一種微生物處理磷化氫尾氣的方法與流程
2023-12-05 22:22:11
本發明涉及一種微生物處理磷化氫尾氣的方法，屬於廢氣淨化技術領域。
背景技術：
磷化氫（PH3）是一種有惡臭氣味的劇毒氣體，除大氣循環、水體、沉積物等自然源排放外，糧食/菸草燻蒸殺蟲、微電子工業、黃磷生產等過程均會產生磷化氫尾氣。空氣中PH3含量達到0.0l mg/L時，就會使人中毒；成年人在PH3濃度0.05mg/L條件下暴露0.5~1h即會致死。為有效預防磷化氫環境汙染問題，對磷化氫尾氣進行有效的淨化處理勢在必行。
目前，國內外對於高濃度磷化氫尾氣（500～1200mg/L）的淨化處理已經有諸多研究，已有的淨化技術總體上可分為溼法和幹法兩大類。溼法技術利用氧化劑在吸收塔內淨化處理PH3，主要包括次氯酸鈉法、高錳酸鉀法、過氧化氫法、液相催化氧化法等，適應濃度高、氣量大的磷化氫尾氣處理，但溼法技術中的濃硫酸、高錳酸鉀等均為強氧化劑，會導致工藝設備嚴重腐蝕等系列問題。若採用過氧化氫、液相催化氧化法處理磷化氫尾氣，PH3淨化效率明顯提升，但同時存在催化劑再生困難、淨化成本偏高的不足。磷化氫幹法淨化技術通過直接燃燒或採用固體吸附劑來脫除PH3，主要包括燃燒法和吸附法。燃燒法工藝簡單，去除PH3效率接近100%，此法不能充分利用工業尾氣中同時存在的一氧化碳組分而造成資源和能源大量浪費，且易產生磷酸酸霧而造成空氣汙染。相比而言，吸附法在工業尾氣PH3精脫除方面應用較多，常用的吸附劑有活性炭、金屬氧化物、三氯化鐵等。為克服吸附劑吸附容量有限這一不足，有研究採用浸漬、摻雜不同活性組分等方式改性活性炭以強化PH3去除效果，但淨化工藝仍然存在吸附劑消耗大、再生困難這類不足之處。
現有工藝技術針對高濃度磷化氫尾氣淨化處理而展開，受工藝過程的穩定性、運行處理成本等因素影響，中低濃度（不高於450mg/L）磷化氫尾氣的淨化處理鮮有報導，隨著環保法規日趨嚴格，開發淨化效率高、運行成本低的中低濃度磷化氫尾氣淨化新技術正日益引起人們的重視。
技術實現要素：
本發明提供一種微生物處理磷化氫尾氣的方法，具體步驟如下：將磷化氫尾氣送入處理設備的滴濾塔1中，滴濾塔1內的溫度為15~35℃，滴濾塔1內按液氣比8～15L/m3噴淋吸收液，磷化氫尾氣與附著微生物的複合填料、吸收液接觸反應，當吸收液pH值降至5.5時，廢棄部分吸收液，並補充等體積新鮮吸收液以維持後續連續淨化處理。
優選的，吸收液是將乙酸鈉20.0g/L，(NH4)2SO4 0.5g/L，MgSO4 0.06g/L，KCl 0.3g/L，FeSO4 0.06g/L，MnSO4 0.06g/L的混合液稀釋並調節pH值為7.2～7.5後的溶液。
優選的，所述複合填料上附著的微生物的馴化方式為：將查氏培養基滅菌後稀釋10倍得到培養液，按培養液體積的5%加入黃磷企業汙水處理廠的好氧池活性汙泥，通過曝氣維持馴化體系溶解氧1～2mg/L，每隔8小時通入濃度為20mg/L磷化氫氣體，持續20分鐘，培養15天後，採用塔外浸泡式掛膜方法進行滴濾塔複合填料的掛膜處理。
優選的，所述複合填料的組分及體積百分比為陶粒60%、聚氨酯泡沫海綿16～24%、甘蔗渣16～24%，三者體積百分比總和為100%，複合填料為微生物附著生長提供良好環境，同時為生物淨化體系提供緩釋碳源。
