎng)型微生物可以在沒有有機碳和

21、氮源的條件下，靠其它物質(zhì)的氧化獲得必要的能量，所以華東理工大學資源與環(huán)境工程學院畢業(yè)論文這類微生物主要用于處理無機物。在凈化有機廢氣時，異養(yǎng)型微生物比較有用。它們通過對有機物的氧化分解來獲得營養(yǎng)物和能量，所以比較適宜于有機污染物的分解轉(zhuǎn)化。在生物法凈化有機廢氣的反應器中，微生物種類以細菌為主，真菌次之，極少有酵母菌。濾池中微生物的活性和新陳代謝活動依賴于在生物膜中存在溶解氧、不含有毒害微生物的化合物、營養(yǎng)物質(zhì)、有足夠的濕度、適宜的溫度和pH條件。生物降解過程主要依賴有機廢氣組分作為碳源和能源。同時，由于該系統(tǒng)屬于開放系統(tǒng)，所以微生物的種群也隨著所凈化的有機廢氣的改變而變化。為了使反應器能夠盡快

22、去除有機廢氣，有必要預先接種微生物。對于一般的易降解有機化合物，馴化將會花費十天左右的時間。對易降解物質(zhì)的處理，從污水處理廠排出的活性污泥可作為反應器的接種污泥直接投入。對難生物降解或有毒的化合物，只能以極少數(shù)微生物降解。如用普通的活性污泥接種反應器，可能要數(shù)月時間，為縮短其滯后期，可投加經(jīng)過實驗室分離和富集的純菌種，這些菌種的優(yōu)點是已知菌種的種類、生長條件和性質(zhì)，易于在操作中控制。大多數(shù)產(chǎn)生氣態(tài)污染物的工業(yè)實施不會連續(xù)操作。所以對營養(yǎng)物的需求來說，沒有有機廢氣處理，將會對微生物產(chǎn)生影響，Ottengraf報告1131的結(jié)果顯示如果沒有有機廢氣處理，過濾介質(zhì)中微生物會存活至少兩個星期且生物活動

23、并沒有明顯減少。如果濾料能提供足夠的營養(yǎng)，它可以指望能存活兩個月。四、實驗部分4.1.1、 流程示意圖如下圖所示本實驗裝置共七層，每層高度為0.17米，每層設有采樣口，總高為1.19米，生物膜填料塔由內(nèi)徑為70mm的有機玻璃管制成，裝置中所有管道均為10mm的透明有機塑料軟管組成，七層單體中上面六層有填料，填料介質(zhì)為煤渣，每層填料之間用隔板隔開，隔板的開孔率大于70%,整個實驗在常溫下運行，入口氣體濃度從0變化到1500mg/m3,氣體流量從100l/h變化到400l/h,氣體在填料塔中停留時間從18到69秒，為保證生物膜的濕潤性，每隔兩個小時對生物膜用噴淋水噴淋一次，全塔阻力降為35mmH2

24、O,液體的pH值在7.58.5之間，為防止污染物的泄漏，整個系統(tǒng)采用負壓操作，處理出口處用真空泵抽真空，出氣排入到通風櫥中去，在100l/h、200l/h和300l/h的流量下，塔內(nèi)的真空度（以塔頂計）分別為178.5mmH2O、170.5mmH2O和163.9mmH2O.華東理工大學資源與環(huán)境工程學院畢業(yè)論文第11頁圖8實驗裝置流程說明圖4.1.2、 裝置流程說明本實驗采用逆流操作，整個系統(tǒng)處于負壓狀態(tài)下，空氣在外界大氣壓的條件下經(jīng)過流量計進入鼓泡瓶產(chǎn)生氣泡，鼓泡瓶中的氣泡夾帶著丙烯月青經(jīng)過管道到達混合瓶中，在混合瓶中，進入的空氣與丙烯月青廢氣充分混合，經(jīng)流量計調(diào)節(jié)流量后從塔底部進入填料塔，

