污染氣體的生物處理ppt課件

1、污染氣體的生物處理;n 人類生產(chǎn)及生活中的燃料燃燒人類生產(chǎn)及生活中的燃料燃燒 n 生產(chǎn)活動，例如化工、冶金、生物制品、屠宰、污水處理及垃圾處理生產(chǎn)活動，例如化工、冶金、生物制品、屠宰、污水處理及垃圾處理等工廠所產(chǎn)生的廢氣。等工廠所產(chǎn)生的廢氣。 ;n 廢氣處理是環(huán)境污染控制的一個重要方面。廢氣處理方法：廢氣處理方法：理化法：目前主要采用的方法，如燃燒、理化法：目前主要采用的方法，如燃燒、 吸吸附、吸收和還原等。工藝或設(shè)備較復(fù)雜，運附、吸收和還原等。工藝或設(shè)備較復(fù)雜，運行費用較高；用于處理某些惡臭廢氣時，效行費用較高；用于處理某些惡臭廢氣時，效果不甚理想。果不甚理想。生物法：具有處理效率較高、適應(yīng)

2、性較廣、工生物法：具有處理效率較高、適應(yīng)性較廣、工藝較簡單以及費用較省等優(yōu)點。藝較簡單以及費用較省等優(yōu)點。;第一節(jié) 廢氣的生物反應(yīng)器處理 n 廢氣的微生物處理于廢氣的微生物處理于1957年在美國獲得專利，但到年在美國獲得專利，但到1970年代才開始引年代才開始引起重視，直到起重視，直到1980年代才在德國、日本、荷蘭等國家有相當(dāng)數(shù)量工業(yè)年代才在德國、日本、荷蘭等國家有相當(dāng)數(shù)量工業(yè)規(guī)模的各類生物凈化裝置投入運行。規(guī)模的各類生物凈化裝置投入運行。n 廢氣生物反應(yīng)器處理對許多一般性的空氣污染物的去除率可達(dá)到廢氣生物反應(yīng)器處理對許多一般性的空氣污染物的去除率可達(dá)到90以上。以上。 ;一、廢氣生物處理的

3、特點1.廢氣或尾氣廢氣或尾氣(waste gas，off-gas)在生物反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行。在生物反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行。2.揮發(fā)性有機(jī)化合物揮發(fā)性有機(jī)化合物 (volatile organic compounds，VOCs)以及其它以及其它有毒或有臭味的氣體，如有毒或有臭味的氣體，如NH3和和H2S等。等。3.化工、制藥、電鍍、噴漆、印刷等行業(yè)產(chǎn)生的有害污染物化工、制藥、電鍍、噴漆、印刷等行業(yè)產(chǎn)生的有害污染物(hazardous air pollutants，HAPs)以及廢水處理廠、堆肥廠、垃圾以及廢水處理廠、堆肥廠、垃圾填埋廠產(chǎn)生惡臭填埋廠產(chǎn)生惡臭(odor)等。等。 ;2.去除效率高去除效率高 3.一

4、般的空氣污染物去除效率超過一般的空氣污染物去除效率超過90。4.投資少，運行費用低投資少，運行費用低 5.不需要投入額外的化學(xué)品不需要投入額外的化學(xué)品;6.化學(xué)法則需加催化劑和氧化劑等，如次氯酸鹽、過氧化氫、二氧化化學(xué)法則需加催化劑和氧化劑等，如次氯酸鹽、過氧化氫、二氧化氯等。氯等。;4.污染少污染少 5.生物處理的產(chǎn)物是生物量，很容易處理。生物處理的產(chǎn)物是生物量，很容易處理。6.耗能低耗能低7.生物反應(yīng)在常溫常壓下進(jìn)行，能量來自微生物利用生物反應(yīng)在常溫常壓下進(jìn)行，能量來自微生物利用VOCs成分本身成分本身產(chǎn)生的能量。產(chǎn)生的能量。8.生物處理法消耗的動力只是污染氣體進(jìn)入生物處理法消耗的動力只是

