喷漆线生产废气处理工艺设计

1、1 概 述11.1喷漆工艺1喷漆原理11.2 设计目的21.3 选择工艺21.4有机物对大气的破坏和人类的危害32 设计依据42.1废气中所含污染物种类、浓度及温度42.2 设计规模42.3 设计范围42.4 处理后气体排放浓度42.5 设计参考资料以及法规标准42.6 控制系统43 工艺设计53.1 设计原则53.2 喷漆生产线工艺5工艺介绍5工艺流程53.3.场地面积：63.4.附加设备：64 废气处理方法选择74.1.有机废气处理方法7燃烧法7吸收法7活性炭吸附法7生物法74.2生物土壤气体处理系统工艺结构9生物滤床的组成及其净化原理94.2.2 影响因素105 工艺系统说明125.1工

2、艺流程125.2生物滤床基本结构126 主要设备设计136.1 主要设计参数136.2 主要设备13床体设计136.2.2改性土壤填料的选用13其它设计问题146.3 系统启动与运行156.3.1 主要设备表166.4 劳动定员167 投资估算178 效益估算188.1环境效益188.2经济效益188.3运行费用189 工程的环境、社会、经济效益分析199.1 工程的环境效益199. 2程的社会效益199. 3程的经济效益1910 环境保护2010.1 施工过程中对环境影响及对策2010.1.1 扬尘的影响2010.2 项目建成后的环境影响及对策20结 论21参 考 文 献22致 谢23附 录

3、241.1.1喷漆原理 用熔融金属的高速粒子流喷在基体表面，以产生覆层的材料保护技术。金属喷涂主要用于机械的修复、提高零件的耐磨性、改善零件的摩擦性和增强零件抵抗强化学介质的腐蚀性能。喷漆过程：工作时静电喷涂的喷枪或喷、喷杯部分接负极，工件接正极并接地，在高压静电发生器的高电压作用下，喷枪（或喷盘、喷杯）的端部与工件之间就形成一个静电场。涂料微粒所受到的电场力与静电场的电压主和涂料微粒的带电量成正比，而与喷枪和工件间的距离成反比，当电压足够高时，喷枪端部附近区域形成空气电离区，空气激烈地离子化和发热，使喷枪端部锐边或极针周围形成一个暗红色的晕圈，在黑暗中能明显看见，这时空气产生强烈的电晕放电。

4、涂料中的成膜物即树脂和颜料等大多数是由高分子有机化合物组成，多成为导电的电介质，溶剂形涂料除成膜物外还有有机溶剂、助溶剂、固化剂、静电稀释剂、及其他各类添加剂等物质。这类溶剂性物质除了苯、二甲苯、溶剂汽油等，大多是极性物质，电阻率较低，有一定的导电能力，它们能提高涂料的带电性能。电介质的分子结构可分为极性分子和非极性分子二种。极性分子组成的电介质在受外加电场作用时，显示出电性；非极性分子组成的电介质在外加电场作用下，显示电极性，从而对外来的导性电荷产生亲合力，使电介质在外加电场中其外表面能局部带电。涂料经喷嘴雾化后喷出，被雾化的涂料微粒通过枪口的极针或喷盘、喷杯的边缘时因接触而带电，当经过电晕

5、放电所产生的气体电离区时，将再一次增加其表面电荷密度。这些带负电荷的涂料微粒的静电场作用下，向导极性的工件表面运动，并被沉积在工件表面上形成均匀的涂膜。 1、喷漆工艺 （1）表面预处理。主要是脱脂、除锈，其方法与涂液态漆的预处理相同。 （2）刮腻子。根据工件缺陷程度涂刮导电腻子，干燥后用砂纸磨平滑，即可进行下道工序。 （3）保护（也称蔽覆）。工件上若某些部位不要求有涂层，在预热前可采用保护胶等掩盖起来，以避免喷上涂料。 （4）预热。一般可不需预热。如果要求涂层较厚，可将工件预热至18020，这样可以增加涂层厚度。 （5）喷涂。在高压静电场下，将喷粉枪接负极，工件接地（正极）构成回路，粉末借助压

6、缩空气由喷枪喷出即带有负电荷，按异性相吸原理喷涂到工件上。 （6）固化。喷涂后的工件，送入180200的烘房内加热，使粉末固化。 （7）清理。涂层固化后，取下保护物，修平毛刺。 （8）检验。检查工件涂层，凡有漏喷、碰伤、针气泡等缺陷的，都应返工重喷。 （9）缺陷处理。对被检出的有漏喷、针孔、碰伤、气泡等缺陷的工件，进行返修或重喷。 2、应用 喷涂的金属材料应用最多的是锌、铝和铝锌合金，主要用以保护钢铁的大型结构件。喷涂铝比喷涂锌更适用于在恶劣的工业气氛和海洋大气中工作的构件，同时还具有耐磨、抗高温氧化和抗含硫化合物气体腐蚀的性能。通常要求气压高，漆粒细，速度快。但气压过高，则会破坏电力的作用。

