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研究生:吳尚儒
研究生(外文):Shang Ju Wu
論文名稱:生物濾床內微生物分解乙酸乙酯對水份影響的研究
論文名稱(外文):Effect of Biodegradation of Ethyl Acetate on the Water Content of Biofilters
指導教授:黃思蓴
指導教授(外文):Sz-Chwun John Hwang
學位類別:碩士
校院名稱:中華大學
系所名稱:土木工程學系碩士班
學門:工程學門
學類:土木工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2001
畢業學年度:89
語文別:中文
論文頁數:113
中文關鍵詞:乾燥機制微生物產熱穩態飽和溫度
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本研究主要在了解濾床內水份的乾燥機制,其結果可以用來改善生物濾床乾燥的問題。在濾床內水份的影響因子有微生物的新陳代謝作用和物理性的乾燥,兩個機制對水份造成干擾的交互影響。為了觀察上述微生物的新陳代謝作用,對水份造成的影響機制,則實驗初期必須維持微生物穩定的生長,並且以Fuzzy控制濾床含水率於一定值並記錄噴水時間,直到24hr後關掉噴水開關,並且對水份影響的相關因子加以觀察。而由實驗結果顯示,物理性乾燥和微生物代謝兩者交互作用時會造成濾床內水份損失的加速,但有微生物大量增殖時則會減緩濾床內乾燥速率,所以當微生物產熱比空白組高很多時,濾料中水份乾燥的速率才會較空白組快(如乙酸乙酯氣體610ppm 濕度82% ) ,因為熱量產生不夠多時無法快速減少水份,則對微生物增殖抑制影響不大所以造成微生物生長包覆水份減緩水份的乾燥速率,所以達乾燥平衡的時間較空白組久(如乙酸乙酯氣體360ppm 濕度70%等) 。而在實驗初期(平均時間2天)濾床內因微生物產熱,所以濾料溫度會加熱空氣使其達過飽造成濾料內水份的損失速率加速。而當生物濾床操作時間到達實驗中期之後(平均時間大約3天之後) ,濾床內生物因濾料中的水份缺乏,導致生物表面水膜和乙酸乙酯間的質傳效率降低,另一方面水份減少也抑制微生物的生長,兩者因素的影響造成乙酸乙酯去除率的降低,所以在沒生物產熱影響下,濾床內水份的乾燥只有物理性作用,並且為了使濾床內達到穩態飽和溫度,出口濕度會趨近飽和且高於進流濕度,和濾料內水份呈相同遞減方向,直到趨近於進口溫度為止。
目 錄
符號表Ⅰ
摘要Ⅳ
目錄Ⅵ
圖目錄Ⅸ
表目錄Ⅷ
附錄一ⅩⅣ
附錄二ⅩⅤ
第一章 緒論1
1.1 緣起及目的1
1.2 研究方法2
第二章 文獻回顧4
2.1乙酸乙酯的基本特性4
2.2濾料乾燥的機制5
2.2.1物理性乾燥對濾料中水分含量的影響5
2.2.2微生物代謝作用對濾料中水分含量的影響6
2.2.3濾料中水分因VOCs的分解而進行熱脫附的乾燥模式7
2.3影響濾料中水分的操作因子9
2.3.1濾料性質與濾料含水率的關聯性9
2.3.2微生物與濾料水分間的關聯性10
2.3.3濾料溫度對水份的影響11
2.3.4進氣流速對濾料水分的影響12
2.3.5 pH值對濾料中含水率的影響12
2.3.6營養源對濾料含水率的影響13
第三章 實驗部份14
3.1實驗材料及藥品14
3.2實驗方法15
3.2.1實驗材料及設備15
3.2.2實驗操作及設計17
3.2.3分析項目19
3.3儀器設備20
第四章 結果與討論25
4.1影響濾料水份相關問題的探討25
4.1.1對乙酸乙酯去除率的影響25
4.1.2對濾料含水率的影響29
4.1.3對濾料溫度的影響32
4.1.4對微生物增殖的影響38
4.2 量測因子間的交互性39
4.2.1乙酸乙酯去除率和濾料含水率、濾床內溫度的相關性40
4.2.2濾料溫度與濾料水分自動控制灑水時間之相關性41
4.2.3濾料溫度與濾料水分的相關性41
4.2.4濾料溫度及水分和出口相對濕度的相關性43
4.2.5濾床內溫度與濾料水分和出口相對溫度的相關性45
4.2.6生物增殖重和濾料含水率的關連性46
4.3乾燥機制的探討48
4.3.1乾燥機制的反應式48
4.3.2熱量的探討48
第五章 結論與建議50
5.1 結論50
5.2 建議51
國內外參考文件53
圖 目 錄