25、在上升的過程中與填料表面濕潤的生物膜接觸而被凈化，凈化后的氣體經(jīng)過真空泵后排入通風櫥中。在噴水時，示意圖如下圖9所示，先關(guān)閉真空泵，打開進氣閥，將儲水罐內(nèi)的氣壓調(diào)節(jié)到0.1MPa左右，打開噴水閥，噴淋水噴淋0.5到1升時關(guān)閉噴水閥,華東理工大學資源與環(huán)境工程學院畢業(yè)論文第12M再將儲水罐內(nèi)的氣體放空，打開回流閥，使填料塔內(nèi)的噴淋水在重力的作用下回流到儲水罐中去，接著打開真空泵，使填料塔恢復正常的工作。圖9噴水示意圖這個裝置中有兩個可調(diào)節(jié)的量，如下圖10所示，即兩個流量計，第一個流量計用于調(diào)節(jié)空氣進入丙烯月青發(fā)生裝置中的量，從而調(diào)節(jié)進入填料塔中有機廢氣丙烯月青的濃度，第二個流量計用于調(diào)節(jié)進入填料

26、塔中的氣體的流量，改變氣體在填料塔中的停留時間，在實驗的過程中，我們基本上是調(diào)節(jié)這兩個流量計用以改變操作條件?；旌掀抗呐萜咳A東理工大學資源與環(huán)境工程學院畢業(yè)論文圖10氣體發(fā)生裝置示意圖4.1.3、 分析測定本實驗采用氣相色譜法分析測定丙烯月青的含量，由于本實驗的丙烯月青濃度范圍變化較大，因而作了兩個標準曲線，第一個標準曲線是針對國家規(guī)定排放標準而作的，在記錄儀上其量程為2mM氣相色譜儀上的范圍為10,衰減為2,第二條標準曲線是對于一般生物法處理有機廢氣因達到的濃度，在記錄儀上其量程為5mv,氣相色譜儀上的范圍為10,衰減為8。4.1.3.1 儀器與試劑1ml磨口注射器，日立163氣相色譜儀，皂

27、士十鄰苯二甲酸正癸酯+5%chromosorbw(60-80目)，5ul.50ul的微量注射器各一個，10ml的容量瓶若干，丙烯月青化學純，去離子水。4.1.3.2 采樣用1ml注射器抽取填料塔中氣體洗34次后，采氣0.8ml。4.1.3.3 分析步驟(1)、色譜柱條件柱溫：81c檢測室溫度：110c載氣：降50ml/min2燃氣：H20.7kg/cm助燃氣：air1kg/cm2標準曲線的繪制a、用1ml的注射器抽取0.2ml的丙烯月青氣體注入色譜柱中，測量它的保留時間作為定性指標。b、在10ml的容量瓶中加入10ml的去離子水，在加入25ul丙烯月青。c、再用100ul的微量注射器抽取不同量

28、的丙烯月青把其注入10ml的裝有去離子水的容量瓶中。d、再用5ul的微量注射器在抽取不同濃度的丙烯月青4ul進樣，測量峰高，每個濃度起碼重復三次，取峰高的平均值。e、以丙烯月青的含量對峰高繪制標準曲線。華東理工大學資源與環(huán)境工程學院畢業(yè)論文由于國家規(guī)定排放的標準是2mg/R因此對于第一條標準曲線，我們測定的上限為丙烯月青的濃度為197mg/m,是國家確定排放標準的100倍，對應于國家規(guī)定排放標準，氣相譜的出峰峰高為1.95mm(氣相色譜的測量范圍為10,衰減比為2,記錄儀上的量程范圍為2mV,對于第二條曲線，具濃度范圍在0至I1500mg/m。表2用氣相色譜法分析丙烯月青含量的標準曲線1No1

29、234567891011丙烯月青含量/ng01.607:夕.2158.03216.0532.0347.9563.8179.60118.8157.6峰高/mm01.954.35612.828.1543.556.9579.85119.0149.5=0.971x-1.0343R2=0.997丙烯睛含量/ng圖11標準曲線圖1氣相色譜法分析丙烯月青含量的標準曲線表3用氣相色譜法分析丙烯月青含量的標準曲線2峰高(mm)010.523.647.874.499117.5132濃度(ng)0100.12200.25400.5600.75801.01001.251201.10華東理工大學資源與環(huán)境工程學院畢業(yè)論

