工業(yè)規(guī)模生物過濾系統(tǒng)處理白肋煙加工尾氣的研究

工業(yè)規(guī)模生物過濾系統(tǒng)處理白肋煙加工尾氣的研究隨著人們對環(huán)境質(zhì)量的要求同益提高以及環(huán)保法規(guī)的同趨嚴(yán)格,國內(nèi)煙草企業(yè)對加工尾氣的處理也越來越重視。生物過濾技術(shù)作為一種運(yùn)行成本低和環(huán)境友好的大氣污染控制技術(shù),目前已在國內(nèi)外不同行業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用,但是該技術(shù)在煙草行業(yè)中應(yīng)用的報(bào)道卻不多。不同于烤煙的加工,白肋煙在加工過程中會產(chǎn)生極強(qiáng)的刺激性異味。工業(yè)規(guī)模白肋煙加工產(chǎn)生的混合性污染物,大致可分為三大類:總顆粒物(TPM)、異味成分(尼古丁和氨氣)、以及總揮發(fā)性有機(jī)化合物(TVOC)。本文針對一套安裝在某卷煙廠的工業(yè)規(guī)模組合式洗滌塔及生物過濾池,進(jìn)行了系統(tǒng)、深入的研究。分離鑒定了尼古丁降解菌并研究了其生長及降解特性、考察了影響大型生物過濾池尾氣處理效果的因素和工業(yè)規(guī)模組合式洗滌塔及生物過濾池的性能、建立了描述生物過濾動力學(xué)的數(shù)學(xué)模型,獲得了如下主要結(jié)果。從大型生物過濾池中分離得到了一株尼古丁高效降解菌——ZUT5菌株。經(jīng)形態(tài)學(xué)、生理生化特征、Biolog鑒定系統(tǒng)及16SrDNA序列比對測定表明,該菌株屬于假單胞菌屬,將此菌株命名為Pseudomonassp.ZUT5。該菌株的生長及尼古丁降解特性實(shí)驗(yàn)表明,Pseudomonassp.ZUT5的最適生長溫度為30℃、最適pH值為7.5,能夠耐受高濃度的尼古丁。添加氯化銨和葡萄糖對尼古丁的降解有促進(jìn)作用。通過GC-MS分析了尼古丁的降解中間產(chǎn)物,檢測到有3-(2,3,4-三氫-5-吡咯基)-吡啶、2,3′-吡啶、可天寧和3-羧基-吡啶等4種物質(zhì)的積累?？疾觳⒎治隽擞绊懘笮蜕镞^濾池運(yùn)行的因素,通過對大量現(xiàn)場數(shù)據(jù)的整理分析,確定了主要工藝參數(shù)的適宜范圍,可以為生物過濾池中的微生物提供最適的生長環(huán)境。分別研究了不同的空床停留時(shí)間、填料的水分含量、尾氣的溫度、pH值以及生產(chǎn)間歇期等因素,對大型生物過濾池操作的影響。結(jié)果表明,大型生物過濾池的最適尾氣流量在21,000～25,000m~3/h之間,即空床停留時(shí)間范圍為38～45s;填料的初始水分含量應(yīng)維持在40～55%(濕重);過濾池的進(jìn)氣溫度應(yīng)不超過40℃;過濾池底部填料的pH值應(yīng)該控制在8以下。分別對工業(yè)規(guī)模白肋煙加工尾氣處理系統(tǒng)中不同單元的性能進(jìn)行了研究。在組合式洗滌塔單元,總顆粒物的去除效率在93.39～96.30%之間。結(jié)果表明,組合式洗滌塔既能去除尾氣中的顆粒物,又可避免可能引起的大型生物濾床堵塞問題,對濾床起了一種很好的保護(hù)作用。另外,在組合式洗滌塔中,尾氣中的尼古丁、氨氣和TVOC也可通過物理或化學(xué)的方法得到處理,有超過一半的尼古丁和氨氣被水沈或酸滴定系統(tǒng)中和,有效地防止了濾床填料的堿化。在大型生物過濾池單元,隨著進(jìn)氣負(fù)荷的提高,過濾池對尼古丁、氨氣和TVOC的去除能力,最高可分別達(dá)到81.57mg/m~3·h,1032.90mg/m~3·h和33791.10mg/m~3·h。在整個尾氣處理系統(tǒng),尼古丁、氨氣和TVOC的總的去除效率范圍分別為85.76～99.30%、73.33～91.71%和94.10～100%。建立了一個擬穩(wěn)態(tài)的生物過濾模型來描述生物濾池中物質(zhì)傳遞和生物降解過程。通過偏最小二乘法,得到了模型參