本發明所述磷化氫尾氣中磷化氫的濃度不高於450mg/m3，氧的體積分數為4~12%。
本發明所述處理設備包括滴濾塔1、填料層2、進氣泵3、曝氣器4、循環槽5、循環泵6、噴淋器7、廢液排出管8、進液管9，填料層2、曝氣器4、循環槽5、噴淋器7設置在滴濾塔1內部，噴淋器7設置在填料層2上方，填料層2為2～3層，兩層之間設置多孔板，有效支撐填料並防止填料過於密實，有利於氣液兩相均勻通透，曝氣器4設置在填料層2下方，循環槽5設置在曝氣器4下方，曝氣器4與進氣泵3連接，循環槽5與循環泵6連接，循環泵6與噴淋器7連接，循環槽5還設有廢液排出管8、進液管9，進液管9位於廢液排出管8上方，滴濾塔1頂部設有出氣口。
使用時，磷化氫尾氣經進氣泵3由曝氣器4送入滴濾塔1，塔內填料層2上附著生長的微生物通過氧化代謝將PH3轉化為無機磷酸鹽，循環槽5內的吸收液經循環泵6抽出，從安裝於滴濾塔1頂部的噴淋器7經填料層2流回循環槽5中，當吸收液pH值降至5.5時，從循環槽5的廢液排出管8排出部分吸收液，並從進液管9加入等體積新鮮吸收液以維持穩定的尾氣淨化效果。
本發明具有如下有益效果：
1、採用微生物對磷化氫尾氣進行淨化處理，工藝設施簡單，運行成本相對較低，且PH3脫除率高於91.6%；
2、滴濾塔內裝填陶粒、聚氨酯泡沫海綿和甘蔗渣組成的複合填料，不僅為微生物附著生長提供良好環境，同時為生物淨化體系提供緩釋碳源；
3、本發明對尾氣中磷化氫有很好的生物轉化作用，對尾氣中其他還原性雜質組分如硫化氫等也具有很好的協同降解效果，技術方法適用於垃圾填埋場、糧食/菸草燻蒸殺蟲、黃磷生產等中低濃度磷化氫尾氣淨化處理。
附圖說明
圖1為本發明處理設備的結構示意圖；
圖中：1-滴濾塔，2-填料層，3-進氣泵，4-曝氣器，5-循環槽，6-循環泵，7-噴淋器，8-廢液排出管，9-進液管。
具體實施方式
以下結合具體實施例和附圖對本發明作詳細說明，本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護範圍不限於所述內容。
實施例1
本實施例所述微生物處理磷化氫尾氣的方法，處理設備包括圓柱形滴濾塔1、填料層2、進氣泵3、曝氣器4、循環槽5、循環泵6、噴淋器7、廢液排出管8、進液管9，填料層2、曝氣器4、循環槽5、噴淋器7設置在滴濾塔1內部，噴淋器7設置在填料層2上方，填料層2為兩層，兩層之間設置多孔板，有效支撐填料且能防止填料過於密實，有利於氣液兩相均勻通透，曝氣器4設置在填料層2下方，循環槽5設置在曝氣器4下方，曝氣器4與進氣泵3連接，循環槽5與循環泵6連接，循環泵6與噴淋器7連接，噴淋器7有兩個噴頭，循環槽5還設有廢液排出管8、進液管9，進液管9位於廢液排出管8上方，滴濾塔1頂部設有出氣口。