圖1-1生物濾床濾料含水率研方法究架構圖64
圖2-1化學異營性微生物代謝作用65
圖2-2生物水膜示意圖66
圖3-1實驗設備圖67
圖4-1實驗結果與討論架構圖68
圖4-2進流乙酸乙酯濃度610ppm時不同濕度下去除率對時間的
變化圖69
圖4-3進流乙酸乙酯濃度360ppm時不同濕度下去除率對時間的
變化圖70
圖4-4進流乙酸乙酯濃度150ppm時不同濕度下去除率對時間的
變化圖71
圖4-5進流氣體相對濕度82%時不同乙酸乙酯濃度下去除率對時
間的變化圖72
圖4-6進流氣體濕度70%時不同乙酸乙酯濃度下去除率對時
間的變化圖73
圖4-7進流氣體濕度60%時不同乙酸乙酯濃度下去除率對時
間的變化圖74
圖4-8 進流乙酸乙酯濃度360ppm及相對濕度60%時乾基含水
率對時間的變化圖75
圖4-9 在進流氣體濃度為610ppm、360ppm、150ppm時不同進
流相對濕度下濾料水份的損失率76
圖4-10 在進流氣體相對濕度為82%、70%、60%時不同進流濃
度下濾料水份的損失率77
圖4-11 在乙酸乙酯進氣濃度為610ppm及相對進流濕度60%下
溫度對時間的變化圖78
圖4-12 在進流氣體濃度為610ppm、360ppm、150ppm時在不
同濕度下純菌組濾床內的溫度圖79
圖4-13 在進流氣體相對濕度為82%、70%、60%時在不同濃度
下純菌組濾床內的溫度圖80
圖4-14 進流氣體在相同相對濕度下比較不同濃度下微生物的增殖量81
圖4-15 進流氣體在相同濃度下比較不同濕度下微生物的增殖量82
圖4-16 在乙酸乙酯進氣濃度為610ppm及相對進流濕度82%下
溫度對時間的變化圖83
圖4-17 在乙酸乙酯進氣濃度為610ppm及相對濕度為60%下之
去除率對時間的變化圖84
圖4-18 進流乙酸乙酯濃度610ppm及相對濕度60%時乾基含水
率對時間的變化圖85
圖4-19 在乙酸乙酯濃度為360ppm及進流相對濕度為60%下在
24小時內自動水份控制系統累計噴水時間對操作時間的
變化圖86
圖4-20 在乙酸乙酯進氣濃度為360ppm及相對進流濕度60%下
溫度對時間的變化圖87
圖4-21 在乙酸乙酯進氣濃度為150ppm及相對進流濕度82%下
溫度對時間的變化圖88
圖4-22 進流乙酸乙酯濃度150ppm及相對濕度82%時乾基含水
率對時間的變化圖89
圖4-23 乙酸乙酯進氣濃度150ppm及相對濕度82%下出流氣體的
濕度對時間的變化圖90
圖4-24 在乙酸乙酯進氣濃度為150ppm及相對進流濕度82%下
濾床出口溫度對時間的變化圖91
圖4-25 在進流乙酸乙酯濃度為610ppm時相對濕度為82%及
60%下微生物增殖量對時間的變化圖92
圖4-26 在進流乙酸乙酯濃度為610ppm時在進流相對濕度為
82%及60%下乾基含水率的差值對時間的變化圖93
圖4-27 相同時間下植純菌組濾料中水份熱脫附於管壁94
圖4-28 相同時間下空白組管壁無熱脫附現象95
圖4-29 生物濾床的乾燥機制96
圖4-30 各操作條件下濾床內總熱量貢獻累計圖97
表 目 錄
表2-1物質安全資料表57
表2-2微生物分解苯乙烯的生長模式參數58
表3-1 實驗操作組數59
表4-1 各條件下濾料乾基含水率的損失量60
表4-2 不同操作條件下生物濾床內部溫度表61
表4-3 不同操作條件下,乙酸乙酯的去除率和溫度對應表62
表4-4 純菌組塔相較於空白濾料乾基含水率和濾床內溫度63
附 錄 一
1.生物濾床水份模式的推估98
1.1解釋名詞 98
1.2穩態模式推估及假設條件99
1.2.1假設條件99
1.2.2生物濾床內物理、生化作用耗水模式部份99
1.3動態模式推估及假設條件102
1.3.1假設條件102
1.3.2不同的時間點濾床內物理、生化作用耗水模式部份102
附 錄 二
1.GC的QA和QC106
1.1VOCs檢測方法及驗證106
1.1.1檢量線的建立106
1.1.2方法偵測極限(MDL)之測定107
1.1.3精準度和準確度建立108
1.1.4滯流時間的測試110
2. VOCs在塔中的濃度分佈的QA和QC110
3.生物濾床噴水及天平控制系統QA和QC112
4.溫度控制系統的QA和QC113
5.濕度控制系統的QA和QC113
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