30、文第15M402000806040加O1昌應<y=0.1144x+1.5511R3=0,99375001000丙烯映含量/阻1500圖12標準曲線24.1.4、 數(shù)據(jù)分析說明在采用微生物法處理有機廢氣的過程中實驗的數(shù)值有一定的波動性，為避免這種現(xiàn)象而造成的誤差和人為的因素造成的誤差，我們每次取用數(shù)值均采用重復性較好的三組數(shù)據(jù)然后取其平均值，分別根據(jù)標準曲線算出他們的濃度。下面我們假設要在第一條標準曲線的條件下取一組數(shù)據(jù)(即在2mv,衰減為2條件下)：先從處理裝置的進口(最底下一層)和出口(最上面一層)各抽取0.8ml的樣口，分別注射進日立163氣相色譜儀，重復抽幾次，設抽得的數(shù)據(jù)下表4所

31、示：表4數(shù)據(jù)分析說明表進口峰高(mm)12.112.511.713出口峰高(mm)105.3103.099.8109由上面表格，那么我們?nèi)∏叭M數(shù)據(jù)作為計算對象進口的平均值為：x1=(12.1+12.5+11.7)+3=12.1mm出口平均值為：x2=(105.3+103.0+99.8)+3=102.7mm對于第一條標準曲線其方程工為：y=0.971x-1.0343華東理工大學資源與環(huán)境工程學院畢業(yè)論文將x1與x2分別代入得其含量分別為：y1=0.97ix12.1-1.0343=10.71(ng)y2=0.97ix102.7-1.0343=98.69(ng)由于采樣是采0.8ml有機廢氣，所以

32、其濃度分別為:3c1=10.71+0.8=13.39mg/m一一一一一一一一一3c2=98.69+0.8=123.36mg/m3其處理效率為：4=(123.36-13.39)+123.36X100%=89.14%4.2.1 實驗準備工作4.2.1.1 微生物的培養(yǎng)搭好如前面所示的填料塔裝置后，我們開始培養(yǎng)細菌，我們第一次采用的是上海高化二廠專業(yè)處理丙烯月青的污泥，一開始放在10升的去離子水桶里面進行曝氣培養(yǎng)，在過程中加入按C:N:P為100:5:1的比例投加營養(yǎng)物，由于加入了較多的營養(yǎng)物，微生物并沒有長多，第二次采用經(jīng)過訓化一段時間的龍華污水處理廠的污泥，掛膜后其處理效果并不理想，然后又用沒有

33、經(jīng)過訓化的龍華污水處理廠的污泥再次進行掛膜，經(jīng)過在填料塔內(nèi)經(jīng)低濃度的丙烯月青氣體訓化兩天后，發(fā)現(xiàn)其處理效果非常明顯。4.2.1.2 空塔處理效率為了研究填料塔填料的處理效率是怎樣的，有沒有對污泥的處理產(chǎn)生影響，我們研究了空塔處理效果，在開始掛膜前，先摸擬有微生物存在的情況下，將氣體的流量調(diào)節(jié)到100l/h、200l/h與300l/h下分別測量他的處理效率（以峰高計），其數(shù)據(jù)如表5所示（條彳為量程2mv,衰減2）表5空塔丙烯月青的處理效率100l/h200l/h300l/h進口(mm)出口（mm）進口(mm)出口（mm）進口(mm)出口（mm）108.1641461163877.696.9571

34、73.27047.660.596.289一一4437.4華東理工大學資源與環(huán)境工程學院畢業(yè)論文以上數(shù)據(jù)是從流量為100l/h為一直做到流量為300l/h,從上面的數(shù)據(jù)看出，在一開始階段，氣體的濃度進口濃度大，出口濃度小，是因為在一開始階段，填料煤渣自身有一定的孔隙率，相對于環(huán)狀的填料有著較大的比表面積，因此能夠吸附一定量的丙烯月青，經(jīng)過一段時間后，煤渣吸附飽和之后，便不再吸附丙烯月青，丙烯月青的濃度不再變小，但是卻有些丙烯月青的出口濃度變大了，這是因為吸附飽和之后，有些丙烯月青會從煤渣上面解吸出來，因而導致了有些時候出口的濃度變大。從以上的研究可以發(fā)現(xiàn)，用煤渣作為填料，對于丙烯月青的處理只有一

