CN106310920A - 一种微生物处理磷化氢尾气的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种微生物处理磷化氢尾气的方法，具体步骤如下：将磷化氢尾气送入处理设备的滴滤塔中，滴滤塔内的温度为15~35℃，按液气比8～15L/m3喷淋吸收液，磷化氢尾气与吸收液、附着微生物的填料接触，当吸收液的pH值下降至5.5时，废弃部分吸收液，并补充等体积新鲜吸收液以持续后续连续净化处理；本发明所述方法工艺过程简单、运行成本不高，对尾气中其他杂质组分如硫化氢等也具有很好的协同降解效果，本发明适用于垃圾填埋场、粮食/烟草熏蒸杀虫、黄磷生产等含磷化氢尾气净化处理，当尾气中磷化氢浓度不高于450mg/m3时，净化效果尤为明显。
Description
技术领域
本发明涉及一种微生物处理磷化氢尾气的方法，属于废气净化技术领域。
背景技术
磷化氢（PH3）是一种有恶臭气味的剧毒气体，除大气循环、水体、沉积物等自然源排放外，粮食/烟草熏蒸杀虫、微电子工业、黄磷生产等过程均会产生磷化氢尾气。空气中PH3含量达到0.0l mg/L时，就会使人中毒；成年人在PH3浓度0.05mg/L条件下暴露0.5~1h即会致死。为有效预防磷化氢环境污染问题，对磷化氢尾气进行有效的净化处理势在必行。
目前，国内外对于高浓度磷化氢尾气（500～1200mg/L）的净化处理已经有诸多研究，已有的净化技术总体上可分为湿法和干法两大类。湿法技术利用氧化剂在吸收塔内净化处理PH3，主要包括次氯酸钠法、高锰酸钾法、过氧化氢法、液相催化氧化法等，适应浓度高、气量大的磷化氢尾气处理，但湿法技术中的浓硫酸、高锰酸钾等均为强氧化剂，会导致工艺设备严重腐蚀等系列问题。若采用过氧化氢、液相催化氧化法处理磷化氢尾气，PH3净化效率明显提升，但同时存在催化剂再生困难、净化成本偏高的不足。磷化氢干法净化技术通过直接燃烧或采用固体吸附剂来脱除PH3，主要包括燃烧法和吸附法。燃烧法工艺简单，去除PH3效率接近100%，此法不能充分利用工业尾气中同时存在的一氧化碳组分而造成资源和能源大量浪费，且易产生磷酸酸雾而造成空气污染。相比而言，吸附法在工业尾气PH3精脱除方面应用较多，常用的吸附剂有活性炭、金属氧化物、三氯化铁等。为克服吸附剂吸附容量有限这一不足，有研究采用浸渍、掺杂不同活性组分等方式改性活性炭以强化PH3去除效果，但净化工艺仍然存在吸附剂消耗大、再生困难这类不足之处。
现有工艺技术针对高浓度磷化氢尾气净化处理而展开，受工艺过程的稳定性、运行处理成本等因素影响，中低浓度（不高于450mg/L）磷化氢尾气的净化处理鲜有报道，随着环保法规日趋严格，开发净化效率高、运行成本低的中低浓度磷化氢尾气净化新技术正日益引起人们的重视。
发明内容
本发明提供一种微生物处理磷化氢尾气的方法，具体步骤如下：将磷化氢尾气送入处理设备的滴滤塔1中，滴滤塔1内的温度为15~35℃，滴滤塔1内按液气比8～15L/m3喷淋吸收液，磷化氢尾气与附着微生物的复合填料、吸收液接触反应，当吸收液pH值降至5.5时，废弃部分吸收液，并补充等体积新鲜吸收液以维持后续连续净化处理。
优选的，吸收液是将乙酸钠20.0g/L，(NH4)2SO4 0.5g/L，MgSO4 0.06g/L，KCl0.3g/L，FeSO4 0.06g/L，MnSO4 0.06g/L的混合液稀释并调节pH值为7.2～7.5后的溶液。
优选的，所述复合填料上附着的微生物的驯化方式为：将查氏培养基灭菌后稀释10倍得到培养液，按培养液体积的5%加入黄磷企业污水处理厂的好氧池活性污泥，通过曝气维持驯化体系溶解氧1～2mg/L，每隔8小时通入浓度为20mg/L磷化氢气体，持续20分钟，培养15天后，采用塔外浸泡式挂膜方法进行滴滤塔复合填料的挂膜处理。