5、污染氣體進(jìn)入9. 處理系統(tǒng)時所消耗的能量處理系統(tǒng)時所消耗的能量(正壓送風(fēng)或負(fù)壓引風(fēng)正壓送風(fēng)或負(fù)壓引風(fēng))。;1. 水溶性強(qiáng)水溶性強(qiáng) 2. 兼具有蒸汽壓低、亨利定律常數(shù)低的兼具有蒸汽壓低、亨利定律常數(shù)低的特點，向介質(zhì)表面微生物膜擴(kuò)散速率特點，向介質(zhì)表面微生物膜擴(kuò)散速率高；高；3. 主要有無機(jī)物如主要有無機(jī)物如H2S和和NH3等、醇類、等、醇類、醛類、酮類以及簡單芳烴醛類、酮類以及簡單芳烴(如如BTEX)等有機(jī)物。等有機(jī)物。v適宜處理的污染氣體應(yīng)具有的特點：;2. 易降解易降解 3. 分子被吸附在生物膜上必需被降解，分子被吸附在生物膜上必需被降解，否則將導(dǎo)致污染物濃度增高，毒害生否則將導(dǎo)致污染物濃度

6、增高，毒害生物膜或影響傳質(zhì)，降低生物濾器效率，物膜或影響傳質(zhì)，降低生物濾器效率，或使處理完全失敗?；蚴固幚硗耆　?; 二、廢氣生物處理的基本形式u根據(jù)介質(zhì)性質(zhì)不同，分為：根據(jù)介質(zhì)性質(zhì)不同，分為：u生物洗滌生物洗滌(bioscrubbing)u生物洗滌器生物洗滌器(bioscrubber)內(nèi)是液態(tài)介質(zhì)。內(nèi)是液態(tài)介質(zhì)。 u生物濾過生物濾過(biofiltration)u生物濾過采用是固態(tài)介質(zhì)生物濾過采用是固態(tài)介質(zhì)u生物濾池生物濾池(biofilters)u生物滴濾池生物滴濾池(biotrickling filters); 1 1生物濾池生物濾池n生物濾池內(nèi)的固態(tài)介質(zhì)是一些天然材生物濾池內(nèi)的固態(tài)

7、介質(zhì)是一些天然材料，常用的固體顆粒有土壤和堆肥，料，常用的固體顆粒有土壤和堆肥，這些材料為微生物的附著和生長提供這些材料為微生物的附著和生長提供表面，微生物可以吸收廢氣中的污染表面，微生物可以吸收廢氣中的污染物將其轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)。物將其轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)。;n微生物濾池適用于處理肉類加工廠、微生物濾池適用于處理肉類加工廠、動物飼養(yǎng)場、污水處理廠和堆肥廠等動物飼養(yǎng)場、污水處理廠和堆肥廠等處產(chǎn)生的廢氣。處產(chǎn)生的廢氣。n這類廢氣的主要特點是濃度不高，但這類廢氣的主要特點是濃度不高，但帶有強(qiáng)烈的臭味。帶有強(qiáng)烈的臭味。;z濾料的選擇 堆肥堆肥 原料常用污水處理廠污泥、有機(jī)垃圾和畜原料常用污水處理廠污泥、有機(jī)

8、垃圾和畜糞以及植物凋落物。糞以及植物凋落物。 須篩選，濾層要均勻、疏松，空隙率須篩選，濾層要均勻、疏松，空隙率40，濾，濾料須保持濕潤，濾層含水量不低于料須保持濕潤，濾層含水量不低于40，但不能，但不能有積水。濾層保持適當(dāng)?shù)臏囟?。有積水。濾層保持適當(dāng)?shù)臏囟取?土壤土壤 腐殖土為好，其它土質(zhì)需要改良，有效厚腐殖土為好，其它土質(zhì)需要改良，有效厚度不應(yīng)小于度不應(yīng)小于50cm， 土壤水分土壤水分4070， 草炭草炭 其通氣性能良好，適于微生物生長，除臭其通氣性能良好，適于微生物生長，除臭效果比用土壤好。效果比用土壤好。;2 2生物滴濾池n 生物滴濾池主要由箱體、生物活性床層、噴水器等組成。生物滴濾池主