35、定的吸附作用，而不具有處理的能力。4.2.2 、實驗內(nèi)容在實驗的中，為了選擇最佳的工藝操作條件，我們從以下幾個方面作了分析比較：(1)、各個填料層高度的處理效率由吸收-生物膜理論可以知道，填料的高度越高，其有機廢氣的處理效率也就越高，但是，在實際的操作應用中，不可能用很高的填料高度以期望求得更高的處理效率，應該從需要達到的處理效果上與填料層高度費用上找到一個最佳的結(jié)合點，這樣做才能達到資源最合理利用。(2)、停留時間的考慮對于我們填料塔，我們要知道每小時處理多少流量的有機廢氣才能達到資源的最佳利用，這就要從有機廢氣的停留時間上來考慮，對于相同濃度的氣體流量，在低流量的情況下由于填料塔的空間體積

36、是一定的，因而有機廢氣的氣膜與液膜的接觸時間較長一些，根據(jù)Ottengraf的生物膜理論，則相應條件下的單位氣相膜中的廢氣組分進入液膜的量就要多一些，假設進入液膜的有機廢氣量均在生物活性的處理范圍內(nèi)，則其處理效率顯而易見要高，停留時間越長，則處理效率也就越高，當停留時間達到一定的時間后，氣膜中的有機廢氣濃度與液膜中的有機廢氣濃度達到平衡時其停留時間再長，其濃度差推動力也就不會再起作用，如果氣體流量變大，總體上說氣膜更新較快，具濃度差的動力也比較大，單位時間內(nèi)進入生物膜的有機廢氣的量也就多，但單位氣膜內(nèi)的有機廢氣進入液膜的也就變小了，因而其處理效率顯而易見變低了，由于在實際的工業(yè)中要達到排放標準

37、或者規(guī)定的濃度，必須控制停留時間在剛好達到排放標準的停留時間上，這樣有機廢氣能以更高的處理效力與更快的處理能力來處理工業(yè)有機廢氣。(3)、營養(yǎng)物的影響用微生物法處理有機廢氣中的丙烯月青，必須先保持自身新陳代謝的需要的能華東理工大學資源與環(huán)境工程學院畢業(yè)論文量與營養(yǎng)物質(zhì)，微生物的營養(yǎng)物質(zhì)包括碳、氮、磷，由于組分中的丙烯月青含有碳與氮，因此只需向噴淋水中加入適量的磷源，我們所加的磷源是磷酸二氫鉀，在本實驗研究中，我們將研究在磷營養(yǎng)物充足時與營養(yǎng)物不足時微生物的處理效率的比較圖，用以研究營養(yǎng)對微生物處理丙烯月青的影響是怎樣的。(4)、液體pH值的影響對于微生物來說，菌種基本生活在濕潤的環(huán)境中，因此，

38、液體的pH值對于生物生存是一種比較大的影響因素，由于大多數(shù)的微生物喜歡一個特定的pH值,改變液體pH值會強烈影響生物的活性，因此本實驗將噴淋水的pH值改變用以觀察對微生物的活性的影響。(5)、氣相濃度的影響微生物處理有機廢氣是將其作為新陳代謝的能源與能量，如果有機廢氣的濃度過高的話，有機廢氣毒性將會對微生物產(chǎn)生負面的作用，會使微生物的活性降低，使微生物的降解性能降低，將會使其處理效率降低。在本實驗中我們將改變丙烯月青的濃度用以研究丙烯月青濃度與微生物去除效率的關(guān)系。五、結(jié)果與討論5.1、 填料層高度的影響在實驗過程中，我們分別做了兩條標準曲線下的填料層高度的影響，在對低濃度下的標準曲線，我們選

39、擇了流量為300l/h,即停留時間為23秒鐘，由于處理這種低濃度的丙烯月青的廢氣，填料塔的處理效率比較的高，在倒數(shù)第三層的處理效率接近于100%,因而我們在低濃度的填料層高度的實驗中我們只做了倒數(shù)三層的數(shù)據(jù)，即出口與第五層、出口與第四層、出口與第三層的數(shù)據(jù)，在下面表6中我們列出了各層處理效率的數(shù)據(jù)：表6填料層高度的處理效率1(量程10,2,2)五層四層三層出口峰高mm2291【1】進口峰高mm9512757效率()76.892.99911數(shù)據(jù)在氣相色譜儀中幾乎沒有檢測出，在第三層一共測量了七次，進口峰高從49.9變化到134mm只檢出了兩次1mmi勺峰高，為作圖的方便，因而采用華東理工大學資源

