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制药废水处理车间恶臭及沼气净化技术研究

杜昭  
【摘要】:制药行业关系到国计民生,而制药废水处理车间的恶臭中的H2S、VOCs污染物不仅刺激人们的嗅觉,而且是有毒有害气体,须采取收集、净化等措施避免对人体造成伤害。 以制药废水处理车间的恶臭与沼气为研究对象,分析了各废水处理单元恶臭挥发方式、逸散速率模型及H2S逸散传质系数等;在对恶臭成分监测的基础上,分析了恶臭关于浓度、嗅阈值及毒性等污染特性;利用ANSYS软件对各单元恶臭的集气罩结构分别以标准κ-ε湍流模型为控制方程,应用有限容积法和SIMPLE算法对控制方程进行离散和求解,利用软件中Fluent模块对各种类型的恶臭集气罩内恶臭气体流场静压、气速、H2S浓度分布等方面进行了CFD模拟分析,通过调试各种结构集气罩的引风压强,使引风量与各单元的废水H2S逸散速率相耦合,优化了集气罩结构和通风参数。 针对恶臭中所含H2S,开发了NMP/FeCl3吸收液湿法氧化恶臭中H2S技术。催化剂筛选实验表明,在净化H2S浓度为400ppm、O2含量为10%的废气时,Fe3+浓度为0.3mol/L、NMP含量为60%的净化效率可稳定在94%以上。另外,通过对NMP/FeCl3新型吸收催化体系双膜理论传质模型、反应动力学模型研究证明,当NMP/FeCl3吸收液达到催化平衡时C(Fe3+):C(Fe2+)比值为1:0.58,较高含量的Fe2+存在也使Fe2+再生为Fe3+的速率大大提高,废气中O2含量大于6%时即可满足制药废水处理恶臭净化H2S的催化要求,节省了传统吸收催化氧化法向吸收液通空气使Fe3+再生的操作过程。 针对恶臭中所含VOCs,开发了改性海泡石吸附恶臭中的VOCs技术。通过水热改性、酸改性海泡石静态吸附以苯乙烯为代表的VOCs实验,饱和吸附量为271mg/g。动态吸附实验表明,随着苯乙烯的浓度增加,穿透时间提前,穿透吸附量增大,而温度升高会使穿透吸附量降低。TPD图谱、SEM-EDS电镜、比表面积测定、孔径测定、XPS扫描谱图、FT-IR红外谱图、TG/DTA热重分析等均表征均说明改性海泡石比原海泡石具有更好的吸附性能。 针对废水厌氧单元产生的含H2S沼气具有气量小、H2S浓度高这一特点,开发了活性Fe2O3吸附净化沼气中H2S技术。通过对制得的Fe2O3吸附剂脱除沼气中H2S的实验表明,粒径、温度、H2S含量、空间速度等工艺参数对该吸附剂的硫容也有一定影响。净化H2S浓度1000~8000ppm、温度15~45℃的沼气时,累积硫容达37.6%,可满足工业化应用要求。 上述通风、吸收、吸附技术在药厂进行了工业化应用,通过优化组合这些新技术,在应用中能体现出较好的运行稳定性,并取得了显著的环境效益。


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