7、应根据所用油漆涂料品种、涂装现场和待涂工件等的不同，而选择相适应的漆压和气压。若涂料中含有较高重质颜料，可采用较高的漆压和气压；反之，则可降低漆压和气压。一般情况下，输漆压力为0.120.24 MPa，雾化气压为0.150.20 MPa。喷涂的基体受热一般不超过 200 ，覆层与基体间的附着力可高达 7 兆帕。喷涂后零件的表面粗糙度可降到Ra1.25 微米，加工后可达到Ra 0.160.04 微米。但电弧法喷出的涂层表面较差，经加工后可达到一般精度工件的水平 。3、常用的喷涂设备常用的喷涂设备有：电弧喷枪。适用于金属线材喷涂。火焰喷枪。适用于金属线材以及金属陶瓷和难熔氧化物喷涂。等离子弧喷枪

8、。适用于各类粉末的喷涂。爆涂设备。适用于金属、特别是金属陶瓷和难熔氧化物喷涂。为保证获得经济而优质的金属喷涂层，除适当选择喷涂方法和喷涂材料外，还必须进行喷前处理（如喷粒处理、喷结合性涂层等）和喷后处理（如封闭处理、精加工等）。4、喷漆废气成分1.2 设计目的设计一套以生物法为主体的处理工艺，对喷漆线产生的含苯系化合物有机气体进行净化生物法的实质是利用有孔的、潮湿的介质上聚的活性微生物的生命活动，将废气中的有害物质转为简单的无机物(如CO2和H2O)或组成自身细胞。一般认为生物法净化有机废气需经历三个步骤：机废气成分首先同水接触并溶于水中(即由气相扩进入液相)；溶解于液相中的有机成分在浓度差推

9、动下，进一步扩散至介质周围的生物膜,进而被其中的微生物捕捉并吸收；进入微生体内的有机污染物在其自身的代谢过程中作为能源营养物质被分解，经生物化学反应最终转化为无害化合物(如CO2和H2O)。 废气生物处理的基本形式根据性质不同可分为生物洗涤（生物洗涤器内是液态介质），生物滤过（采用的是固态介质）。生物滤过又可分为生物滤池和生物滴滤池。两种最常用的生物处理系统是生物滤池和生物滴滤池。生物滤池的最初形式是通过挖掘沟渠,在沟中放置空气布水系统，再用渗透性土壤填埋沟渠建成的但是土粒之间的小孔尺寸会带来堵塞问题,只有少量的这样的系统存在着。现在大多数的生物滤池用木片或肥料填充。废气通过配水系统进入滤池底

10、部，然后穿过有孔的嵌在砾石中的塑料管排出放置在砾石层上的填料通常为一层，大约为1m厚，如果再厚的话，将要使填料受到压挤而变形。采用喷淋系统来保持填料潮湿，当下雨和喷淋量大的时候，用排放系统来排出多余的水。这种生物滤池在运行之前要求对填料进行筛滤来控制孔隙尺寸，这样可以保证填料具有较大的孔隙并减少水头损失。用肥料做填料时，填料上活性环境使多种的微生物立即开始起作用降解的过程中填料提供营养物质。较低的水头损失和理想的活性环境意味着生物滤池可以做得小一些。生物法净化处理低浓度工业废气技术在国内的推广应用，将会从减轻低浓度工业废气污染、减少异味废气扰民事件、减少企业排污负荷、城市人居环境保护以及形成相

11、关环保产业等方面，产生明显的环境效益和社会效益以及一定的经济效益。同时，随着该技术的产业化推广应用，则有望形成相关环保产业，并带动环保设备、工业微生物、机械制造、工业过程电子自动控制等相关行业的发展。城市频繁发生的光化学烟雾， 1966 年美国洛杉矶的光化学烟雾均对人类健康造成危害。近几年各国已逐渐重视VOC 的危险性。西方发达国家均已颁布法令，对有机物的排放进行控制。1990 年美国通过了清洁空气法案修正案，扩大了控制污染物的范围，提高了废气排放标准，将工业排放的189 种排放物列为毒性空气污染物，其中大多数为VOC。我国的中华人民共和国大气污染物综合排放标准( GB16297 - 1996

12、) ，规定了33 种大气污染物的排放标准， 其中就有涂料行业大量使用的“三苯”。在此标准中，虽然仅规定13 种有机物的浓度限定值， 但制订其它VOC 排放标准只是时间问题， 如北京现已经开始控制汽车排放的尾气。所以涂料喷烤漆行业治理有机废气的问题已提到议事日程上来。2 设计依据2.1废气中所含污染物种类、浓度及温度2.2 设计规模59000表2.1 GB16297-1996中甲苯的二级排放标准序号污染物最高允许排放浓度，mg/m3最高允许排放速率，kg/h排气筒高度，m二级标准1甲苯40152.5204.53012中国建筑工业出版社 孙一坚 采用可编程逻辑控制器(PLC)系统的自动控制，以实现