40、與環(huán)境工程學院畢業(yè)論文1mm乍為實測值作為其平均值。其處理效率圖如下圖13所示:填料層高度處理效率率效理處100.00%90.00%80.00%70.00%345填料層圖13填料層高度的處理效率圖對于一般適合微生物處理的量為1000mg/m左右，對應于第二條標準曲線，我們測量了流量在200l/h即停留時間為35秒鐘，測得的數(shù)據(jù)如下表所示：表7填料層高度與處理效率2填料高度（mm107107202202302302400400498498598598處理效率（）77.676.288.789.491.291.395.395.598.981.398.598.7處理效率圖形如下圖14所示:010020

41、0300400500600圖14填料層高度與處理效率圖華東理工大學資源與環(huán)境工程學院畢業(yè)論文第20M說明：表中橫座標單位為mm縱座標單位為在填料層與處理效率圖的表格中，由于處理的數(shù)據(jù)較多，我們基本采用兩個較有代表性的數(shù)據(jù)用為真實值，在圖中我們將所有測得的數(shù)據(jù)全都羅列在圖上，每個點表示一個實測值。從上面的實驗處理效率與其處理趨勢圖可以看出對于填料塔來說，處理量最高的是倒數(shù)第一層，其處理效率不低于70%,依次向上，其處理量也就越低，這是因為由于丙烯月青從底層進入，則底層微生物層受到的碳源與能源比較充足，因而微生物的數(shù)量較多，而且在最底下一層，其丙烯月青的濃度較高，根據(jù)生物膜理論，其傳質(zhì)速率也較快，

42、因而其處理最高，這與當初想象的相符合。對于生化處理量，其值如下表8所示：表8生化去除量表No12345填料層圖度/mm107302400498598生化去除量/ng430533556622643由上表的數(shù)據(jù)我們作出如下的生化去除量與填料層高度的關(guān)系圖，其中橫座標為填料層高度（單位mm）,縱座標為生化去除量（單位ng）。圖15生化去除量圖由上圖可知隨著填料層高度的增高，生化去除量成線性增大5.2、 停留時間的考慮由于我們的系統(tǒng)采用的是煤渣作為填料，因而其空隙率比較大，比表面積也比較大，又由于丙烯月青稍溶于水，所以從上面的填料層高度的實驗可以看出，其處理效率相當?shù)母?，因而在做停留時間的實驗中，為研

43、究取數(shù)據(jù)的方便起見，我們只采用單層作為填料層高度實驗，取用填料為倒數(shù)第一層即第五層的填料。由于在流量分別為100、200、300、400l/h,其整體的停留時間為69、35、23、18華東理工大學資源與環(huán)境工程學院畢業(yè)論文第21頁9中:秒，我們分別校正得出下面的停留時間，從實驗中得到的數(shù)據(jù)在下表表9停留時間與生物處理效率表停留時間（秒）34613處理效率（）94.992.579.594.4由上表得出下面停留時間與處理效率圖如下圖16所示停留時間與處理效率圖率效理處100%90.0%70.0%50.0%03691215停留時間圖16停留時間與處理效率圖從上面的表格中及圖形中我們可以看出，丙烯月青

44、的停留時間與其處理效率基本上沒有什么關(guān)系，從以前分析的機理看，可能是因為丙烯月青的溶解性能是稍溶于水，而且接觸的表面積比較的大，因而有機廢氣氣膜中的丙烯月青的濃度與液膜中的丙烯月青的濃度達到了平衡，因而其處理效率與停留時間相關(guān)性比較的小。5.3、 營養(yǎng)對微生物處理效率的影響在實驗的過程中，開始研究低濃度從0到150mg/m3的生物處理效率時，發(fā)現(xiàn)如果加了營養(yǎng)物之后，其處理效率就會變化得很大，在高濃度生化處理時，如果加了營養(yǎng)物磷源之后，其處理效率立刻變高，出口濃度基本上檢測不出來，其處理效率接近100%,在下面的表9與表10中我們列出了各個日期下的處理效率圖，我們分別在4月28日與5月18日添加