优选的，所述复合填料的组分及体积百分比为陶粒60%、聚氨酯泡沫海绵16～24%、甘蔗渣16～24%，三者体积百分比总和为100%，复合填料为微生物附着生长提供良好环境，同时为生物净化体系提供缓释碳源。
本发明所述磷化氢尾气中磷化氢的浓度不高于450mg/m3，氧的体积分数为4~12%。
本发明所述处理设备包括滴滤塔1、填料层2、进气泵3、曝气器4、循环槽5、循环泵6、喷淋器7、废液排出管8、进液管9，填料层2、曝气器4、循环槽5、喷淋器7设置在滴滤塔1内部，喷淋器7设置在填料层2上方，填料层2为2～3层，两层之间设置多孔板，有效支撑填料并防止填料过于密实，有利于气液两相均匀通透，曝气器4设置在填料层2下方，循环槽5设置在曝气器4下方，曝气器4与进气泵3连接，循环槽5与循环泵6连接，循环泵6与喷淋器7连接，循环槽5还设有废液排出管8、进液管9，进液管9位于废液排出管8上方，滴滤塔1顶部设有出气口。
使用时，磷化氢尾气经进气泵3由曝气器4送入滴滤塔1，塔内填料层2上附着生长的微生物通过氧化代谢将PH3转化为无机磷酸盐，循环槽5内的吸收液经循环泵6抽出，从安装于滴滤塔1顶部的喷淋器7经填料层2流回循环槽5中，当吸收液pH值降至5.5时，从循环槽5的废液排出管8排出部分吸收液，并从进液管9加入等体积新鲜吸收液以维持稳定的尾气净化效果。
本发明具有如下有益效果：
1、采用微生物对磷化氢尾气进行净化处理，工艺设施简单，运行成本相对较低，且PH3脱除率高于91.6%；
2、滴滤塔内装填陶粒、聚氨酯泡沫海绵和甘蔗渣组成的复合填料，不仅为微生物附着生长提供良好环境，同时为生物净化体系提供缓释碳源；
3、本发明对尾气中磷化氢有很好的生物转化作用，对尾气中其他还原性杂质组分如硫化氢等也具有很好的协同降解效果，技术方法适用于垃圾填埋场、粮食/烟草熏蒸杀虫、黄磷生产等中低浓度磷化氢尾气净化处理。
附图说明
图1为本发明处理设备的结构示意图；
图中：1-滴滤塔，2-填料层，3-进气泵，4-曝气器，5-循环槽，6-循环泵，7-喷淋器，8-废液排出管，9-进液管。
具体实施方式
以下结合具体实施例和附图对本发明作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于所述内容。
实施例1
本实施例所述微生物处理磷化氢尾气的方法，处理设备包括圆柱形滴滤塔1、填料层2、进气泵3、曝气器4、循环槽5、循环泵6、喷淋器7、废液排出管8、进液管9，填料层2、曝气器4、循环槽5、喷淋器7设置在滴滤塔1内部，喷淋器7设置在填料层2上方，填料层2为两层，两层之间设置多孔板，有效支撑填料且能防止填料过于密实，有利于气液两相均匀通透，曝气器4设置在填料层2下方，循环槽5设置在曝气器4下方，曝气器4与进气泵3连接，循环槽5与循环泵6连接，循环泵6与喷淋器7连接，喷淋器7有两个喷头，循环槽5还设有废液排出管8、进液管9，进液管9位于废液排出管8上方，滴滤塔1顶部设有出气口。
结合上述处理设备处理磷化氢尾气，具体步骤如下：将陶粒、聚氨酯泡沫海绵和甘蔗渣用水充分浸泡后，按体积百分比陶粒60%、聚氨酯泡沫海绵16%和甘蔗渣24%组成复合填料；将查氏培养基灭菌后稀释10倍得到培养液，按培养液体积的5%加入黄磷企业污水处理厂的好氧池活性污泥，通过曝气维持驯化体系溶解氧1～2mg/L，每隔8小时通入浓度为20mg/L磷化氢气体，持续20分钟，培养15天后，采用塔外浸泡式挂膜方法进行滴滤塔复合填料的挂膜处理，将挂膜处理后的复合填料装进处理设备的滴滤塔1中的两层填料层2，再将吸收液装入循环槽5，吸收液是乙酸钠20.0g/L，(NH4)2SO4 0.5g/L，MgSO4 0.06g/L，KCl0.3g/L，FeSO4 0.06g/L，MnSO4 