9、要由箱體、生物活性床層、噴水器等組成。n 廢氣經(jīng)過預(yù)處理室去除顆粒物和增濕后進(jìn)入濾床底部。廢氣經(jīng)過預(yù)處理室去除顆粒物和增濕后進(jìn)入濾床底部。n 濾料使用人工材料，如陶瓷、塑料或金屬等，使用顆粒狀或有空隙的濾料使用人工材料，如陶瓷、塑料或金屬等，使用顆粒狀或有空隙的材料，床層厚度一般在材料，床層厚度一般在0.51.0m，依需要而定。，依需要而定。;u優(yōu)點：優(yōu)點：u濾料重量輕、空隙大、表面積大、廢濾料重量輕、空隙大、表面積大、廢氣和介質(zhì)接觸時間短氣和介質(zhì)接觸時間短(幾秒鐘幾秒鐘)，處理效，處理效率高，同時濾料不需更換。率高，同時濾料不需更換。u處理的濃度處理的濃度100mg/m35g/m3，流量，流

10、量550000m3/h。 ;u運用n 微生物過濾床已成功地用于化工廠、食品廠、污水泵站等方面的廢氣微生物過濾床已成功地用于化工廠、食品廠、污水泵站等方面的廢氣凈化和脫臭。凈化和脫臭。n 污染物包括硫化氫、二硫化碳、苯乙烯、甲苯、丙烷、異丁烷、苯酚、污染物包括硫化氫、二硫化碳、苯乙烯、甲苯、丙烷、異丁烷、苯酚、乙醇、四氫呋喃、環(huán)已酮、甲基乙基甲酮等。乙醇、四氫呋喃、環(huán)已酮、甲基乙基甲酮等。 ; 3生物洗滌n 生物洗滌裝置一般由洗滌器和生物反應(yīng)器兩部分組成，吸收器和生生物洗滌裝置一般由洗滌器和生物反應(yīng)器兩部分組成，吸收器和生物反應(yīng)器分開設(shè)置。物反應(yīng)器分開設(shè)置。n 吸收主要是物理溶解過程，采用的吸收

11、設(shè)備有噴淋塔、篩板塔、鼓吸收主要是物理溶解過程，采用的吸收設(shè)備有噴淋塔、篩板塔、鼓泡塔等，吸收過程進(jìn)行很快，水在吸收設(shè)備中的停留時間僅約幾秒泡塔等，吸收過程進(jìn)行很快，水在吸收設(shè)備中的停留時間僅約幾秒鐘；鐘；;生物洗滌裝置 ; 三、生物法處理廢氣的機(jī)理n生物反應(yīng)器處理廢氣一般經(jīng)歷以下三個階段：生物反應(yīng)器處理廢氣一般經(jīng)歷以下三個階段： n溶解過程溶解過程 n廢氣與水或固相表面的水膜接觸，污染物溶于水中成為液相中的分廢氣與水或固相表面的水膜接觸，污染物溶于水中成為液相中的分子或離子，這一過程是物理過程，符合亨利定律。子或離子，這一過程是物理過程，符合亨利定律。 ;2.吸著過程n 溶于水中的污染物被微

12、生物吸附、吸收，污染物從水中轉(zhuǎn)入微生溶于水中的污染物被微生物吸附、吸收，污染物從水中轉(zhuǎn)入微生物體內(nèi)。作為吸收劑的水被再生復(fù)原，繼而再用以溶解新的廢氣物體內(nèi)。作為吸收劑的水被再生復(fù)原，繼而再用以溶解新的廢氣成分。成分。;3.生物降解過程u 進(jìn)入微生物細(xì)胞的污染物作為微生物生命活動的能源或養(yǎng)分被分解和進(jìn)入微生物細(xì)胞的污染物作為微生物生命活動的能源或養(yǎng)分被分解和利用，從而使污染物得以去除。利用，從而使污染物得以去除。u 烴類和其它有機(jī)物成分被氧化分解為烴類和其它有機(jī)物成分被氧化分解為CO2和和H2O，含硫還原性成分被，含硫還原性成分被氧化為氧化為S、SO42-，含氮成分被氧化分解成，含氮成分被氧化分

