1、 1 毕业论文 开题报告 环境工程 日处理 1 万吨染整废水厌氧生化池废气收集处理系统工程设计 一、 选题的背景、意义 近年来，随着长三角地区经济的快速增长，该区域的环境空气质量不断下降，大气污染从原来的煤烟型污染逐渐转变为复合型污染，各地全年的灰霾天气比例不断上升，多数地区达到或超过50%。为此，控制各类大气污染源是当前和今后一个时期的紧迫任务。 大气污染是我国目前最突出的环境问题之一。大量废气排入大气 ,必然使大气环境质量下降 ,给人体健康带来严重危害。 1 其中，工业企业废水生物处理设施的无组织臭气排放已成为重要的大气污染 源之一，引起各地政府的高度重视，大气复合污染治理的区域联动机制已
2、初步形成。 进入 21 世纪 ,随着社会经济的发展和人们环保意识的增强 ,人们对环境质量提出了更高的要求。目前我国的环境问题依然十分突出 ,已严重地制约了经济发展和人民生活水平的提高 ,其中有毒有机物对环境污染非常严重 ,该类污染物具有排放量大、污染面广和难以降解的特点 ,对它们的污染控制一直是环保工作者研究的重点课题。 2-3 污染治理过程，除了要对目标污染物进行有效地治理，还要考虑如何减少治理过程中对环境的影响，这点越来越受到重视。 恶臭物质种类繁多， 来源广泛，对人体呼吸、消化、心血管、内分泌及神经系统都会造成不同程度的毒害 。如果我们对之不加以处理，那对环境与人类的健康都存在较大的威胁
3、。 二、 相关研究的最新成果及动态 2.1 吸附处理技术 吸附法是利用多孔性固体吸附剂处理流体混合物，使其中所含的一种或数种组分浓缩于固体表面上，以达到分离的目的。吸附法在 VOCS 的处理过程中应用极为广泛，主要用于低浓度高通过量有机废气（如含碳氢化合物废气）的净化。该方法去除率高，无二次污染，净化效率高，操作方便，且能实现自动控制；不足之处是由于吸附容量受限，不适于处理高浓度有 机气体，当废气中有胶粒2 物质或其它杂质时，吸附剂易失效，同时吸附剂需要再生。 4 吸附法的关键问题就在于对吸附剂的选择。吸附剂要具有密集的细孔结构，内表面积大，吸附性能好，化学性质稳定，耐酸碱，耐水，耐高温高压，
4、不易破碎，对空气阻力小。常用的吸附剂主要有活性炭（颗粒状和纤维状）、活性氧化铝、硅胶、人工沸石等。目前在采用吸附法治理有机废气中，活性炭性能最好，去除率高，物流中有机物浓度在 10001 0-6 以上，吸附率可达 95%以上。 5 2.2 催化燃烧处理技术 催化燃烧技术（ AOGC）是指在较低 温度下，在催化剂的作用下使废气中的可燃组分彻底氧化分解，从而使气体得到净化处理的一种废气处理方法。该法适用于处理可燃或在高温下可分解的有机气体。催化燃烧主要具有以下优点：为无火焰燃烧，安全性好；对可燃组分浓度和热值限制较小；起燃温度低，大部分有机物和 CO在 200 400即可完成反应，故辅助燃料消耗少
5、，而且大量地减少了 NOx 的产生；可用来消除恶臭。 但是其缺点是工艺条件要求严格，不允许废气中含有影响催化剂寿命和处理效率的尘粒和雾滴，也不允许有使催化剂中毒的物质，以防催化剂中毒，因此采用催化燃烧技术 处理有机废气必须对废气作前处理。同时该法不适于处理燃烧过程中产生大量硫氧化物和氮氧化物的废气。 6 2.3 液体吸收处理技术 在废气治理工程中，液体吸收法是最常用的方法之一。该法不仅能消除气态污染物，还能回收一些有用的物质，可用来处理气体流量一般为 3000 15000m3/h、浓度为 0.05% 0.5%（体积分数）的 VOCS，去除率可达到 95% 98%。 7 该技术采用低挥发或不挥发