13、治理系统的操作最优化，降低运行费用，增加设备运行的可靠性。3 工艺设计3.1 设计原则 1.严格执行国家环境保护有关法规，按规定的排放标准，使处理后的废气各项指标达到且优于标准指标，执行。 2.采用先进、合理、成熟、可靠的处理工艺，并具有显著的环境效益、社会效益和经济效益。 3.工艺设计与设备选型能够在生产运行过程中具有较大的灵活性和调节余地，确保达标排放。 4.在运行过程中，便于操作管理、便于维修、节省动力消耗和运行费用。3.2 喷漆生产线工艺3.2.1工艺介绍 本喷漆生产线采用全自动控制，主要产污流程为：底漆正面喷漆室；底漆背面喷漆室；底漆流平室和油漆烘干炉。本设计主要针对油漆烘干炉，烘干

14、废气催化燃烧后的尾气净化减排设计。3.2.2工艺流程图3.1 喷漆工艺流程上件预脱脂60（60s）脱脂55（120s）水洗1（30s）水洗2（30s）磷化（常温 150s）水洗3（30s）水洗4（30s）表调（30s）烘干（140，10min）底漆正面喷涂喷粉底漆背面喷涂烘干（210，20min）流平（10min）面漆正面喷涂流平干燥（10min）烘干（180，20min）下件下件3.3.场地面积： 厂房净高9.3 m。3.4.附加设备： 除油装置（预脱脂），磷化高位槽，自动加料装置，磷化废水收集槽（带转移泵），废水收集池（带转移泵），车间内排污管道。4 废气处理方法选择。 表4.1生物技术优

15、点缺点生物洗涤床中等投资；能处理含颗粒物的废气；相对小的占地面积；能适应各种负荷；技术非常成熟。运行费用昂贵；大量沉淀时性能下降；复杂的化学进料系统；不能去除大部分的VOCs；需要有毒或危险的化学物质。生物过滤床简单、成本低；投资和运行费用低有效去除低浓度；低压降；有较强的抗冲击负荷能力。占地面积大；每隔1 25年需要更换填料；不适宜高 宦的废气；有时湿度和 难以控制；颗粒物质会堵塞滤床。生物滴滤床简单、成本低；中等投资、运行费用低；去除效率高；建造和操作比生物过滤床复杂；营养物添加过量时会产生有效去除产酸的污染物；大量微生物造成堵塞；低压降。适宜处理产酸或产碱的有害物质。4.2生物土壤气体处

16、理系统工艺结构4.2.1生物滤床的组成及其净化原理 1. 生物滤床的组成 一般来讲，生物滤床由土壤基质、布气系统、加湿系统、基质内生物群落、表面植物等几部分组成。生物滤床的主体是一个有一定面积和底部坡度的洼地，底层铺防渗膜；臭气布气管道和排水管道（多余的水分必须能够很容易地从土壤生物滤床排走以防止厌氧条件的形成，排出的水返回污水处理系统）布于防渗膜上，布气管道堆有100-150 mm厚的卵石，以防布气管道堵塞；布气管道之上为由土壤、木块、煤渣、树皮碎块、泥炭块堆肥或脱水污泥等材料组合而成土壤基质；床体表层种植耐污植物；同时加湿系统亦布置于床体顶部，以自来水作为水源，一方面保持床体的湿度，另一方

17、面为床体内微生物的生长补充营养。2. 净化机理 生物滤床除臭工艺是将气体收集并加湿后通过管道输入生物滤床底部并使其扩散于土壤内，臭气中多种污染成分溶于水后吸附于土壤颗粒表面。经过一段时间在土壤颗粒表面可逐渐培养出针对致臭物质的微生物，并可不断将致臭物质分解，完成脱臭。 3. 工艺特点 生物滤床除臭工艺与其它工艺相比，具有以下显著特点：是一个自然的过程，无需化学药剂，费用低；设置灵活，在一个污水厂中可集中设置一个生物滤床，也可在产生臭气的构筑物附近就地收集臭气、就地处理；结构简单，便于施工，处理构筑物少；处理设施全部采用地下式，不影响地面绿化和地面景观；设备需求少，操作管理简单，维护费用极低；对

18、场地要求不高，洼地或构筑物间绿地即可满足要求；无二次污染；生物滤床处理后的空气被低速排放到宽阔地域，因此提高了被处理气体在地平线上的扩散和稀释。烟囱排放时速虽然很快，但必须依赖于强风驱散被处理的气体；抗冲击负荷能力强；土壤生物过滤法去除污染物的范围广。作为一种生态系统，微生物容易适应输入气体流，所以它们能够有效地去除臭气污染物，还能够去除没有臭味的甲烷等气体。 4.2.2 影响因素 1. 土壤基质 生物滤床的土壤基质（又称填料、组合填料）所采用的材料主要为地表肥沃土特别是腐植土，在其中添加比表面积大的其他透气媒介物（如木块、煤渣、树皮碎块、泥炭块堆肥或脱水污泥等），使基质具备如下条件：允许生长

