技术：污泥干化尾气的研究.doc

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1、技术

2、污泥干化尾气的研究利用水泥厂煅烧设备处理污水处理厂污泥是有效的途径之一。由于污水处理厂脱水污泥的含水率大多在80%，而水泥窑焚烧要求污泥含水率低于30%，因此在利用水泥窑焚烧污泥之前，须对污泥进行干化。水泥窑的热烟气可以作为污泥干燥的热源加以利用。干化后的污泥送入水泥窑煅烧处置。干化污泥含有大量有机质，煅烧过程中可作为燃料，替代部分原煤。在湿污泥干化过程中，会释放出大量的水分、二氧化碳及挥发性有机物，气体温度高且伴有恶臭，危害大气环境，影响周边居民身体健康。目前，常见的废气处理方法有吸附法、

3、吸收法、氧化法、中和法、催化燃烧法和生物法，其中生物法凭借其投资少、处理效果好、二次污染少等优点逐渐成为近年来主要的废气治理方法。目前，国内外对采用生物技术处理单一废气开展了大量的研究，对带有一定温度的混合废气处理的生物技术研究较少。为了有效处理污泥干化尾气中的混合污染物，构建高温生物滤塔，研究生物滤塔的处理效果及运行特征，分析滤塔内的微生物的量和种群特征，以期为污泥干化尾气的有效处理处置提供科学的参考依据，实现技术工程化应用。1、材料与方法1.1生物滤塔根据污泥干化尾气成分复杂、温度高，SO2浓

4、度较高的特点，采用石灰石-石膏法结合生物处理的组合工艺对其进行处理。污泥干化尾气先经过脱硫塔，再进入生物滤塔。大部分SO2在脱硫塔内转化为脱硫石膏，作为水泥生产原料再利用。生物滤塔为钢结构的圆柱体，内部填充填料供微生物附着生长。气体中的SO2、挥发性有机物、氨等物质在生物滤塔内被微生物降解，净化后的气体从生物滤塔顶部排放。污泥干化尾气生物处理系统包括气体输送系统、生物滤塔、喷淋系统、电控系统和监测系统。气体输送系统包括：风机、冷凝水分离系统、进气管路、排气管等设施。生物滤塔为三层结构(图1)，塔高

5、22m，直径2m，每层填充2.20m填料。填料为陶粒(粒径30-50mm)和聚氨酯块(8-27cm3)。气体处理量为2700-3100m3·h-1，有效停留时间为：21.88-25.10s。1-3.监测口;4-6.控制阀;7.风机;8.循环水池;9-11.喷淋头;12.填料层(1);13.填料层(2);14.填料层(3);15.进气口;16.出气口图1生物滤塔实验室在50-55℃下筛选出的功能菌种经富集后，接种于生物滤塔的填料上。定期喷淋营养液，为微生物生长提供所需的营养和水分。营养液成分：KH2

6、PO4，2.0g·L-1;KNO3，2g·L-1;NaHCO3，1.0g·L-1;MgCl2·6H2O，0.5g·L-1;蛋白胨，10g·L-1。喷淋量为1.5m3·h-1。多余的营养液排入循环水池循环使用。循环池内的水定期排入污水处理系统，处理后再利用。1.2分析方法生物滤塔运行效果考察：处理效果监测，监测频率为1-2d一次，每次每个监测点连续监测10次以上。监测内容包括：气体中的恶臭浓度，总挥发性有机物(TVOC)、SO2以及氨等物质的浓度(表1);气体温度、压力损失;循环液水质，包括氨氮、硝

7、酸盐氮、硫酸根、化学需氧量以及总有机碳的浓度(表2);微生物丰度以及微生物种群特征。表1气体分析方法表2水样分析方法细菌培养：LB培养基，50℃，48h。培养基成分：胰蛋白胨10g·L-1，酵母提取物5g·L-1，氯化钠10g·L-1;硫细菌培养基：Na2S2O3·5H2O，5g·L-1;KH2PO4，2g·L-1;KNO3，2g·L-1;NH4Cl，1g·L-1;FeSO4·7H2O，0.05g·L-1;NaHCO3，2g·L-1;MgCl2·6H2O，0.5g·L-1;蛋白胨，10g·L-1。

8、所有试剂均为分析纯，国药集团化学试剂有限公司生产。场发射扫描电子显微镜观察(SU-8020，日本日立公司)：2.5%戊二醛固定4h;磷酸缓冲液洗涤3次;乙醇梯度脱水;乙酸异戊酯置换乙醇2次;临界点干燥;喷金。DGGE分析：MOBIOPowerSoil基因组提取试剂盒(美国Mobio)提取DNA;PCR扩增仪(GeneAmpRPCRSystem,9700,AB,USA)扩增;采用DCode通用突变检测系统(美国Bio-Rad)电泳分离PCR反应产物;染色后用GelDocXR凝胶成像仪(美国Bio-R

9、ad)捕获凝胶数字图像，并用图形分析软件QuantityOne对DGGE指纹图谱进行分析。对目的条带进行切胶、扩增、纯化和克隆，使用T7引物(5′-TAATACGACTCACTATAGGG-3′)测序，将获得的序列在NCBI数据库进行比对分析。2、结果与讨论2.1干化尾气和生物滤塔进气成分特征污泥干化过程中，污泥中的有机质受热分解，转化为含碳、含氮以及含硫等散发臭味的物质(表3)，引起恶臭污染。经过脱硫塔的处理后，干化尾气中TVOC以及氨的浓度分别减少了68.49%、30.77%;