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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:楊宗瑾
研究生(外文):Tsung-Chin Yang
論文名稱:應用生物滴濾塔法處理膠皮廠排氣中揮發性有機化合物
論文名稱(外文):Treatment of Volatile Organic Compounds Vented from Leather Factory by Biotrickling filter
指導教授:張耿崚
指導教授(外文):Ken-lin Chang
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:2020
畢業學年度:108
語文別:中文
論文頁數:71
中文關鍵詞:丁酮生物滴濾塔去除率空塔停留時間揮發性有機物
外文關鍵詞:Methyl Ethyl KetoneRemoval efficiencyVolatile organic compoundsEmpty Bed Retention TimeBiotrickling filter
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某膠皮製造廠之揮發性有機物排氣以活性碳吸附處理,活性碳置換費用高,須以其他較經濟有效且環保之方法替代。本論文研究以生物滴濾塔法處理膠皮廠塗佈機排氣,以驗證生物滴濾塔法處理膠皮廠有機廢氣之適用性。
本研究設置二套生物滴濾塔進行性能測試,一套為1.0 m3生物滴濾塔(填充聚氯乙烯板管狀接觸濾材或松樹皮),另一套為0.2 m3之生物滴濾塔(填充2" PP球狀濾料),植種化工廢水處理廠活性污泥,濾料上設置自動灑水器,為提供營養鹽和水。測試條件包括填充濾材、空塔停留時間(EBRT)及營養鹽對去除率之影響。
研究結果顯示在製程揮發性有機物濃度變化大時,高濃度廢氣會造成生物滴濾塔處理效率不佳。在1.0 m3生物滴濾塔空塔停留時間(Empty Bed Retention Time, EBRT)為30 sec,VOCs進氣濃度為569±293 ppm as CH4,去除效率平均約為62%;EBRT為16.2 sec,VOCs進氣濃度為546±186 ppm as CH4,去除效率平均為52%。在0.2 m3生物滴濾塔EBRT分別為20、12、6 sec,進氣濃度為803±147 ppm as CH4、686±354 ppm as CH4、418±304 ppm as CH4時,去除效率為55%、49%、33%,結果顯示不同EBRT,越短去除效率越差。在不同營養鹽操作條件下,添加比例不足,將使得生物滴濾塔處理效率變差,結果顯示營養鹽種類及添加量對於有效消除污染物具有一定之影響。在濾料的選擇上,塑料材質在長期234天操作時間下,濾床壓力損失平均在30 mmAq以內,顯示塑料材質具有良好的支撐效果,可減少壓損產生,適合長期操作。由研究得知,此排氣在1.0 m3生物滴濾塔,進氣流量3.7 m3/min,EBRT=16.2 s,每日添加A、B劑營養鹽各100 mL下,有較佳處理效率。
本研究證實生物滴濾塔可經濟有效的處理膠皮廠實場排氣,設計參數為進氣流量800 m3/min ,EBRT>30 s,微生物載體為板管狀接觸濾材,TVOC去除效率可達60%以上,每日操作費用約6,843元。
The volatile organic compounds vented from leather factory were processed by activated carbon adsorption. Nevertheless, the replacement cost of activated carbon was relatively high, and that could be substituted for other economical and effective alternatives. The research was to test the treatment of processing exhaust emission vented from leather factory by biotrickling filter.
The research was via two sets of biotrickling filter for performance test. One is 1 m3 biotrickling filter (PVC stuffing on alkene tubing filter or pine tree leather), and the other is 0.2 m3 biotrickling filter (PVC stuffing in 2" PP globular filter). Further to these two sets, there were also few supporting including the treatment of active sludge vented by waste-disposal plant, and the installation of automatic watering system on the filtration for providing nutrients as well as water. The test conditions comprised stuffing filter, EBRT (hereinafter Empty Bed Retention Time), and the impact on pressure loss of nutrients.
In addition, the research indicated poor biotrickling filter efficiency under high VOCs concentration, particularly when there was obvious concentration change during VOCs production process. Under the EBRT of 30 sec for 1 m3 biotrickling filter in which the influent VOCs concentration of 569±293 ppm as CH4, the removal efficiency was 62%. Under the EBRT of 16.2 sec in which VOCs concentration of 546±186 ppm as CH4, the removal efficiency was 52%. Whereas, under the EBRT of 20 sec, 12 sec and 6 sec for 0.2 m3 Biotrickling filter in which VOCs concentration of 803±147 ppm as CH4, 686±354 ppm as CH4 and 418±304 ppm as CH4, the removal efficiency was 55%, 49% and 33% respectively. The test result indicated poor removal efficiency on less EBRT. Under different nutrient operating conditions, the biotrickling filter efficiency would be poor under the circumstance of insufficient nutrients on biotrickling filter system. Furthermore, there was also impact to some extent on vented pollutants subject to the types and adjunction of nutrients. In terms of the selection of the filter, plastic material under operating time of 234 days, the average pressure loss of the biotrickling filter was within 30 mmAq. That is, there will be better propping performance as well as less pressure loss on plastic material which is suitable for long-term operation. The results also showed that better treatment efficiency could be achieved under influent gas flow rate of 3.7 m3/min and the EBRT of 16.2 sec for 1 m3 biotrickling filter, along with nutrients 100 mL/day addition of A & B biological nutraceutical respectively.
