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研究生:黃靜儀
研究生(外文):Jing-yi Huang
論文名稱:以模場蛇木屑生物濾床處理溶劑工廠排氣中揮發性有機物之操作性能研究
論文名稱(外文):Performance Study on the Treatment of Airborne VOCs Generated from A Chemical Plant by A Pilot Biofiter Packed with Fern Chips
指導教授:周明顯周明顯引用關係
指導教授(外文):Ming-Shean Chou
學位類別:碩士
校院名稱:國立中山大學
系所名稱:環境工程研究所
學門:工程學門
學類:環境工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2008
畢業學年度:96
語文別:中文
論文頁數:80
中文關鍵詞:乙酸甲酯蛇木屑生物濾床揮發性有機物
外文關鍵詞:fern chipsBiotrickling biofilterwaste gas from solvent-manufacturing plantsvolatile organic compounds (VOCs)
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本研究與位於高雄縣永安工業區的「勝一化工公司」合作,針對該廠設計一小型填充單一介質(蛇木屑)之生物濾床,試驗處理該化工廠排氣中揮發性有機物(volatile organic compounds,簡稱VOCs)與臭味,並在研究過程中建立最佳化操作參數,以作為實廠設施工程規劃依據。
模場設備為一透明壓克力製生物濾床,尺寸為0.80 mL × 0.75 mW × 1.50 mH,床內填充蛇木屑濾料(堆填體積0.80 mL × 0.75 mW × 0.40 mH)。床頂有一自動灑水設備以調整濾料濕度,底槽收集自濾料流出之水。氣體由頂部進入,廢氣及廢液由底部排出。蛇木屑為良好填料,可改善傳統堆肥濾料易阻塞、結塊及壓密的缺點,使濾床達到最佳的VOC與臭味去除效果。
試驗期間為2006年12月20日起至2007年4月27日,共129日。供試廢氣來源主要為溶一廠及溶三廠之蒸餾塔頂呼吸排氣及儲槽排氣口。試驗分三階段進行,第I階段為微生物馴養、第II階段為處理溶三廠之儲槽排氣、第III階段為處理溶一廠蒸餾塔排氣。廢氣成份主要為苯類、醇、醚、酯和酸性氣體等。濾床操作參數包括營養鹽成份及比例、氣體空塔停留時間(EBRT)、灑水頻率、進口有機溶劑濃度及有機負荷(L)。進出口排氣檢測以攜帶式火焰離子化測定器(FID)及實驗室氣相層析儀-火焰離子化測定器(GC-FID)進行。
實驗結果顯示:(1)系統啟動初期,每日僅加入0.48 g奶粉泡成之奶水作為濾料營養源(添加量2.0 g/m3.day),因無足夠營養鹽供微生物利用,導致處理效率無法提升;操作第51天後加入尿素及磷酸氫二鉀為N、P之營養鹽來源,系統對VOC之去除率明顯提升至80 %以上。(2)完成馴養後,EBRT分別為0.3、0.48及0.8 min時,VOC去除率分別為28.6 – 74.3、53.7 – 96.3及78.8 – 91.5 %。(3)馴養及實驗初期之有機負荷(L,以g as CH4/m3.h表示)控制於7.76 – 45.7,實驗後期控制於63.7 – 157。有機負荷與體積分解能力(K,以g as CH4/m3.h表示)成正比關係,其關係式為K = 0.88 L。(4)第I階段馴養後期,VOCs之去除率提升至75 %;第II階段,VOCs之去除率約70 %;第III階段,操作第57 – 83天時,VOCs之去除率59.4 – 96.3 %,操作第88 – 128天時,將進口濃度調整為600 – 3,200 ppm as CH4,平均VOC去除率約85 %,乙酸甲酯(MAC)之平均去除率約80 %、苯之平均去除率>80%。(5)生物濾床進氣之異味濃度為7,328、排氣為73。
建議操作條件如下:蛇木屑生物濾床之營養適當營養源添加強度為奶粉10、Urea-N 100、K2HPO4-P 10 g/m3.day,氣體空塔停留時間為大於0.8 min、最高有機負荷為60 g/m3.h、灑水量125 L/m3濾料.day。
This study armed to develop a biotrickling biofilter packed only with fern chips for the removal of air-borne low concentration VOCs (volatile organic compounds) emitted from a solvent refinery located in Kaohsiung county of southern Taiwan. The fern chips could avoid the shortcomings of traditional media, such as compaction, drying, and breakdown, which lead to the performance failure of the biofilters.
A pilot-scale biofilter (0.80 mL × 0.75 mW × 1.50 mH) packed with 0.24 m3 fern chips was used for the performance study. The study was conducted in the plant by drawing vented gas streams from two distillation columns and two solvent storage vessels. The gas streams contain aromatics and oxygenated hydrocarbons such as benzene, alcohols, and esters.
Results indicated that suitable nutrition rates are 10, 100, and 10 g/m3.d, respectively, of milk powder, Urea-N, and K2HPO4-P, accompanied with a water spraying rate of 125 L/m3.d. Around 85% of VOCs in the influent gas with concentrations of 600-3,200 ppm (as CH4) could be removed under an average loading of 60 g VOC (as methane)/m3.h. A test indicated that odor intensity (expressed as dilution to threshold (D/T) ratio) of the influent gas could be reduced from around 7,330 to 73.
謝誌 I
中文摘要 II
英文摘要 IV
目錄 VI
表目錄 IX
圖目錄 XI
第一章 前言
1.1 研究背景及動機 1-1
1.2 研究目的與內容 1-2
第二章 文獻回顧
2.1 揮發性有機物之定義與來源 2-1
2.2 揮發性有機物之臭味來源 2-1
2.3 行業製程臭味排放特性匯集 2-3
2.3.1 石化業 2-3
2.3.2 PU合成皮業 2-5
2.3.3 乾洗業 2-6
2.3.4 工業製品表面塗裝 2-7
2.3.5 塑膠製品製造業 2-9
2.3.6 橡膠製品製造業 2-9
2.4 揮發性有機物處理技術 2-10
2.5 生物濾床法技術概述 2-12
2.6 生物濾床法之相關文獻 2-15
2.6.1 香料及化學工廠排氣臭味處理 2-15
2.6.2 食品及香料製造廠排氣臭味處理 2-16
2.6.3 工業廢水場排氣臭味處理 2-17
2.6.4 合板業排氣VOCs處埋 2-18
2.6.5 塗料乾燥製程VOCs的控制 2-19
2.6.6 表面塗裝工廠高濃度、低流量VOCs排氣處理 2-20
2.6.7 生物濾床法:厭氣消化後生物污染脫水設施排氣 2-21
2.6.8 生物濾床法:乙酸丙二醇單甲基醚酯(PGMEA) 2-22
第三章 實驗設備、材料及方法
3.1 實驗設備 3-1
3.1.1 生物濾床 3-3
3.1.2 實驗期程 3-5
3.1.3 供試氣體 3-8
3.2 生物濾床操作維護 3-9
3.3 分析項目及方法 3-10
第四章 結果與討論
4.1 營養鹽成份對操作性能之影響 4-1
4.2 氣體空塔停留時間之影響 4-7
4.3 有機負荷對操作性能之影響 4-11
4.3.1 有機負荷之變化 4-11
4.3.2 有機負荷與體積分解能力之關係 4-12
4.4 個別VOCs去除率探討 4-16
4.5 臭味物質之去除 4-21
第五章 結論與建議
5.1 結論 5-1
5.2 建議 5-2
參考文獻
附錄A 分析儀器
附錄B 操作記錄表
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