制药废水处理车间恶臭及沼气净化技术研究

【摘要】：制药行业关系到国计民生，而制药废水处理车间的恶臭中的H2S、VOCs污染物不仅刺激人们的嗅觉，而且是有毒有害气体，须采取收集、净化等措施避免对人体造成伤害。 以制药废水处理车间的恶臭与沼气为研究对象，分析了各废水处理单元恶臭挥发方式、逸散速率模型及H2S逸散传质系数等；在对恶臭成分监测的基础上，分析了恶臭关于浓度、嗅阈值及毒性等污染特性；利用ANSYS软件对各单元恶臭的集气罩结构分别以标准κ-ε湍流模型为控制方程，应用有限容积法和SIMPLE算法对控制方程进行离散和求解，利用软件中Fluent模块对各种类型的恶臭集气罩内恶臭气体流场静压、气速、H2S浓度分布等方面进行了CFD模拟分析，通过调试各种结构集气罩的引风压强，使引风量与各单元的废水H2S逸散速率相耦合，优化了集气罩结构和通风参数。 针对恶臭中所含H2S，开发了NMP/FeCl3吸收液湿法氧化恶臭中H2S技术。催化剂筛选实验表明，在净化H2S浓度为400ppm、O2含量为10%的废气时，Fe3+浓度为0.3mol/L、NMP含量为60%的净化效率可稳定在94%以上。另外，通过对NMP/FeCl3新型吸收催化体系双膜理论传质模型、反应动力学模型研究证明，当NMP/FeCl3吸收液达到催化平衡时C(Fe3+):C(Fe2+)比值为1:0.58，较高含量的Fe2+存在也使Fe2+再生为Fe3+的速率大大提高，废气中O2含量大于6%时即可满足制药废水处理恶臭净化H2S的催化要求，节省了传统吸收催化氧化法向吸收液通空气使Fe3+再生的操作过程。 针对恶臭中所含VOCs，开发了改性海泡石吸附恶臭中的VOCs技术。通过水热改性、酸改性海泡石静态吸附以苯乙烯为代表的VOCs实验，饱和吸附量为271mg/g。动态吸附实验表明，随着苯乙烯的浓度增加，穿透时间提前，穿透吸附量增大，而温度升高会使穿透吸附量降低。TPD图谱、SEM-EDS电镜、比表面积测定、孔径测定、XPS扫描谱图、FT-IR红外谱图、TG/DTA热重分析等均表征均说明改性海泡石比原海泡石具有更好的吸附性能。 针对废水厌氧单元产生的含H2S沼气具有气量小、H2S浓度高这一特点，开发了活性Fe2O3吸附净化沼气中H2S技术。通过对制得的Fe2O3吸附剂脱除沼气中H2S的实验表明，粒径、温度、H2S含量、空间速度等工艺参数对该吸附剂的硫容也有一定影响。净化H2S浓度1000~8000ppm、温度15~45℃的沼气时，累积硫容达37.6%，可满足工业化应用要求。 上述通风、吸收、吸附技术在药厂进行了工业化应用，通过优化组合这些新技术，在应用中能体现出较好的运行稳定性，并取得了显著的环境效益。 【关键词】：制药废水车间 通风恶臭 H2S VOCs 净化技术
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：X787
【目录】：

• 中文摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 绪论11-27
• 1.1 引言11-16
• 1.1.1 恶臭分类11-12
• 1.1.2 恶臭危害12-13
• 1.1.3 制药恶臭13-16
• 1.2 恶臭净化技术现状16-25
• 1.2.1 净化技术分类16-18
• 1.2.2 吸收 H_2S 技术18-22
• 1.2.3 吸附 H_2S 技术22-24
• 1.2.4 吸附 VOCs 技术24-25
• 1.3 课题意义和主要内容25-27
• 1.3.1 课题意义25-26
• 1.3.2 主要内容26-27
• 第二章 制药废水处理车间通风恶臭特性研究27-59
• 2.1 逸散机理及模型27-31
• 2.1.1 恶臭物质来源27
• 2.1.2 恶臭逸散方式27-28
• 2.1.3 逸散速率模型28-31
• 2.2 恶臭监测31-33
• 2.2.1 废水情况及采样点31-32
• 2.2.2 样品测定32-33
• 2.3 逸散特性33-40
• 2.3.1 浓度特性及物化参数33-38
• 2.3.2 嗅觉污染及毒性特征38-39
• 2.3.3 逸散速率特征39-40
• 2.4 流场模拟40-58
• 2.4.1 调节池40-44
• 2.4.2 厌氧池44-47
• 2.4.3 沉淀池47-50
• 2.4.4 曝气池50-54
• 2.4.5 带滤间54-58
• 2.5 本章小结58-59
• 第三章 NMP/FeCl_3吸收恶臭中 H2S 的研究59-79
• 3.1 吸收机理59-61
• 3.1.1 反应过程59-60
• 3.1.2 pH 值60-61
• 3.2 吸收实验61-68
• 3.2.1 实验装置与分析方法61-62
• 3.2.2 铁盐筛选62-63
• 3.2.3 溶剂筛选63-64
• 3.2.4 FeCl_3浓度64-66
• 3.2.5 NMP 含量66-67
• 3.2.6 H_2S 浓度67
• 3.2.7 O_2含量67-68
• 3.3 反应动力学68-70
• 3.4 氧化电位70-74
• 3.5 稳定性研究74-76
• 3.6 工业小试76-78
• 3.7 本章小结78-79
• 第四章 改性海泡石吸附恶臭中 VOCs 的研究79-95
• 4.1 海泡石性质79-80
• 4.1.1 基本性质79-80
• 4.1.2 吸附性质80
• 4.2 实验材料、仪器与方法80-81
• 4.3 热处理活化81-83
• 4.3.1 活化温度81-82
• 4.3.2 改性时间82-83
• 4.4 酸活化83-85
• 4.4.1 浸渍浓度83-84
• 4.4.2 浸渍时间84-85
• 4.5 动态吸附及脱附85-90
• 4.5.1 动态吸附85-87
• 4.5.2 TPD 图谱87-90
• 4.6 表征90-94
• 4.7 本章小结94-95
• 第五章 活性 Fe_2O_3吸附沼气中 H_2S 的研究95-103
• 5.1 脱硫原理95-96
• 5.2 制备脱硫剂96-99
• 5.2.1 制备原料96-97
• 5.2.2 结构助剂97
• 5.2.3 活化助剂97-98
• 5.2.4 制备工艺98
• 5.2.5 性能测试98-99
• 5.3 净化沼气 H_2S99-102
• 5.3.1 实验方法99
• 5.3.2 影响因素99-102
• 5.4 吸附速率102
• 5.5 本章小结102-103
• 第六章 工业化应用103-109
• 6.1 通风系统103-105
• 6.1.1 集气罩的优化103-104
• 6.1.2 管路阻力平衡104-105
• 6.2 恶臭处理105-107
• 6.2.1 处理工艺105-106
• 6.2.2 主要设备106-107
• 6.2.3 净化效果107
• 6.3 沼气净化107-108
• 6.3.1 处理工艺107
• 6.3.2 运行参数107-108
• 6.3.3 运行结果108
• 6.4 本章小结108-109
• 第七章 结论与展望109-112
• 7.1 结论109-110
• 7.2 创新点110-111
• 7.3 展望111-112
• 参考文献112-119
• 发表论文和参加科研情况说明119-120
• 致谢120

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