0.06g/L混合溶液稀释20倍后用NaHCO3调节pH值至7.2的溶液，吸收液被循环泵6抽出后送至滴滤塔1顶部，经喷淋装置7的两个喷头喷淋返回滴滤塔1内部，将磷化氢尾气通过进气泵3送入曝气器4，经过曝气器4后的磷化氢尾气往滴滤塔1上部流动，经过两层填料层2并与喷淋吸收液逆向接触反应，含磷化氢尾气的进气流量为15L/min，进气中PH3浓度为120mg/m3，氧气体积分数为4%，按液气比8L/m3确定循环液喷淋量为7.2L/h，处理设备内部温度为18℃，当吸收液pH值下降至5.5时，从循环槽5的废液排出管8排出1/2吸收液，并从进液管9加入等体积的新鲜吸收液，以维持稳定的尾气净化效果，连续运行10天期间，PH3脱除率为92.3～95.7%。
实施例2
本实施例所述微生物处理磷化氢尾气的方法，采用与实施例1相同的处理设备与工艺流程，将陶粒、聚氨酯泡沫海绵和甘蔗渣用水充分浸泡后，按体积百分比陶粒60%、聚氨酯泡沫海绵20%和甘蔗渣20%组成复合填料；吸收液是乙酸钠20.0g/L，(NH4)2SO4 0.5g/L，MgSO40.06g/L，KCl 0.3g/L，FeSO4 0.06g/L，MnSO4 0.06g/L混合溶液稀释20倍后用Na2CO3调节pH值至7.5的溶液，微生物驯化方式与实施例1相同，处理过程中，含磷化氢尾气的进气流量为15L/min，进气中PH3浓度为300mg/m3，氧气体积分数为8%，按液气比10L/m3确定循环液喷淋量为9.0L/h，处理设备内部温度为25℃，当吸收液pH值下降至5.5时，从循环槽5的废液排出管8排出1/2吸收液，并从进液管9加入等体积的新鲜吸收液，以维持稳定的尾气净化效果，连续运行10天期间，PH3脱除率为92.5～96.9%。
实施例3
本实施例所述微生物处理磷化氢尾气的方法，采用与实施例1相同的处理设备与工艺流程，将陶粒、聚氨酯泡沫海绵和甘蔗渣用水充分浸泡后，按体积百分比陶粒60%、聚氨酯泡沫海绵24%和甘蔗渣16%组成复合填料；吸收液是乙酸钠20.0g/L，(NH4)2SO4 0.5g/L，MgSO40.06g/L，KCl 0.3g/L，FeSO4 0.06g/L，MnSO4 0.06g/L混合溶液稀释20倍后用Na2CO3调节pH值至7.4的溶液，微生物驯化方式与实施例1相同，处理过程中，含磷化氢尾气的进气流量为12L/min，进气中PH3浓度为450mg/m3，氧气体积分数为12%，按液气比15L/m3确定循环液喷淋量为10.8L/h，处理设备内部温度为35℃，当吸收液pH值下降至5.5时，从循环槽5的废液排出管8排出1/2吸收液，并从进液管9加入等体积的新鲜吸收液，以维持稳定的尾气净化效果，连续运行10天期间，PH3脱除率为92.1～96.2%。
实施例4
本实施例所述微生物处理磷化氢尾气的方法，采用与实施例1相同的处理设备与工艺流程，将陶粒、聚氨酯泡沫海绵和甘蔗渣用水充分浸泡后，按体积百分比陶粒60%、聚氨酯泡沫海绵24%和甘蔗渣16%组成复合填料；吸收液是乙酸钠20.0g/L，(NH4)2SO4 0.5g/L，MgSO40.06g/L，KCl 0.3g/L，FeSO4 0.06g/L，MnSO4 0.06g/L混合溶液稀释20倍后用NaHCO3调节pH值至7.3的溶液，微生物的驯化方式与实施例1相同，处理过程中，含磷化氢尾气的进气流量为15L/min，进气中PH3浓度为50mg/m3，氧气体积分数为8%，按液气比12L/m3确定循环液喷淋量为10.8L/h，处理设备内部温度为15℃，当吸收液pH值下降至5.5时，从循环槽5的废液排出管8排出1/2吸收液，并从进液管9加入等体积的新鲜吸收液，以维持稳定的尾气净化效果，连续运行10天期间，PH3脱除率为91.6～95.0%，第11～15天，将循环吸收液pH值调整为5.0，PH3脱除率为87.1～91.7%。