19、的微生物种类多、供微生物生长的表面积大、营养成分合理、孔隙度合理（以利于水分的下渗以及空气和臭气的流通）、吸水性和吸附性好、自身无异味、经济耐用。另外，生物滤床系统长期使用后有毒物质会不断积累，发生酸化，并影响微生物生长，一般在基质中加入石灰石，以提高床体对pH值的缓冲能力，石灰石的投加比例为1%（G/G）。土壤基质除了为微生物和表层植物提供生长介质，还可通过吸附、过滤、化学反应等作用可直接去除臭气中的污染成分。Bohn4研究发现每克生物滤床基质（主要为堆肥）中的生物量近似为10亿，随着不同的基质组成而有一定的变化。基质厚度一般为0.5-1.0 m，较大的基质厚度可以减少床体占地面积但增加了臭

20、气通过时的压力损失。臭气通过床体的压力损失随着气流速度的增大和基质颗粒粒径的减小而增大。Yang7发现当床内基质颗粒粒径在1-12 mm，气流速度从0增至0.3 ms-1时，床内压力损失从0增至35 kPam-1，二者线性相关。另外、孔隙度也是一个影响基质压力损失的重要因素；对于以土壤为主要基质的一般为40-50%，以堆肥为主要基质的为50-80%。在实际设计中，一般使臭气通过速度以0.1-1.0 m/min为宜。 2. 湿度 对于生物滤床的运行来说，由于臭气中污染物质要先被液相吸收并被微生物氧化，所以要求保持臭味物质有一定的湿度。生物滤床湿度太低则水溶性恶臭成分难以及时进入液相，且造成填料易

21、干燥，降低床内生物活性，既影响了整体除臭效率，又使得代谢产物不易排出滤池。但是，当生物滤池的湿度过高时传质效率也会受到影响，且因气体穿过阻力增大还可能造成局部厌氧而影响除臭效率。影响滤池湿度的因素多且关系复杂，造成对湿度的控制具有相当的难度。Pinnette8等认为，影响滤池湿度的因素包括加湿系统、生物新陈代谢产生的热量、阳光辐射、辐射热转移、传导热转移、降雨等。Williams and Miller5指出床体的湿度根据基质材料的不同，宜保持在20-60%。如果床体湿度过低不仅湿床内生物活性降低，亦会造成臭气短流，进一步影响除臭效果。Yang等7亦发现当以堆肥和污泥构成的基质的床内含水率高于3

22、0%（G/G）时，含水率的变化对臭气中H2S的去除基本无影响，而当含水率低于30%时，去除率直线下降。生物滤床保持湿度的方法一般为直接淋洗滤床或对进气加湿。 3. pH值 生物滤床中生物体的新陈代谢与pH密切相关。研究发现，许多微生物仅在一定的pH范围内才能生长，并且绝大多数微生物生长最适pH均在中性范围内。Yang7等研究了臭气中H2S的去除效率与pH的关系，发现当pH低于3.2时，去除效率显著下降，而在较高pH时，其去除效率基本与pH无关。而臭气中污染成分在生物净化过程中，含氯有机物、H2S的氧化分解产生盐酸、硫酸等酸性物质以及有机物质分解产生的二氧化碳均会导致生物滤床中的pH下降，影响微

23、生物的生化作用。Yang7等亦研究了生物滤床中pH变化，通过32天的反应，生物滤床的pH从最初的8降至2.5。Brennan9等亦介绍了这种下降趋势，他们发现如果不采取措施经过3周时间的反应，pH从6.5-7.0下降到3.6-4.8，经过6个月后，pH下降至2以下。Kapahi9等建议通过向生物滤床基质中碎贝壳、石灰石等物质可以使床内保持较稳定pH范围，亦可通过在生物滤池的滤料上喷洒pH值缓冲剂来稳定pH值。 4. 温度 较低的温度有利于臭气中污染成分被基质表面生物膜吸收，但会影响微生物的生长；而在较高的温度下恰恰相反。床温的控制一般通过调节臭气温度来实现。Knauf11等发现在较高的温度下臭

24、气的去除效率明显下降；对于以堆肥为主要成分的生物滤床，当温度从40升至55时，去除效率却从95%降至85%；而对于以木块为主的生物滤床，当温度从35升至50时，去除效率却从80%降至70%。Yang12等也发现在25-50范围内，床内硫化氢氧化细菌具有较稳定的去除效果，而在这一温度范围外，去除效果明显下降。生物滤床的最佳温度为(20-37)，但在565范围内生物滤床都可正常运行；由于污染物质在生物氧化过程中均会释放出一定热量，从而使生物滤床能保持较高的温度8；因此一般情况下，可以不考虑对床体进行加温。 5. 设计负荷 合理的设计负荷有利于降低生物滤床系统投资，保持运行的稳定性。文献显示12-1