6、液体为吸收剂，通过吸收装置利用废气中各种组分在吸收剂中的溶解度或化学反应特性的差异，使废气中的有害组分被吸收剂吸收，从而 达到净化废气的目的。 8 VOCs 的吸收通常为物理吸收。根据有机物相似相溶原理，常采用沸点较高、蒸气压较低的柴油、煤油作为溶剂，使 VOCs 从气相转移到液相中，然后对吸收液进行解吸处理，回收其中的 VOCs，同时使溶剂得以再生。当吸收剂为水时，采用精馏处理就可以回收有机溶剂；当吸收剂为非水溶剂时，从降低运行成本考虑，常需进行吸收剂的再生。 吸收法的优点是工艺流程简单、吸收剂价格便宜、投资少、运行费用低，适用于废气流量较大、浓度较高、温度较低和压力较高情况下气相污染物的处
7、理；其缺点是对设备要求较高、需要定 期更3 换吸收剂，同时设备易受腐蚀。 2.4 生物处理技术 将有机生物降解过程应用于有机废气的净化处理是近几年才开始的，是一项新兴的技术。由于微生物对各种污染物均有较强、较快的适应性，并可将其作为代谢底物而降解、转化。因此，与传统的有机废气处理技术相比，生物处理技术具有处理效果好、投资及运行费用低、安全性好、无二次污染、易于管理等优点；同时，由于废气生物处理吸收剂的再生可直接通过吸收剂中微生物的作用来实现，而不需要像理化吸收和吸附那样的专门设备，从而简化了工艺流程和工业设备，降低运行操作费用。所以，生物 处理技术已逐渐成为世界研究的热点课题之一。 9 生物法
8、的基本原理是：过滤器中的多孔填料表面覆盖有生物膜，废气流经填料床时，通过扩散过程，把污染成分传递到生物膜，挥发性有机物的污染物被吸附到空袭表面，与膜中生物相发生生物化学反应，降解成 CO2、 H2O 和中性盐，从而使废气中的污染物得到降解。除含氯较多的有机物分子难以降解外，一般的气态污染物在生物过滤器中的降解速率为 10100m3/h，生物过滤器对挥发性有机物的去除率可达 95，对恶臭物质达 99。生物法特别适合于处理气体流量大于 17000m3/h、体积分 数小于 0.1%的 VOCS 气体。可在常温、常压下操作，净化效率高，抗冲击能力强，只要控制适当的负荷和气液接触条件，净化率一般都在 9
9、0%以上；不产生二次污染，特别是一些难处理的含硫、含氮的恶臭物质以及苯酚、氰等有害物质均能被氧化和分解。其缺点是由于氧化分解速度较慢，生物过滤需要很大的接触表面，过滤介质的适宜 pH值范围也难以控制。 常见的生物处理工艺包括生物过滤法、生物滴滤法、生物洗涤法、膜生物反应器和转盘式生物过滤反应器法。目前，在 VOCs处理方面，膜生物反应器和转盘式生物过滤反应器还只限于实验室研究 阶段；生物过滤法在工业应用中较多，但因生物过滤需要很大的接触表面，因此设备结构相对复杂，运行费用较高；生物洗涤法对有些难于氧化的恶臭物质难于脱净；生物滴滤法因具有可调节微生物营养供给和生长环境的优势，更是成为国内外学者的
10、研究热点，主要集中在不同目标污染物、高性能填料、高效降解菌和机理模型等研究内容上。 2.5 光催化氧化处理技术 光催化氧化法是近年来日益受到重视的污染治理新技术。对 VOCS降解率可达到 90 95。该技术是指在一定波长光照下，利用催化剂的光催化活性，使吸附剂在其表面的 VOCS 发生氧化还原反应，最终将有机物氧化成 CO2、 H2O及无机小分子物质。光催化氧化具有选择性，反应条件温和（常4 温、常压），催化剂无毒，能耗低，操作简便，价格相对较低，无副产物生成，使用后的催化剂可用物理和化学方法再生后循环使用，对几乎所有污染物均具净化能力等优点。 10 2.6 低温等离子处理技术 低温等离子体技
11、术又称非平衡等离子体技术，是在外加电场的作用下，通过介质放电产生大量的高能粒子，高能粒子与有机污染物分子发生一系列复杂的等离子体物理化学反应，从而将有机污染物降解为无毒无害物质。低温等离子技术主要有电子束照射法 、介质阻挡放电法、沿面放电法和电晕放电法等。 11 2.7 膜基吸收技术 膜基吸收技术是采用中空纤维微孔膜，使需要接触的两相分别在膜的两侧流动，两相的接触发生在膜孔内或膜表面的界面上，这样就可避免两相的直接接触，防止了乳化现象的发生。与传统膜分离技术相比，膜基吸收的选择性取决于吸收剂，且膜基吸收只需要用低压作为推动力，使两相流体各自流动，并保持稳定的接触界面。膜基吸收技术处理有机废气，