实施例5
本实施例所述微生物处理磷化氢尾气的方法，采用与实施例1相同的处理设备与工艺流程，将陶粒、聚氨酯泡沫海绵和甘蔗渣用水充分浸泡后，按体积百分比陶粒60%、聚氨酯泡沫海绵22%和甘蔗渣18%组成复合填料；吸收液是乙酸钠20.0g/L，(NH4)2SO4 0.5g/L，MgSO40.06g/L，KCl 0.3g/L，FeSO4 0.06g/L，MnSO4 0.06g/L混合溶液稀释20倍后用NaHCO3调节pH值至7.2的溶液，微生物的驯化方式与实施例1相同，处理过程中，含磷化氢尾气的进气流量为15L/min，进气中PH3浓度为120mg/m3，氧气体积分数为10%，按液气比10L/m3确定循环液喷淋量为9.0L/h，处理设备内部温度为20℃，当吸收液pH值下降至5.5时，从循环槽5的废液排出管8排出1/2吸收液，并从进液管9加入等体积的新鲜吸收液，以维持稳定的尾气净化效果，连续运行8天期间，PH3脱除率为91.9～94.7%。
实施例6
本实施例所述微生物处理磷化氢尾气的方法，采用与实施例1相同的处理设备与工艺流程，将陶粒、聚氨酯泡沫海绵和甘蔗渣用水充分浸泡后，按体积百分比陶粒60%、聚氨酯泡沫海绵17%和甘蔗渣23%组成复合填料；吸收液是乙酸钠20.0g/L，(NH4)2SO4 0.5g/L，MgSO40.06g/L，KCl 0.3g/L，FeSO4 0.06g/L，MnSO4 0.06g/L混合溶液稀释20倍后用NaHCO3调节pH值至7.3的溶液，微生物的驯化方式与实施例1相同，处理过程中，含磷化氢尾气的进气流量为15L/min，进气中PH3浓度为120mg/m3，H2S浓度为100mg/m3，氧气体积分数为10%，按液气比10L/m3确定循环液喷淋量为9.0L/h，处理设备内部温度为30℃，当吸收液pH值下降至5.5时，从循环槽5的废液排出管8排出1/2吸收液，并从进液管9加入等体积的新鲜吸收液，以维持稳定的尾气净化效果，连续运行10天期间，PH3脱除率为92.0～96.4%，H2S脱除率为94.3～96.8%。
Claims (5)
1.一种微生物处理磷化氢尾气的方法，其特征在于，具体步骤如下：将磷化氢尾气送入处理设备的滴滤塔中，滴滤塔内的温度为15~35℃，滴滤塔内按液气比8～15L/m3喷淋吸收液，磷化氢尾气与附着微生物的复合填料、吸收液接触，当吸收液pH值降至5.5时，废弃部分吸收液，并补充等体积新鲜吸收液以维持后续连续净化处理。
2.根据权利要求1所述微生物处理磷化氢尾气的方法，其特征在于，吸收液是将乙酸钠20.0g/L，(NH4)2SO4 0.5g/L，MgSO4 0.06g/L，KCl 0.3g/L，FeSO4 0.06g/L，MnSO4 0.06g/L的混合液稀释并调节pH值为7.2～7.5后的溶液。
3.根据权利要求1所述微生物处理磷化氢尾气的方法，其特征在于，复合填料上附着的微生物的驯化方式为：将查氏培养基灭菌后稀释10倍得到培养液，按培养液体积的5%加入黄磷企业污水处理厂的好氧池活性污泥，维持驯化体系溶解氧1～2mg/L，每隔8小时通入浓度为20mg/L磷化氢气体，持续20分钟，培养15天后，采用塔外浸泡式挂膜方法进行复合填料的挂膜处理。
4.根据权利要求1所述微生物处理磷化氢尾气的方法，其特征在于，复合填料的组分及体积百分比为陶粒60%、聚氨酯泡沫海绵16～24%、甘蔗渣16～24%，三者体积百分比总和为100%。
5.根据权利要求1所述微生物处理磷化氢尾气的方法，其特征在于，所述磷化氢尾气中磷化氢的浓度不高于450mg/m3，氧的体积分数为4~12%。
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