25、5，生物滤床处理城市污水处理厂臭气的滤料表面负荷一般为30-250 m3(m2h)。下表所示为国内外部分污水处理厂除臭系统设计负荷。 表4.2国内外污水处理厂生物滤床除臭工艺负荷项目设计负荷/m3m-2h-1去除率/%基质组成Lueneburg污水厂32-9399堆肥、树叶、灌木树枝广州市猎德污水厂20095混合肥料，聚苯乙烯胶球体、碳、活性炭，沸石和有机物料水湾污水厂73.599树皮，土壤，泥炭块，肥料Tamarac污水厂147.698堆肥、木块Wesstborough污水厂122.494堆肥、木块6. 臭气停留时间 臭气在生物滤床中的停留时间直接影响了其处理效果。停留时间过短，臭气中污染成

26、分还未充分被生物膜吸收，就被排除床体，无法使最大量的臭气被降解转化；如果停留时间过长，则会使床体体积过大，增加投资。因此在生物滤床的设计时有必要确定合理的停留时间。文献介绍3,4,7，以去除肉食加工厂废气为主的生物滤床停留时间为15s；以去除三氯酚为主的生物滤床停留时间为3h；以去除H2S为主的生物滤床停留时间为23s。针对催化燃烧后产生的废气，参照了国外部分污水处理厂生物除臭装置停留时间，认为该废气除臭生物滤床停留时间一般为2-8.5min。5 工艺系统说明 净化工艺是将含有低浓度工业废气收集后通过管道输入改性土壤填料， 废气中的有害成分在改性土壤填料中被生物群落吸附和转化， 完成净化。 生

27、物滤床表面可天然生长或人工栽植花草, 形成良好的环境效果。 近年来, 生物滤床净化工艺以其工艺相对成熟、基建费用低、管理方便、运行稳定且处理效果好在实际应用中取得了不断的发展， 已成为工业生产工具中低浓度工业废气处理的主流工艺。5.1工艺流程 烘漆废气首先由收集装置收集，进入喷漆线自带的催化燃烧装置，再经催化燃烧装置处理后排出，本设计是以催化燃烧出来的气体为进气，所以废气组成成份甲苯为主及少量二甲苯、苯等。5.2生物滤床基本结构 生物滤床工艺主要由下列部分构成17。 1.臭气收集和输送系统。由臭气集气罩、臭气输送管网、引风机和臭气滤网等组成。 2. 床内气体分布系统和扩散系统。由配气管网、布气

28、管网、散水管网、集水管网及渗滤集水池组成。 3.改性土壤净化系统。根据进出臭气指标配比改性土壤填料选择一定形式的过滤器、提升设备及加氯设备。 4.加湿系统。由供水管道、喷头组成及配套加压设备组成。 5.排水系统。一般采用盲沟或无釉陶管排水。 6.塑料薄膜防渗层。一是防止床内污水渗出污染地下水，二是防止地下水渗入影响床体的稳定运行。图4.1生物滤床基本结构示意6 主要设备设计6.1 主要设计参数 根据催化燃烧对甲苯的去除率为95%，燃烧后的主要污染物为甲苯 二甲苯及少量苯。主要设计参数及要求的处理效果见表6-1。表6-1主要设计参数及要求处理效果污染物通风量处理前处理后甲苯59000 m3/h9

29、0 mg/m340 mg/m36.2 主要设备6.2.1床体设计 催化燃烧后气体中的污染成分在生物滤床中的去除主要分为三个阶段： 被床层中的水分吸收； 被改性土壤吸收； 生物降解。 生物滤床的除臭效果受进气浓度、改性土壤组成、微生物特性及床层结构等因素影响。 Dennis Mc Nevin 推导出了生物滤床的设计公式1： 式中，C in为进气污染成分浓度(mg/m3) ；Cout为污染成分的排放标准(mg/m3 ) ； 为零级生物降解速率常数(mg/m3*h- 1 )；为生物滤床中孔隙度(m3 /m3) ；A为生物滤床表面积(m2) ；Z为生物滤床高度(m )；Fg为臭气量(m3h ) ；N

30、s为生物滤床表面负荷(m3/m2*h- 1)。与床内生物量密切相关，一般取1 000 20000 mg/m3*h- 1之间8，10；与床内填料种类和填充配比相关，一般在0.10 0.35 m3 /m3之间。为了减少臭气输送系统动力消耗，床层高度Z也不宜过深，一般取0. 8 1 m 之间。由此，根据上式可以计算出N s，进而得出表面积A，确定生物滤床的尺寸。 以甲苯数据为标准计算 Cin=90 mg/m3 Cout=40 mg/m3 =0.25 m3 /m3 =10000 mg/m3*h- 1 Z=1mN s=Z/()=10000*0.25*1/(90-40)=100 m3/m2*h- 1A=(

31、)/Z=59000*(90-40)/(10000*0.25*1)=1180m2 生物滤床根据企业实际闲置地状况设定为成长60 m 宽20 m 面积S=1200 m2 生物滤床的高度由三部分组成：底部布气层由多孔布气管和卵石透气层组成，其高度为布气管管径加200 mm；改性土壤填料层由土壤和腐木块、煤渣、脱水污泥、泥炭块、树皮及石灰石组合而成，层厚1000 mm；表层植物层土壤，层厚5 mm。6.2.2改性土壤填料的选用 改性土壤填料是土壤和腐木块、煤渣、脱水污泥、泥炭块、树皮及石灰石组合而成。床内改性土壤填料应具有以下特点2：填料应具有一定的孔隙率，以利于水分的下渗以及空气和臭气的流通；填料应