In summary, this research proved that biotrickling filter could be economically and effectively adopted by the treatment on the emission from leather factory. The designated parameters were 800 m3/min while EBRT>30 s, also the microorganism carrier was alkene tubing filter. Accordingly, TVOC removal efficiency could be up to 60%. The total cost for such operation was NTD 6,843 per day.
目錄
論文審定書 i
摘要 ii
Abstract iii
目錄 vi
圖目錄 viii
表目錄 x
第一章 前言 1
1.1 研究緣起 1
1.2 研究內容及目標 1
第二章 文獻回顧 4
2.1 膠皮廠產製流程介紹 4
2.2 各種廢氣處理技術 5
2.3 生物滴濾塔系統簡介 8
2.4 不同VOCs生物處理效能介紹 13
2.5 生物處理排氣中丁酮反應機制 14
2.6 生物處理排氣中含丁酮成效 17
第三章 實驗材料、設備及方法 23
3.1 生物滴濾塔處理設備 23
3.1.1 實驗設備一 1.0 m3 生物滴濾塔組成 23
3.1.2 實驗設備二 0.2 m3 生物滴濾塔組成 23
3.2 藥品 26
3.3 濾材 27
3.4 分析方法 29
第四章 結果與討論 30
4.1 現場背景資料分析 30
4.1.1 現場VOCs排氣概況 30
4.1.2 處理方法可行性評估 31
4.2 生物滴濾塔VOCs濃度及去除率之變化 34
4.3 不同空塔停留時間對生物滴濾塔去除率之影響 36
4.4 添加不同營養劑對生物滴濾塔去除率之影響 39
4.5 不同濾材分析 48
4.6 經濟評估 51
4.6.1 實場評估規劃 51
4.6.2 每日操作24小時費用 52
第五章 結論與建議 52
5.1 結論 52
5.2 建議 53
第六章 參考文獻 54

圖目錄
圖1-1 研究流程圖 3
圖2-1 塑膠皮產製流程 4
圖2-2 生物膜機制與現象 15
圖2-3 丁酮生物分解代謝途徑 17
圖3-1 1.0 m3 生物滴濾塔示意圖及照片 24
圖3-2 0.2 m3 生物滴濾塔示意圖及照片 24
圖3-3 板管狀接觸濾材外型 27
圖3-4 2" 皇冠型拉西環外觀 28
圖3-5 樹皮外觀 29
圖4-1 VOCs處理相對費用評估 31
圖4-2 沸石轉輪濃縮-蓄熱式焚化法系統圖 32
圖4-3 1.0 m3 生物滴濾塔VOCs濃度與去除率變化 34
圖4-4 0.2 m3生物滴濾塔VOCs濃度與去除率變化 35
圖4-5 1.0 m3生物滴濾塔EBRT與去除率變化 37
圖4-6 0.2 m3生物滴濾塔EBRT與去除率變化 38
圖4-7 0.2 m3生物滴濾塔EBRT與去除率變化 39
圖4-8 1.0 m3生物滴濾塔不同營養劑與去除率變化 41
圖4-9 0.2 m3生物滴濾塔不同營養劑與去除率變化 42
圖4-10 1.0 m3生物滴濾塔生菌數與TOC變化 43
圖4-11 0.2 m3生物滴濾塔生菌數與TOC變化 44
圖4-12 1.0 m3生物滴濾塔生物膜生長情況 45
圖4-13 0.2 m3生物滴濾塔生物膜生長情況 46
圖4-14 1.0 m3生物滴濾塔TOC與進排氣濃度 47
圖4-15 0.2 m3生物滴濾塔TOC與進排氣濃度 47
圖4-16 1.0 m3生物滴濾塔不同濾材與去除率變化 49
圖4-17 0.2 m3生物滴濾塔不同濾材與去除率變化 50
圖4-18 生物滴濾塔內填充不同濾材狀況 50

表目錄
表2-1 各種VOCs控制技術優缺點比較 7
表2-2 普通生物濾池材料的重要特性摘要 12
表2-3 污染物生物分解性 14
表3-1 1.0 m3 生物滴濾塔各階段操作參數 25
表3-2 0.2 m3 生物滴濾塔各階段操作參數 26
表3-3 板管狀接觸濾材規格 27
表3-4 2" 皇冠型拉西環規格 28
表4-1 膠皮廠排氣VOCs成分 30
表4-2 VOCs處理方法綜合評比 33
表4-3 1.0 m3生物滴濾塔不同EBRT與平均去除率 37
表4-4 0.2 m3生物滴濾塔不同EBRT與平均去除率 38
表4-5 0.2 m3生物滴濾塔不同EBRT與平均去除率 39
表4-6 1.0 m3生物滴濾塔不同營養鹽與平均去除率 40
表4-7 0.2 m3生物滴濾塔不同營養鹽與平均去除率 41
表4-8 1.0 m3生物滴濾塔氣體壓降變化 42
表4-9 0.2 m3生物滴濾塔氣體壓降變化 44
表4-10 1.0 m3生物滴濾塔不同濾材與平均去除率 49
表4-11 0.2 m3生物滴濾塔不同濾材與平均去除率 49
表4-12 實場設計規劃 51
表4-13 每日操作費用 52
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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