Responsive image
博碩士論文 etd-0723114-081637 詳細資訊
Title page for etd-0723114-081637
論文名稱
Title
以滴濾式生物濾床處理實廠排放塑膠表面塗裝排氣中之揮發性有機物
Treatment of volatile organic compounds (VOCs) vented from surface-coating operations in a full-scale plant
系所名稱
Department
畢業學年期
Year, semester
語文別
Language
學位類別
Degree
頁數
Number of pages
66
研究生
Author
指導教授
Advisor
召集委員
Convenor
口試委員
Advisory Committee
口試日期
Date of Exam
2014-07-21
繳交日期
Date of Submission
2014-09-03
關鍵字
Keywords
甲苯、揮發性有機物、生物濾床、二甲苯、塗料
volatile organic compounds, biofilter, xylenes, toluene, painting operations
統計
Statistics
本論文已被瀏覽 5703 次,被下載 993
The thesis/dissertation has been browsed 5703 times, has been downloaded 993 times.
中文摘要
本研究選擇位於台南一家汽車零件廠之塗佈生產線,針對該廠揮發性有機物(volatile organic compounds,簡稱VOCs)之去除,設置一小型填充塑膠介質濾料之滴濾式生物濾床,試驗處理塗佈製程排氣中之甲苯、二甲苯、異丙醇等揮發性有機物,求取最佳參數,作為實廠設施工程規畫依據。
模廠設備為壓克力板組成,尺寸為0.4 m(L)×0.4 m(W)×0.78 m(H),內頂設灑水系統。填充材為嘉義縣某膠質門窗廠廢塑膠料,混合填料之比表面積約600 m2/m3,乾填充比重約100 kg/m3,乾填充空隙率(void fraction)約0.82。濾床填充床尺寸為0.4 m(L)×0.4 m(W)×0.05 m(H) ×6層= 48公升,填充濾料容積為48公升。以鼓風機抽引臥式洗滌塔排氣(噴漆段氣體),將氣體由塔底導入生物濾床,進行VOCs之生物分解,由生物濾床上方排出;循環水由塔頂噴入,以提供環境濕度與微生物必要之營養鹽。
試驗期間為2013年12月27日至2014年7月10日,計191天。濾床操作參數包括營養鹽成份及比例、氣體空塔停留時間(EBRT)、灑水頻率、進口有機溶劑濃度及濾料有機負荷(L)。廢氣中總碳氫化合物(THC)以攜帶式火焰離子化測定器(FID)及氣相層析儀-火焰離子化測定器(GC-FID)檢測。
試驗結果顯示:生物濾床進氣THC濃度小於20 ppm as CH4,EBRT 4.74秒,THC去除率為87-95%;進氣THC濃度約400 ppm as CH4,EBRT 11.6秒,THC去除率為81%。
實廠設計操作條件為生物濾床之營養源添加強度為奶粉2.4 kg/day、果糖3.6 L/day、尿素6.45 kg/day、85%磷酸2.24 kg/day,有機負荷L為0.86-265 g CH4/m3.h時,平均THC去除率為0.75,EBRT大於11.6秒生物能有效分解塗覆區廢氣中總碳氫化合物。
Abstract
This study aimed at investigating the feasibility of biotrickling filtration for eliminating VOCs (volatile organic compounds) from a stream of waste gas vented from houses for painting plastic car parts. Toluene, xylenes and isopropanol are among the main constituents of the VOCs in the vented gas. A pilot-scale biotrickling biofilter packed with plastic chips was built for the performance test to get engineering data for designing a full-scale facility for treating the gas stream with a flow of 720 Am3/min at 25oC.
The pilot biotrickling biofilter (0.4 m(L)×0.4 m(W)×0.78 m(H)) was made of transparent acrylic sheets. There are six sections each packed with plastic chips of 0.4 m(L)×0.4 m(W)×0.05 m(H) in dimension and the total packing volume was 48 L. The chips are trimmed wastes for manufacturing thermal-rigid door plates in a plant located at Chia-Yi County in middle-southern Taiwan. The packed space has a space gas-solid interfacial area (the specific area) of 600 m2/m3 and a dry packing weight of 100 kg/m3. A waste gas stream with a flow rate ranging from 0.33-0.88 Nm3/min was drawn from the scrubber out of the painting houses and introduced into the filter bottom. Circulation water with added nutrients (urea, phosphoric acid, milk powder and fractose) was sprayed to the pacing surface for moistening and supplying nutrients to the microorganisms attached to the chip surfaces.