12、具有流程简单、 VOCs回收率高、能耗低、无二次污染等优点。该净化技术对极性和非极性挥发性有机废气均能去除，小流量和大流量 均能适用，而且它是一个连续过程，净化有机污染废气的效率很高，且可回收有机物。 三、课题的研究内容及拟采取的研究方法（技术路线）、难点 1 研究内容 本课题主要通过 采用 生物滤池工艺 处理 厌氧生化池的废气。 2 研究方法和技术路线： 分析染整废水厌氧生化池废气的主要成分。 在污水处理工艺过程中产生气味的物质主要由碳、氮和硫 三种 元素组成。大多数的气味物质是有机物，只有少数的气味物质是无机化合物。据有关资料介绍，从成分来看氨的浓度最高，其次是硫化氢；而从臭气的强度来看甲
13、硫醇最大， 其次是硫化氢 (其臭气强度达到了强臭的程度 )。硫化氢是产生恶臭气味的主要物质之一 。 确定设计方案。 综合考虑废气成分特征、可行性和经济成本，本设计采用生物滤池法处理废气。 5 主要工艺流程图见下： 根据主要方案进行设计。 确定并完成毕业设计，完成 CAD 设计图纸。 3研究难点： 厌氧生化池废气所含污染物成分较为复杂，硫化氢气体、氨气含量较高，具有较强的恶臭味，难以根除，且国内技术尚不 成熟。因此，废气处理难度较大。 四、论文详细工作进度和安排 2010.11.15-2010.11.20 完成毕业论文管理系统网上选题、确认； 2010.11.21-2010.12.20 完成文献
14、综述、开题报告，并准备进行开题答辩材料； 2010.12.21-2011.01.15 编写毕业设计方案，做好设计所需前期准备工作； 2011.02.20-2011.04.30 完成工艺、设备设计计算，编写设计说明书；用 Auto CAD 画出废气集和处理工艺流程图、 主要设备图及平面布置图； 2011.05.03-2011.05.25 完成毕业设计初稿整理和撰写、修改及定稿； 2011.05.25-2011.05.30 设计 PPT 制作、参加毕业答辩，提交与毕业设计相关的全套材料。 五、主要参考文献 1 曾祥诚 . 有机废气处理方法探讨 . 科技创新导报 , 2009, 35: 155. 2
15、 黄 成 . 我国城市大气污染 现状及防治对策 . 科技信息 , 2008, 21: 117. 3 依成武 , 刘洋 , 马丽 , 欧红香 , 金婷玲 . 有 机 废 气 的 危 害 及 治 理 技 术 安 徽 农 业 科6 学 , 2009, 37(1): 351-52. 4李守信，宋剑飞，等 . 挥发性有机化合物处理技术的研究进展 J.化工环保， 2008， 28（ 1）： 1-7. 5 吴碧君，刘晓勤 . 挥发性有机物污染控制技术研究进展 J. 电力环境保护， 2005， 21（ 4）： 40-41. 6 李守信，金平，张文智，等 . 采用活性碳纤维吸附装置回收 VOCs 的优点分析 J
16、. 化工环保， 2004，24（ 3）： 274- 276. 7 Salager J L， Anton R E， Sabatini D A， et al. Enhancing solubilization in microemulsions-state of the art and current trendsJ. Journal of Surfactants and Detegents， 2005， 8(1)： 3-21. 8 何毅，王华，李光明，等 . 有机废气催化燃烧技术 J. 江苏环境科技， 2004， 17(1)： 35-38. 9 贾海龙 . 有机废气流化床焚烧处理试验研究 D.
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