32、具有较高的比表面积，保证床内具有较高的生物量。为此，对滤床填料进行配置：布气层的填料一般采用粒径为60100 mm 的砾石，分布于整个床宽；改性土壤填料层上生长的微生物承担了物质转换的任务，因为微生物生长需要足够的有机养分，所以填料必须具有高的有机成分。利用改性土壤填料作为生物滤床中的主体介质处理臭气中的污染成分，以粒径30 mm左右腐木块(泥炭块) 及煤渣为主(占总体积的60% 左右)，既可避免土壤压实，还能够增加微生物反应的表面积，适应较大的污染物冲击负荷。同时，在土壤中加入脱水污泥及树皮(大约占总体积的10% )，含有各种微生物，还具有保持水分和养分的能力。生物滤床系统长期使用后，有毒物

33、质会不断积累，发生酸化，影响微生物生长。应及时加入石灰，石灰石的投加比例为1% (质量比)，调整pH 值或更换介质。选用钙含量2025g/kg 的混合土，以利于提高系统对酸的缓冲能力。表面植物层由土壤和碎石组成，碎石是为了保证足够的通气速率，废气通过速度以0. 31. 0 m3/min 为宜。由于表层土壤在浸水后会有一定的下沉，因此，床体顶面应略高于地面，防止雨水对系统的影响。 本设计采用床体顶面高于地面100 mm。布气层的填料粒径为80 mm的砾石； 改性土壤填料以粒径30 mm 左右腐木块(泥炭块) 及煤渣为主并加有脱水污泥及树皮；选用钙含量25g/kg的混合土 废气通过速度以0. 3

34、m3/min，废气停留时间2.73 min。6.2.3其它设计问题 生物滤床的基本尺寸确定后，还需考虑如场地选择、进气系统的布置及自动控制等一些具体问题。 要使床内微生物保持高的活性， 还必须为之创造一个良好的生存条件， 适宜的湿度和营养等。 1. 场地选择。 应尽量选择有一定自然坡度的洼地或利用价值不高的空闲场地，以减少土方工程量，利于排水，降低投资。为了降低臭气输送系统投资，一般应选择靠近最大臭气源。 本设计采用企业厂房旁的一块空闲场地面积为1200m2 2.收集与布气系统的布置。 烘干房废气经催化燃烧，然后由风机送到生物滤床系统处理。风机选用玻璃钢材质离心风机，一套风机系统配用，包括电机

35、、控制柜、防振垫、轴承座、风门及调节阀等。 送气采用高密聚乙烯管，焊接连接。布气管道采用有狭缝的高密聚乙烯波纹管，焊接连接，狭缝尺寸规格应符合系统布气要求。为防止受紫外线的降解，管材树脂中应均匀加入不少于2% 的碳黑加以保护。(1)风机的选定穿孔管安装在距生物滤池池底0.2 m处，因此，风机所需压力为P=(4.2-0.2+1.5)9.8=53.9 kPa根据催化燃烧炉的排气量59000 m3/h，决定采用F47212No6A型玻璃钢材质离心风机，该型空压机风压70kPa，风量450 m/min。450 m/min*60 min/h=27000 m3/h21000*3=81000 m3/h590

36、00 m3/h所以选用3台这一型号的离心风机(2)管道选型根据气体主要含甲苯，硫化氢，氨等酸碱等成分，送气采用高密聚乙烯管，焊接连接。采用HDPE DN900干管根据系统布气要求，布气管道采用有狭缝的高密聚乙烯波纹管， 焊接连接。 采用HDPE DN150穿孔管 布气管开孔孔径0.5mm。 图2 布气干管开孔示意图空气管系统计算按附图所示生物池平面图布置空气管道，设1根干管。在干管上每0.5m配1跟穿孔管。全曝气池共设121条穿孔管。每根管的供气量为：59000/121=487.6m/h每个穿气孔间的距离按0.50 m计，则所需穿气孔的总数为：121*20/0.50=4840个减去管两端空位无

37、孔，本设计采用4819个穿气孔，每个穿气管上安设的穿气孔的数目为：(20-0.5)/0.5=39每个空气扩散器的配气量为： 59000/4819=12.24 m/h选择一条从鼓风机房开始的最远最长的管路作为计算管路。用的总HDPE管长度D=10m+60m+121*20m=2490 m 3. 加湿系统 对于生物滤池的运行， 湿度可能是最重要的一个参数。很多情况下，生物滤池的问题均是由于忽视湿度的控制造成的。湿度太低则水溶性恶臭成分难以及时进入液相，且造成填料易干燥，既影响了整体除臭效率，又使得代谢产物不易排出滤床。当生物滤池的湿度过高时，传质效率也会受到影响，且因气体穿过阻力增大还可能造成局部厌