The test period was 191 days, lasting from Dec. 27, 2013 to July 10, 2014. Results indicate that with an empty bed retention time (EBRT) of 4.74 s for the test gas flowing through the beds, 87-95% of 20 ppm of the THC (total hydrocarbon, expressed as methane equivalent) in the influent test gas could be removed. With an EBRT of 11.6 s, 81% of 400 ppm THC could be removed.
A full-scale biofilter was scheduled for treating a total gas flow of 720 Am3/min at 25oC. Volumetric nutrient supplementation rates of milk powder 0.040 kg/m3.d, fractose 0.060 L/m3.d, urea 0.108 kg/m3.d and 85% phosphoric acid 0.0373 kg/m3.d were set. With volumetric loadings (L) of 0.86-265 g CH4/m3.h, a THC removal of 75% was expected with an EBRT of greater than 11.6 s.
目次 Table of Contents
謝誌 i
中文摘要 ii
Abstract iii
目錄 iv
表目錄 vii
圖目錄 viii
第一章 前言 1
1.1 研究背景及動機 1
1.2 研究目的與內容 3
第二章 文獻回顧 4
2.1 揮發性有機物之定義及來源 4
2.2 揮發性有機物之危害 4
2.3 一般VOCs廢氣處理方法 6
2.3.1 VOCs處理技術 12
2.4 生物處理技術 15
2.4.1 生物滴濾塔法 17
2.4.2 生物洗滌法 17
2.4.3 生物濾床法 19
2.5 影響生物濾床效能介紹 22
2.5.1 濾床溫度 22
2.5.2 濾料水份 22
2.5.3 濾料pH 22
2.5.4 營養鹽 23
2.5.5 微生物菌相 23
2.5.6 污染負荷 23
2.5.7 氧氣之供應 24
第三章 實驗設備、材料及方法 25
3.1 實驗設備 25
3.1.1 生物濾床系統 25
3.2 檢測分析儀器 29
3.3 分析方法 30
3.4 試驗濾料 31
第四章 結果與討論 33
4.1 THC去除之探討 33
4.2 異味測定 37
4.3 有機負荷及生物分解能力 38
4.4 進排氣CO2 39
4.5 生物膜之微生物 41
4.6 工程規劃 44
4.6.1 排氣流量及處理設施可用空間 44
4.6.2 管末處理規劃:設計基礎 44
4.6.3 設施功能計算書 45
第五章 結論與建議 49
5.1 結論 49
5.2 建議 49
第六章 參考文獻 50
附錄一 53
參考文獻 References
1. 周明顯等,「逸散性臭味處理技術之評估及管理措施之研擬」,行政院 環境保護署委託研究報告,EPA-86-FA41-09-13,民國 86 年 6 月。
2. Devinny, J. S., Deshusses, M. A., and Webster, T. S. (1999): Biofiltration for air pollution control, Lewis Publishers, USA.
3. Shareefdeen, Z. and Singh, A. (Eds.) (2005): Biotechnology for odor and air pollution control, Springer-Verlag, Germany.
4. Chou, M. S. and Shiu, W. Z. (1997): Bioconversion of Methylamine in biofilters, J. Air & Waste Manage. Assoc., 47, 58-65.
