
在饲料工业中,污气问题是一个人所共知的难点和热点,饲料加工生产者们常常不得不使用一些专门的设备来净化排出的污气。加拿大的鱼粉专业生产者Moore-Clark同样面临着这些问题的挑战,他决定建造一个生物洗涤装置,用以净化加工厂排出的废气而不会污染城市的废水处理设施。
Moore-Clark的鱼粉加工厂位于加拿大新勃隆斯威克的圣安德鲁附近,该厂生产供水产养殖业用的鱼粉。加工厂利用食用鱼的副产品作为原料,经过磨碎和蒸煮,成为颗粒饲料的形状再进行包装。加工厂产生的排放到大气中难闻的污浊空气,主要来自以下几个部分:快速挤压机,磨碎机的通风系统,干燥器和冷却器。
原先所用的空气处理系统,是将以上各道工序排出的废气引入一根管道中,首先通过文杜里管,再经过一个组合的塔式洗涤器,才排放到大气中。组合的塔式洗涤器所使用的次氯酸盐溶液在洗涤器内部循环,少量的液流则连续不断地排入污水管中。由于邻居们不断提出控诉,促使Moore-Clark不得不寻找一种更为有效的污气控制对策。加工厂的经理对各种可供选择的方案进行了评价,其中包括各种型式的常规生物过滤装置和其他一些更加富有进取意识的污气控制对策。还必须指出的一点是,次氯酸盐溶液所释放出的氯使得为整个工业园区服务的生物污水处理厂的正常情况受到破坏,这个问题也需要予以解决。
1 生物洗涤系统
生物洗涤系统是一个曾经被考虑过的方案,但开始时却被排除在外,原因是费用太贵。但是,在对它的处理工艺及众多的优点进行认真研究之后,还是决定对生物洗涤或处理方法予以试用,并进行试验研究。
于是,开始了为期6个月的探索性研究,将加工厂排出的一部分气流(1200m³/h)引入到进行实验的机组中,情况表明,机组的工作性能良好;随即将机组处理的污气量增加到1700m³/h,其结果是实验机组的工作性能并未出现下降。根据实验机组所表现的良好性能,于是作出决定,下一步购置一套可满足加工厂全部需要的、达到全设计规模的污气处理系统。
2 处理方法说明
生物洗涤处理方法是一种获得专利的方法,它的基础是人所共知并且得到了验证的回转式生物收敛器所采用的污水处理方法。这种方法已在全 使用了25年以上。回转式生物收敛器的处理方法所利用的是天然存在于污水中的各种微生物,当为它们的繁殖提供了一种理想的受控环境时,便可降解废水中的污染物。在回转式生物收敛器进行处理过程中所存在的并为这些有用微生物所喜爱的条件包括:环境温度,“食物”源(即有机污染物)和充足的氧。食物源即应从污水中除去的污染物,而氧则是由空气通过天然扩散进入到圆盘上的水层中获得。
回转式生物收敛器由一系列薄圆盘组成,它们平行地安装在一根共同的转轴上,并且相互间靠的很近(间距25mm)。在一般情况下,转轴和圆盘部件的40%浸没在水槽内的污水中,其旋转速度为1~3周/min。旋转部分由一台5马力的电机驱动。
微生物布聚在圆盘表面上的状况,和海藻在水与空气的界面处粘附到海岸岩石上的状况十分相似。由于回转式生物收敛器的回转作用,当圆盘的扇面部分在旋转中通过空气时,为微生物提供了获得氧的机会;而当圆盘的该同一扇面部分在旋转中通过海水时,则为微生物提供了吸收“食物”或污染物的机会。
生物洗涤处理方法的运作方式,和经过少量改装的回转式生物收敛器的运作方式相似,微生物的“食物”源或污染物均来自于空气流或气相。在生物洗涤装置的处理方法中,液相所起的作用为养分的载体或者除掉过剩或被弃生物堆的媒体。
这种系统可以描述成一个具有交错管道并用紧密外壳盖住的回转式生物收敛器,它能严格控制通过各圆盘的空气流,使空气中传播的污染物与微生物布聚的圆盘表面区域之间发生接触。这种气相处理过程也是分阶段进行的,在通常情况下分成为4个独立的阶段,以利于更加有效地进行处理。
3 气相与液相之间的平衡
这种处理方法的运作,所依据的原理是生物堆在气相与液相之间的转移。按照质量转移的原理,如果气相与液相中的污染物浓度处于不平衡状态,就会产生一种促使趋向于平衡的天然驱动力,而质量的转移速率则将与这种驱动力成比例。在生物洗涤系统中,一俟污染物迁移到液相中,它便成为整个水槽液体中所含有的污染物的一部分,这些污染由其中存在的微生物不断消化。由于存在着这种“饥饿”的微生物,气相与液相之间的污染物浓度差所产生的天然驱动力,将持续不断地将污染物从气相驱向液相。
设在圣安德鲁附近的鱼粉加工厂所排放出的空气流,其中所存在的污染物已确定主要是胺和硫醇。由于它们都是可溶性化合物,因此很容易被整个生物洗涤处理过程中的洗涤部分、即由大量的水浸湿的圆盘表面部位所捕获。由于这些污染物是生物可降解的,在净化过程的生物处理阶段中它们即可被消化。
生物消化过程的副产物是一些无毒无害的化合物,主要是二氧化碳和水,可以将它们放心大胆地排放到环境中。在这种特殊应用领域中使用生物处理方法时,它的一个附带的好处是:当工业园采用生物污水处理方法时,不会像排出化学洗涤剂时那样扰乱正常情况。
4 按比例扩大洗涤装置的规模
在上述取得成功的探索性研究基础上,委托公共安装系统设计并建造一个处理能力为68000m³/h的大规模系统。这个系统被用来替代现有的化学洗涤装置,其位置安排在厂房的第三层。由于这套装置的干重为17.25t、运行重量为35t,因此必须加用结构钢材来提高楼板的负荷承载能力。这套装置的实物大小大约为长6.1m、宽3.4m、高3.7m。
这套装置建成之后,整个系统在返回的活性污水作用下被“活化”,并在起动后不久,可以通过观察口看到一层薄的生物膜。典型的起动期为4周至6周,但在这套装置中,生物洗涤机组仅在3周之后便通过了“气味测试”。
迄今,这套设施已经运行了相当长的一段时间,并且仍在起着使鱼粉加工厂排出的废气脱臭的作用。 需要添加的化学品是每周一杯磷,其作用是使微生物能够健康地生长;而所需的动力则只有5马力驱动电机、1/4马力养分槽搅拌器和1/4马力循环泵电机所消耗的电力。相比之下其中主要的是不再使用氯。而替换下来的化学洗涤装置则要使用大量价格昂贵的化学品。