結合上述處理設備處理磷化氫尾氣，具體步驟如下：將陶粒、聚氨酯泡沫海綿和甘蔗渣用水充分浸泡後，按體積百分比陶粒60%、聚氨酯泡沫海綿16%和甘蔗渣24%組成複合填料；將查氏培養基滅菌後稀釋10倍得到培養液，按培養液體積的5%加入黃磷企業汙水處理廠的好氧池活性汙泥，通過曝氣維持馴化體系溶解氧1～2mg/L，每隔8小時通入濃度為20mg/L磷化氫氣體，持續20分鐘，培養15天後，採用塔外浸泡式掛膜方法進行滴濾塔複合填料的掛膜處理，將掛膜處理後的複合填料裝進處理設備的滴濾塔1中的兩層填料層2，再將吸收液裝入循環槽5，吸收液是乙酸鈉20.0g/L，(NH4)2SO4 0.5g/L，MgSO4 0.06g/L，KCl 0.3g/L，FeSO4 0.06g/L，MnSO4 0.06g/L混合溶液稀釋20倍後用NaHCO3調節pH值至7.2的溶液，吸收液被循環泵6抽出後送至滴濾塔1頂部，經噴淋裝置7的兩個噴頭噴淋返回滴濾塔1內部，將磷化氫尾氣通過進氣泵3送入曝氣器4，經過曝氣器4後的磷化氫尾氣往滴濾塔1上部流動，經過兩層填料層2並與噴淋吸收液逆向接觸反應，含磷化氫尾氣的進氣流量為15L/min，進氣中PH3濃度為120mg/m3，氧氣體積分數為4%，按液氣比8L/m3確定循環液噴淋量為7.2L/h，處理設備內部溫度為18℃，當吸收液pH值下降至5.5時，從循環槽5的廢液排出管8排出1/2吸收液，並從進液管9加入等體積的新鮮吸收液，以維持穩定的尾氣淨化效果，連續運行10天期間，PH3脫除率為92.3～95.7%。
實施例2
本實施例所述微生物處理磷化氫尾氣的方法，採用與實施例1相同的處理設備與工藝流程，將陶粒、聚氨酯泡沫海綿和甘蔗渣用水充分浸泡後，按體積百分比陶粒60%、聚氨酯泡沫海綿20%和甘蔗渣20%組成複合填料；吸收液是乙酸鈉20.0g/L，(NH4)2SO4 0.5g/L，MgSO40.06g/L，KCl 0.3g/L，FeSO4 0.06g/L，MnSO4 0.06g/L混合溶液稀釋20倍後用Na2CO3調節pH值至7.5的溶液，微生物馴化方式與實施例1相同，處理過程中，含磷化氫尾氣的進氣流量為15L/min，進氣中PH3濃度為300mg/m3，氧氣體積分數為8%，按液氣比10L/m3確定循環液噴淋量為9.0L/h，處理設備內部溫度為25℃，當吸收液pH值下降至5.5時，從循環槽5的廢液排出管8排出1/2吸收液，並從進液管9加入等體積的新鮮吸收液，以維持穩定的尾氣淨化效果，連續運行10天期間，PH3脫除率為92.5～96.9%。
實施例3
本實施例所述微生物處理磷化氫尾氣的方法，採用與實施例1相同的處理設備與工藝流程，將陶粒、聚氨酯泡沫海綿和甘蔗渣用水充分浸泡後，按體積百分比陶粒60%、聚氨酯泡沫海綿24%和甘蔗渣16%組成複合填料；吸收液是乙酸鈉20.0g/L，(NH4)2SO4 0.5g/L，MgSO40.06g/L，KCl 0.3g/L，FeSO4 0.06g/L，MnSO4 0.06g/L混合溶液稀釋20倍後用Na2CO3調節pH值至7.4的溶液，微生物馴化方式與實施例1相同，處理過程中，含磷化氫尾氣的進氣流量為12L/min，進氣中PH3濃度為450mg/m3，氧氣體積分數為12%，按液氣比15L/m3確定循環液噴淋量為10.8L/h，處理設備內部溫度為35℃，當吸收液pH值下降至5.5時，從循環槽5的廢液排出管8排出1/2吸收液，並從進液管9加入等體積的新鮮吸收液，以維持穩定的尾氣淨化效果，連續運行10天期間，PH3脫除率為92.1～96.2%。