38、氧而影响除臭效率。影响滤池湿度的因素包括加湿系统、新陈代谢产生的热量、阳光辐射、辐射热转移、传导热转移及降雨等，尤其注意由于蒸发、蒸腾的失水量对夏季处理的影响。填料的含水率控制在10% 25%。 加湿系统有水喷雾系统和底部排水系统。水喷雾系统由控制阀、滤网、压力水管和喷嘴组成。喷嘴安装于风机管道和生物滤床表面，分别对臭气和床体进行加湿。安装于管道上的喷嘴为喷雾喷嘴，水源为自来水； 安装于床体表面的喷嘴为常规灌溉喷嘴， 水源为引自该厂泵房出水管的污水(除加湿作用外，可为床体内微生物补充营养)。 排水系统，多余的水分必须能够很容易地从生物滤床排出以防止厌氧条件的形成， 排出的水返回污水处理系统。水

39、喷雾系统采用FRP管道FRP管道总长D=2*20m+2*60m=160m设计使用的雨鸟1804喷头和雨鸟1/2绞接每个喷头的服务面积为20m21200 m2/ 20 m2=60(个) 4. 防渗层设计 为防止滤床系统因渗漏而造成地下水污染，要求在工程时尽量保持原土层，在原土层上设置防渗层。防渗层的设置方法有多种，如采用厚度为0.5 1.0 mm的高密度聚乙烯树脂，或油毛毡密封铺垫等。 本设计采用塑料薄膜防渗，厚度为 0.8 mm为防止床体填料尖角对薄膜的损坏， 施工时可在塑料薄膜上预铺一层细砂。 5. 草皮的栽种。生物滤床系统设计在选择植物物种时，可根据耐污性、生长适应能力、根系的发达程度经济

40、价值和美观要求确定，也要考虑因地制宜。 6. 控制系统。床内设甲苯自动检测和报警装置，将甲苯浓度控制在40 mg/m3 以下。 除臭装置可根据甲苯的浓度调节抽风机的开启台数或风量，整套系统可自动运行。6.3 系统启动与运行生物滤床臭气处理系统的启动一般要经历两个阶段：床内生物驯化、表层植物复活阶段；优势生物培养、处理效果良好的稳定成熟阶段。在启动阶段，一定的湿度和温度条件下，向床内送入低浓度臭气，逐渐使床内生物适应臭气环境，使优势生物的量逐渐增加，促进生物对臭气中污染成分的去除。当臭气去除率达到并稳定在85% 以上后，提高进气臭气浓度，直至达到设计要求。表层植物的复活通过在最初阶段保持植物根系

41、的湿度和较高营养，一般经过7 10 d，植物即可复活。 当系统进入稳定成熟阶段后， 系统处于动态平衡， 床内生物量高， 除臭效果稳定。 生物滤床系统从启动到成熟一般需1 2 月时间。生物滤床作为一种新型生态废气处理技术，具有投资省、运行简便且处理效果稳定等诸多优点，不失为我国处理工厂低浓度有机废气控制的优选方案。 随着近年来国内外的研究和应用，包括去污机理和动力学模型等理论的进一步成熟，生物滤床必将成为我国臭气控制的重要工艺而得到广泛应用。6.3.1 主要设备表主要设备见表6-1。表6-1 主要设备表序号设备名称型号或规格数量功率（kw）备注1离心引风机Q=21000m3/h330玻璃钢质2生

42、物滤床60m*20m1包括活性填料3温度测量系统64甲苯测量系统95管道及阀门16电控柜1PLC及强电7喷湿系统1其他辅助材料6.4 劳动定员设备运行每班1人：3班共3人；化验计量工兼职1名；管理人员兼职1名。合计3人。7 投资估算见表7-1。表7.1 投资估算表序号设备名称主要技术参数数量(套)价格(万元)总价(万元)备注1离心引风机Q=21000m3/h 33.510.5玻璃刚质材配套2生物滤床60m*20m12020建筑费用3管道及阀门各种规格18.008.00废气管路及自动阀、自来水水管及阀门4自控系统112.0012.00含PLC、工控机、仪表5其他辅助材料12.002.00工程总价

43、52.58 效益估算8.1环境效益 根据年生产250天、日工作14小时的生产能力估算，废气经处理后，每年可减少向大气环境排放有机物10325吨，环境效益显著。8.2经济效益 涂层企业中甲苯用量按360 t/年计算，90%以上的甲苯在烘干时进入废气，本装置的甲苯去除率在99%以上，则每年吸收的甲苯总量为：3600.90.99320.8 t/年。比起活性碳吸附甲苯价格按6000元/t计算，半年吸收比率为1：0.4回收带来的经济效益：2320.8 t/年6000元/t/0.4=481.2万元/年8.3运行费用 运行费用主要包括水、电费、人工费及设备折旧费，各项费用计算如下：1、水费喷淋水按一年六个月