5. 葉梅紅(2007),「高雄地區地面及上空揮發性有機化合物之採樣、分析與結果探稿」,國立高雄海洋科技大學海洋環境工程研究所碩士論文。
6. 新竹縣環境保護局(1999),新竹工業園區空氣品質改善規劃書。
7. 魏銀河(2000),「生物濾床處理五種樹脂工廠混合混合 VOCs 廢氣之研究」, 國立中興大學環境工程學系碩士論文。
8. 周明顯(2007),「臭味及揮發性有機物控制」,國立中山大學出版,中華民國九十六年十二月。
9. 江泫伸(2005),「以實廠生物濾床處理化學製藥廢水場排氣之操作性能研究」,國立中山大學環境工程研究所碩士論文。
10. Devinny-Joseph S., Marc A. Deshusses, Todd S. Webster (2002), “Biofiltration for Air Pollution Control,” Lewis Publishers Co., pp17-48.
11. 黃浩倫(2004),「以生物滴濾塔處理油漆製程排氣之操作性能研究」,國立中山大學環境工程研究所碩士論文。
12. 莊錦烽、葉國棟、李素梅、許健毅(2008),高科技 VOC 管理與控制技術研析,工業污染防治,第 106 期,第185-214頁。
13. 謝祝欽等,「半導體業產生有害空氣污染物處理技術」,國科會/環保署八十八年科技合作研究計畫。
14. 王嘉禧(2000):以生物滴濾塔處理排氣中氨之操作性能研究,國立中山大學環境工程研究所碩士論文。
15. 張筱瑜(2001):以活性污泥洗滌法處理排氣中揮發性有機物質之研究,國立中山大學環境工程研究所碩士論文。
16. 廖庭寬(2000),「生物濾床中乙酸乙酯抑制二甲苯去除現象之研究」, 國立中興大學環境工程學系碩士論文。
17. 李尚娟(2006),「以蛇木屑生物濾床處理模擬晶圓製程排氣中揮發性有機物之研究」,國立中山大學環境工程研究所碩士論文。
18. 彭筱婷(2005),「以生物濾床處理排氣中乙酸甲氧基異丙酯(PGMEA)之操作性能研究」,國立中山大學環境工程研究所碩士論文。
19. Dharmararam, S., Casey, J., Timmermans, T., Van, C. L.. (1993). Experimental evaluation of a biofiltration unit for removal of acetone, Air & Waste Management Association Conference & Xhibition.
20. Apel, W. A., Barreet, K. B. (1994). Removal of gasoline vapors from air streams by biofiltration. Journal of the American Chemical Society, 142-159.
21. Bohn, H. L. (1992). Consider biofiltration for decontaminating gases, Chem. Eng. Prog., 88(4), 34~41.
22. Devinny, J. S., Deshusses, M. A., and Webster, T. S. (1999). Biofiltration for air pollution control, Lewis Publishers, USA.
23. Devinny, J. S., Hodge, D. S. (1995). Formation of acidic and ToxicIntermediates in overloaded ethanol biofilter. J. Air & Waste Manage. Assoc., 45, 125-131.
24. Ergas, S. J., Schroeder, E. D., Chang, D. P., & Morton, R. L. (1995). Control of volatile organic compound emissions using a compost biofilter, Water Environment Research, 67(5), 816-821.
25. Cheng, W. H.; Chu, F. S.; Liou, J. J.(2003), “Air- water interface equilibrium partitioning coefficients of aromatic hydrocarbons,” Atmospheric Environment, 37, 4807- 4815.
26. Cheng, W. H.; Chou, M. S.; Perng, C. H.; Chu, F. S. (2004), “Determining the equilibrium partitioning coefficients of volatile organic compounds at an air-water interface,” Chemosphere, 54, 935- 942.
電子全文 Fulltext
本電子全文僅授權使用者為學術研究之目的,進行個人非營利性質之檢索、閱讀、列印。請遵守中華民國著作權法之相關規定,切勿任意重製、散佈、改作、轉貼、播送,以免觸法。
論文使用權限 Thesis access permission:自定論文開放時間 user define
開放時間 Available:
校內 Campus: 已公開 available
校外 Off-campus: 已公開 available


紙本論文 Printed copies
紙本論文的公開資訊在102學年度以後相對較為完整。如果需要查詢101學年度以前的紙本論文公開資訊,請聯繫圖資處紙本論文服務櫃台。如有不便之處敬請見諒。
開放時間 available 已公開 available

QR Code