實施例4
本實施例所述微生物處理磷化氫尾氣的方法，採用與實施例1相同的處理設備與工藝流程，將陶粒、聚氨酯泡沫海綿和甘蔗渣用水充分浸泡後，按體積百分比陶粒60%、聚氨酯泡沫海綿24%和甘蔗渣16%組成複合填料；吸收液是乙酸鈉20.0g/L，(NH4)2SO4 0.5g/L，MgSO40.06g/L，KCl 0.3g/L，FeSO4 0.06g/L，MnSO4 0.06g/L混合溶液稀釋20倍後用NaHCO3調節pH值至7.3的溶液，微生物的馴化方式與實施例1相同，處理過程中，含磷化氫尾氣的進氣流量為15L/min，進氣中PH3濃度為50mg/m3，氧氣體積分數為8%，按液氣比12L/m3確定循環液噴淋量為10.8L/h，處理設備內部溫度為15℃，當吸收液pH值下降至5.5時，從循環槽5的廢液排出管8排出1/2吸收液，並從進液管9加入等體積的新鮮吸收液，以維持穩定的尾氣淨化效果，連續運行10天期間，PH3脫除率為91.6～95.0%，第11～15天，將循環吸收液pH值調整為5.0，PH3脫除率為87.1～91.7%。
實施例5
本實施例所述微生物處理磷化氫尾氣的方法，採用與實施例1相同的處理設備與工藝流程，將陶粒、聚氨酯泡沫海綿和甘蔗渣用水充分浸泡後，按體積百分比陶粒60%、聚氨酯泡沫海綿22%和甘蔗渣18%組成複合填料；吸收液是乙酸鈉20.0g/L，(NH4)2SO4 0.5g/L，MgSO40.06g/L，KCl 0.3g/L，FeSO4 0.06g/L，MnSO4 0.06g/L混合溶液稀釋20倍後用NaHCO3調節pH值至7.2的溶液，微生物的馴化方式與實施例1相同，處理過程中，含磷化氫尾氣的進氣流量為15L/min，進氣中PH3濃度為120mg/m3，氧氣體積分數為10%，按液氣比10L/m3確定循環液噴淋量為9.0L/h，處理設備內部溫度為20℃，當吸收液pH值下降至5.5時，從循環槽5的廢液排出管8排出1/2吸收液，並從進液管9加入等體積的新鮮吸收液，以維持穩定的尾氣淨化效果，連續運行8天期間，PH3脫除率為91.9～94.7%。
實施例6
本實施例所述微生物處理磷化氫尾氣的方法，採用與實施例1相同的處理設備與工藝流程，將陶粒、聚氨酯泡沫海綿和甘蔗渣用水充分浸泡後，按體積百分比陶粒60%、聚氨酯泡沫海綿17%和甘蔗渣23%組成複合填料；吸收液是乙酸鈉20.0g/L，(NH4)2SO4 0.5g/L，MgSO40.06g/L，KCl 0.3g/L，FeSO4 0.06g/L，MnSO4 0.06g/L混合溶液稀釋20倍後用NaHCO3調節pH值至7.3的溶液，微生物的馴化方式與實施例1相同，處理過程中，含磷化氫尾氣的進氣流量為15L/min，進氣中PH3濃度為120mg/m3，H2S濃度為100mg/m3，氧氣體積分數為10%，按液氣比10L/m3確定循環液噴淋量為9.0L/h，處理設備內部溫度為30℃，當吸收液pH值下降至5.5時，從循環槽5的廢液排出管8排出1/2吸收液，並從進液管9加入等體積的新鮮吸收液，以維持穩定的尾氣淨化效果，連續運行10天期間，PH3脫除率為92.0～96.4%，H2S脫除率為94.3～96.8%。