45、了營養(yǎng)物，另外注明的是，為研究的方便，本實驗的出口濃度也采用第五層的出口濃度：表10營養(yǎng)物與生物處理效率關(guān)系表1日期4月28日4月29日4月30日效率（）之1001119889.9華東理工大學資源與環(huán)境工程學院畢業(yè)論文第22M11數(shù)據(jù)是出口的濃度沒有檢測出來，其處理效率接近100%因而采用100其圖形如下圖所示：營養(yǎng)物與生物處理效率圖日期率效理處圖17營養(yǎng)物與生物處理效率關(guān)系圖表11營養(yǎng)物與生物處理效率關(guān)系表2日期5月18日5月19日5月20日5月21日效率（）之10098.99587.511數(shù)據(jù)是出口的濃度沒有檢測出來，其處理效率接近100%因而采用100分別作出其處理效率與營養(yǎng)關(guān)系圖如下圖

46、所示：營養(yǎng)與生物處理效率關(guān)系圖日期圖18營養(yǎng)物與生物處理效率關(guān)系圖加入了營養(yǎng)物之后，填料塔的處理效率基本在98%以上，到了第三天及以后，其處理效率成一種下滑的趨勢，三大以后基本上降到了90%以下，這是因為，在加了營養(yǎng)物磷源之后，微生物的營養(yǎng)充足，生物活性大為增加，因而其處理效率很高，經(jīng)過兩三天后，磷源不充足，生物活性下降，其處理效率隨之下降。華東理工大學資源與環(huán)境工程學院畢業(yè)論文5.4、 pH值對生物處理效率的影響我們先測量了噴淋液的pH值,其值為8.12,然后我們將其調(diào)整為pH為6.14,分別測量了其處理效率，三組數(shù)據(jù)如下表11所示（流量均為200l/h）,由于本填料塔的處理效率比較高，為研

47、究方便，出口峰高均采用第五層的出口濃度：表12pH值與處理效率關(guān)系表1pH=6.14進口峰高（mm）9010094出口峰高（mm）10.811.29.3處理效率（）8988.890接著我們又將噴淋液的pH值調(diào)為4.97,測得的數(shù)據(jù)如下表12所示:表13pH值與處理效率關(guān)系表pH=4.97進口峰高（mm）40.55153出口峰高（mm）5.06.05.0處理效率（）79.88789從上面的處理效率看，pH值對生物處理效率的影響因素作用稍弱，在調(diào)節(jié)噴淋水之后我們又重新對噴淋水的pH值作了測量，發(fā)現(xiàn)pH值調(diào)為6.14以后噴淋一次水，其噴淋水的pH值就變化為8.44,我們認為，主要是生物降解丙烯月青的

48、時候產(chǎn)生了氨的原因，就此我們在不改變pH值的情況下測了噴淋水的pH值及氨的濃度，發(fā)現(xiàn)原噴淋水的pH值為8.12,水中不存在氨，又測量了出氣中的氨，發(fā)現(xiàn)在出氣中存在很多的氨，除生物生存所需的氨基本上降解產(chǎn)生的氨從氣相中逸出，當水的pH值調(diào)節(jié)為6.14等低于中性值時，降解產(chǎn)生的氨將會被酸性噴淋液體吸收，因而經(jīng)過一次噴淋以后，水的pH值立刻變化成8.44的中性左右，因而可以得出下面的結(jié)論，噴淋液的pH值對生物處理效率基本上是一次性影響，當噴淋過一次之后，降解產(chǎn)生的氨會自動調(diào)節(jié)噴淋液的pH值，起到了緩沖作用，因而從整體上及持續(xù)的角度上說，pH值的改變基本不會使生物處理效率降低。5.5、 氣相濃度的影響我們在這方面做了較多的數(shù)據(jù)，由于數(shù)據(jù)較多，我們只將其處理效率與進口有機廢氣的濃度的相關(guān)性作