13、解成NH3，NO2-和和NO3-等。等。 ;u污染物轉(zhuǎn)移的三種可能情況(1)(1)氣流氣流吸附在有機(jī)介質(zhì)上吸附在有機(jī)介質(zhì)上在水相解析膨解在水相解析膨解生物降解生物降解(2)(2)氣流氣流在生物膜上直接吸附在生物膜上直接吸附生物降解生物降解(3)(3)氣流氣流在水相中溶解在水相中溶解生物降解生物降解; 四、處理廢氣的微生物n 多為混合微生物，由于：多為混合微生物，由于：n 含有多種成分的混合廢氣，需要多種微生物分別降解；含有多種成分的混合廢氣，需要多種微生物分別降解；n 有的成分需要幾種微生物的相繼作用才能分解轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)，有的成分需要幾種微生物的相繼作用才能分解轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)，n 氨先經(jīng)硝化

14、細(xì)菌再經(jīng)反硝化作用細(xì)菌才能成為分子態(tài)氮；氨先經(jīng)硝化細(xì)菌再經(jīng)反硝化作用細(xì)菌才能成為分子態(tài)氮；; 四、處理廢氣的微生物一些難降解的成分要由幾種微生物聯(lián)合作用才能一些難降解的成分要由幾種微生物聯(lián)合作用才能被完全降解；被完全降解；鹵代有機(jī)化合物先經(jīng)厭氧微生物還原脫鹵，再被好鹵代有機(jī)化合物先經(jīng)厭氧微生物還原脫鹵，再被好氧微生物徹底分解；氧微生物徹底分解；工藝需要，盡管廢氣成分能夠被單一微生物分解，工藝需要，盡管廢氣成分能夠被單一微生物分解，但還需利用其它微生物，但還需利用其它微生物，在硫化氫氧化中，為了使自養(yǎng)型脫氮硫桿菌在硫化氫氧化中，為了使自養(yǎng)型脫氮硫桿菌(Thiobacillus denitrifi

15、cans)凝絮持留于反應(yīng)器內(nèi)，凝絮持留于反應(yīng)器內(nèi)，需與活性污泥中的異養(yǎng)型微生物需與活性污泥中的異養(yǎng)型微生物起共培養(yǎng)。起共培養(yǎng)。 ;紫紅紅球菌紫紅紅球菌(Rhodococcus rhodochrous);Rhodococcus rhodochrous CF 222; 五、廢氣生物處理的基本條件n 主要有水分，營養(yǎng)、溫度、氧氣主要有水分，營養(yǎng)、溫度、氧氣(有氧或無氧有氧或無氧)以及酸堿度等。以及酸堿度等。 n 1水水 分分n 微生物生命活動的必要成分；微生物生命活動的必要成分；n 吸收廢氣的溶劑。吸收廢氣的溶劑。n 采用土壤或堆肥等固態(tài)處理系統(tǒng)時，適宜的水分含量可保證氧與采用土壤或堆肥等固態(tài)處理系

16、統(tǒng)時，適宜的水分含量可保證氧與水分的供給。水分的供給。n 5070為適宜的含水量。為適宜的含水量。n 通常預(yù)處理需要加濕，防止濾料變干。通常預(yù)處理需要加濕，防止濾料變干。;2養(yǎng) 分n 廢氣可為微生物提供一定的養(yǎng)分，廢氣可為微生物提供一定的養(yǎng)分，VOCs可以提供碳源和能源，但是可以提供碳源和能源，但是需要適當(dāng)補足其它養(yǎng)分。需要適當(dāng)補足其它養(yǎng)分。n 不同的處理工藝對養(yǎng)分控制有差異，例如生物滴濾池補充營養(yǎng)鹽十分不同的處理工藝對養(yǎng)分控制有差異，例如生物滴濾池補充營養(yǎng)鹽十分重要，但是堆肥生物濾池補給營養(yǎng)鹽的次數(shù)可以減少，一年補給二次重要，但是堆肥生物濾池補給營養(yǎng)鹽的次數(shù)可以減少，一年補給二次即可。即可。