44、更换计算，每天补充水量10m3，则水费为(10 m3/d125 d)1.50元/t=0.19万元/年；2、电费30 kW14 h250 d0.80元/kWh30.75=18.9万元/年；4、人工费人工工资15000元/年计，共计1.5万元/年；6、设备折旧费主要设备使用寿命以10年计，年折旧费约2万元/年；7、维修费以设备费的1%计，约0.5万元/年；以上各项费用合计为23万元/年。9工程的环境、社会、经济效益分析9.1 工程的环境效益 废气处理设施的建设是一项改善生态环境、保障人民身体健康、造福社会的重要工程，主要工程效益就是环境效益。 我国环境保护已成为一项基本国策，受到全社会的关注和重视

45、。废气处理工程是环境保护的重要措施之一，对国民经济持续发展、改善当地投资环境、吸引外资是极其重要的。废气设施建成，将会对周围环境带来非常积极的影响，降低了工厂周围一定面积内河流的污染程度，改善了周围大气环境，也减少了固体废物的排放量，改善了周围人们的生活环境。废气处理设备投产后，处理废气已达到排放标准，有利于保护环境。9. 2程的社会效益 1、设施建成将提高企业的生产水平，改善和提高环境质量水平，美化城市起到重要作用。 2、设施投产后，不仅解决了污染问题，更有利地保护了自然环境，同时安排就业，社会效益也十分显著。 3、经本工艺处理后的气体，已经完全达到国家关于排放废气的标准，可以直接排放。9.

46、 3程的经济效益 企业废气处理设施作为城市基础建设的重要组成部分，本身并不产生直接的经济效益。其效益主要体现在环境效益和社会效益上。废气处理设施建设通过改善环境，提高环境质量水平，改善水质，避免和减轻污水排放对工农业生产及国民经济发展所造成的经济损失等方面所产生的间接经济效益是巨大的。具体体现在：有利于改善投资环境、吸引外资、发展城市经济增加农渔业的产量，提高农副产品和工业产品的质量。10 环境保护10.1 施工过程中对环境影响及对策10.1.1 扬尘的影响 工程施工期间，挖掘的泥土通常堆放在施工现场，短则几个星期，长则数月。堆土裸露干旱风致，以至车辆过往，满天尘土，使大气中悬浮颗粒物含量骤增

47、，施工扬尘使附近建筑物、植物等蒙上厚厚的一层尘土，使邻近的居家蒙上一层泥土，给居住区环境带来了污染。 为了减少工程扬尘对周围环境的影响，建议施工中遇到连续的晴天又起风的情况下，对其土表面洒一些水。工程承包者应按照弃土处理要求，及时运走弃土。10.1.2 噪声的影响 生物滤床施工期间的噪声主要来自施工机械和建筑材料运输，车辆马达的轰鸣喇叭的喧闹声。特别是在晚间，施工的噪声将产生严重的扰民问题，影响临近居民的工作和休息。 为了减少施工对居民的影响，工程在距民舍200 m的区域内不许在晚上十一时至次日上午六时内施工，同时应在施工设备和方法中加以考虑，应尽量采用低噪音的措施，同时也可在工地周围或居民住

48、的地区设立临时的声障装置，以保证周围居民的环境质量。10.1.3 生活垃圾的影响 工程施工时，施工人员的食宿将会在工作区内。这些临时食宿的水电以及生活废弃物如没有做出妥善的安排，将会产生严重的后果，影响环境卫生。7.1.4 对地下水的影响工程建设不会对地下承压含水层的水流、水量以及水质等方面产生影响。10.2 项目建成后的环境影响及对策 废气处理设施本身是一个环境保护项目，它建成后将对改善地区环境和大气产生很大的作用，但它作为一个滤床，也要有废水排除，虽然数量不多，但也会对周围环境产生一定的影响，为此也不容忽视。结 论通过对对废气处理设施构筑物生物滤床的设计得出，经过处理后，出气的污染物含量均

49、小于综合排放指标，可以直接排放。同时作为一种新型的用于处理废气的技术，其优点是显而易见的。 通过上面的生化处理可使生活污水的污染大大降低，有利于大气功能的恢复，更重要的是，废气经过处理后对整个生态环境的污染大大地降低，不但能够保护人民的身体健康，而且减少城市自来水厂的净化处理成本。废气处理设施运行后，每年产生的干污泥含有大量有利于植物生长的肥分，将污泥作为农作物或园林绿化用的肥料，除可获得一定的增产效果外还可改良土壤结构。 建设这座废气处理设施不但能够切实有效的保护大气资源，并能够促进大气资源的可持续发展进而带动经济的可持续发展。参 考 文 献1 Mc Nevin Dennis, Barfor

50、d John. Biofiltration as an odour abatement strategy J. Biochemical Engineering Journal,2000,(5)：231-242.2朱国营, 刘俊新。 污水处理厂的生物滤池除臭技术J。中国给水排水, 2003,19(8)：23-25.3 G Leson, AM Winer Biofiltration： an innovative air pollution control technology for VOC emissionsJ. J Air Waste Manage Assoc,1991,41 (8)：10451054.4 H. Bohn, Consider biofiltration for decontaminating gasesJ. Chem. Eng. Progress, 1992,88 (4)： 3440.5 T.O. Williams, F.C. Miller