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研究鲍尔环和阶梯环填料对H2S废气净化效率
2019-06-19 阅读：次
研究鲍尔环/ 阶梯环填料对H2S废气净化效率的影响,分别以装有两种填料的生物滴滤塔来进行对比研究, 指出对于净化含 H2S 恶臭气体的生物滴滤塔, 应选用具有结构合理、比表面积大、空隙率大、堆积重量轻、湿填料小、化学性质稳定以及价格便宜等性质的填料。
恶臭污染已成为性环境公害之一 , 生物滴滤法净化恶臭气体具有净化效率高、设备结构简单、操作简便、处理成本低、可避免二次污染等点而成为世界各国近十年来研究的重点, 填料的特性是影响其处理效果的关键因素之一。 文中以塑料鲍尔环和阶梯环作为填料进行了净化 H2S 废气的对比试验研究, 旨在寻求合理的填料结构和控制条件。
1 填料的基本物理性质
1 .1 鲍尔环和阶梯环
鲍尔环填料为外径与高度相等的圆环, 在侧壁上开出两排长方形的窗孔 , 被切开的环壁的一侧仍与壁面相连, 另一侧向环内弯曲, 形成内伸的舌叶, 各舌叶的侧边在环中心相搭。 鲍尔环由于环壁开孔 , 大大提高了环内空间及环内表面的利用率, 气流阻力小, 液体分布均匀。
阶梯环与鲍尔环相比, 其高度减少了一半, 并在一端增加了一个锥形翻边。
1 .2 两种填料比较
填料是生物滴滤塔的重要组成部分。 填料塔操作性能的好坏 , 直接与所选用的填料有关。 该研究采用了塑料鲍尔环和阶梯环两种填料。 所用填料性能的参数[ 1] 见表 1 。
2 试验系统和试法
2 .1 试验装置
试验系统流程如图 1 所示。 两个生物滴滤塔 a, b 均由玻璃管制成, 尺寸完全相同, 内径为 80 mm , 总高为 450 mm , 分为两层, 下层填料高为 100 mm , 上层填料高为 150 mm , 有效体积为 1 .256 ×10 -3 m3 。 a 号塔内的填料为鲍尔环, b 号塔内的填料为阶梯环, 均呈乱堆填放, 可通过阀门控制实现 a , b 塔的串并联使用。
H 2S 气体由 Na2S 和 H2SO4 溶液反应制得 。 系统运行采用气液逆流操作。 液体由液泵打到塔顶均匀向下喷淋, H2 S 废气由塔底进入滴滤塔, 在上升的过程中 H2S 被填料上的生物膜, 净化后的气体经塔顶排出。
2 .2 试法
2 .2.1 系统测试方法
通过调节 Na2S 和 H2SO4 溶液的浓度和滴速来改变 H2S 的产生量, 同时调节气体流量计以改变混合气体的流量, 从而控制进气浓度, 具体的混合气体浓度以实际检测(采用亚甲基蓝比色法[ 2] )为准。
2 .2.2 试验内容
从西安市北石桥污水处理厂曝气池取活性污泥混合液 10 L , 每天定量投加营养液和 N a2S , 持续曝气, 培养驯化同步进行。 驯化成功后, 采用先浸泡后喷淋的方式进行填料的挂膜。
本实验两个填料塔均采用在 5 种不同的气速 11.94 m/ h , 17 .91 m/h , 23.88 m/ h , 29.85 m/ h 和 35 .82 m/ h 下, 以及在浓度范围为 0 mg/ m3 ～ 1 000 mg/ m3 的条件下, 检测填料塔进出口的
H 2S 浓度;计算其负荷和效率, 找出佳气速;在佳气速
下 , 比较两个填料塔的效率。
3 试验结果分析
对于两种填料, 生物膜在其表面形成所需的时间相差不多,共历时 13 d, 但观察得 b 号塔中的阶梯环形成的生物膜比 a 号塔中的鲍尔环较为均匀。
当 a 号和 b 号塔在不同气速下, 不同入口 H2S 负荷对应的净化效率见图 2。 由图 2 可以看出在气速为 11 .94 m/h 时, 两塔对 H2S 的效率都较高, 因此选 11 .94 m/ h 为系统运速, 进行两塔效率的比较, 结果如图 3 所示。 两个塔的效率均
随入口 H2 S 负荷的增加而下降, 但 b 号塔总比 a 号塔的效率要高, 说明用阶梯环作为填料的滴滤塔对 H2S 的效果比鲍尔环要好。
由于要的混合气体中 H2S 为腐蚀性气体, 因而选用了耐腐蚀性好、造价低的塑料鲍尔环、阶梯环两种填料。 两者各具有其越性, 对于阶梯环而言:
1)结构越。 由于高径比减少, 使得气体绕填料外壁的平均路径大为缩短, 减少了气体通过填料层的阻力。 锥形翻边不增加了填料的机械强度, 而且使填料之间以线接触为主变成以点接触为主, 这样不但增加了填料间的空隙, 同时成为液体沿填料表面流动的汇集分散点, 可以促进液膜的表面更新, 有利于传质效率的提高。
2)比表面积大, 堆积个数多。 所提供的气液传质面积较大 , 生物膜附着的面积也就较大。
3)堆积重量小。 对滤塔内的支撑板压力较小, 且填料不易被压实。
而鲍尔环也具有其自身的势:
1)空隙率大。 气体通过的能力较大且压降较低;
2)干填料小。 由于填料材质为塑料, 表面润湿性能差 , 干、湿填料相差不大, 即鲍尔环的填料也较小, 表明其流动阻力较小。
在该实验中填料的结构、比表面积和堆积重量相对空隙率和湿填料对填料性质的影响更为显著, 塑料阶梯环比塑料鲍尔环更适合作为生物滴滤塔的填料, 且在气速为 11.94 m/h 的条件
下 , 当入口负荷小于 13.85 g/m3•h 时, 滴滤塔的效率可以达到 91 .92%。
4 结语
1)用阶梯环作为填料的滴滤塔对 H2S 的效果比鲍尔环要好, 说明塑料阶梯环比塑料鲍尔环更为越。
2)塑料阶梯环在气速为 11 .94 m/ h 的条件下, 当入口负荷小于 13 .85 g/ m3•h 时 , 滴滤塔的效率可以达到 91.92 %。
3)对于净化含 H2 S 恶臭气体的生物滴滤塔, 应选用具有结构合理、比表面积大、空隙率大、堆积重量轻、湿填料小、化学性质稳定以及价格便宜等性质的填料。
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