17、;3溫 度n 廢氣生物處理多用中溫條件廢氣生物處理多用中溫條件(2535)，少用高溫。，少用高溫。n 土壤或堆肥處理廢氣時通常采用自然溫度，如果微生物分解基質(zhì)放熱土壤或堆肥處理廢氣時通常采用自然溫度，如果微生物分解基質(zhì)放熱造成溫度過高則需采取降溫措施。造成溫度過高則需采取降溫措施。;4氧氣n 廢氣處理多用異養(yǎng)型好氧微生物；廢氣處理多用異養(yǎng)型好氧微生物；n 氧的供給量與供給方式對處理效率的影響很大，微生物數(shù)量、基質(zhì)濃氧的供給量與供給方式對處理效率的影響很大，微生物數(shù)量、基質(zhì)濃度和溫度等因素也會影響供氧。度和溫度等因素也會影響供氧。n 少數(shù)厭氧條件，例如著色菌處理硫化氫，則需控制無氧條件，以氨氣少

18、數(shù)厭氧條件，例如著色菌處理硫化氫，則需控制無氧條件，以氨氣取代反應(yīng)系統(tǒng)的氧氣。取代反應(yīng)系統(tǒng)的氧氣。 ;5、酸堿度n 以中性或微堿性為宜。以中性或微堿性為宜。n 廢氣生物處理中的細(xì)菌多數(shù)適應(yīng)于中性至微堿性環(huán)境，只有少數(shù)廢氣生物處理中的細(xì)菌多數(shù)適應(yīng)于中性至微堿性環(huán)境，只有少數(shù)種類對酸堿度要求比較特殊，種類對酸堿度要求比較特殊，n 例如氧化硫硫桿菌最適例如氧化硫硫桿菌最適pH為為2.62.8，最低為，最低為pH1.0，最高為，最高為pH4.06.0。 ;第二節(jié) 惡臭的原位處理一、惡臭污染物和污染源一、惡臭污染物和污染源 惡臭污染物惡臭污染物(odor pollutants)指一切刺指一切刺激嗅覺器官

19、引起人們不愉快及損害生激嗅覺器官引起人們不愉快及損害生化環(huán)境的氣體物質(zhì)?；h(huán)境的氣體物質(zhì)。;第二節(jié) 惡臭的原位處理n畜禽場是重要的污染源畜禽場是重要的污染源nONeil和和Phillips從養(yǎng)豬場中分離鑒定從養(yǎng)豬場中分離鑒定到到160種化合物，主要成分有氨、胺、種化合物，主要成分有氨、胺、含硫化合物、揮發(fā)性脂肪酸、吲哚類、含硫化合物、揮發(fā)性脂肪酸、吲哚類、糞臭類、酚類、醇類和羰基類化合物。糞臭類、酚類、醇類和羰基類化合物。 ;我國規(guī)定的惡臭污染物 (GBl4554-93) (GBl4554-93);二、惡臭的控制 熄滅，如對垃圾和食品加工廠的殘渣等可燃性熄滅，如對垃圾和食品加工廠的殘渣等可燃性

20、物質(zhì)焚燒；物質(zhì)焚燒；氧化，氧化劑有臭氧、氯氣和高錳酸鉀等；氧化，氧化劑有臭氧、氯氣和高錳酸鉀等；吸附，吸附劑有活性炭、硅膠、活性氧化鋁等；吸附，吸附劑有活性炭、硅膠、活性氧化鋁等；酸堿處理，稀酸處理堿性惡臭物質(zhì)酸堿處理，稀酸處理堿性惡臭物質(zhì)(如三甲胺如三甲胺)，稀堿處理酸性惡臭物質(zhì)稀堿處理酸性惡臭物質(zhì)(如硫化氫如硫化氫)：生物氧化，利用生物酶的催化氧化作用；生物氧化，利用生物酶的催化氧化作用；掩蔽，不便處理的低濃度臭氣施放有香氣的物掩蔽，不便處理的低濃度臭氣施放有香氣的物質(zhì)來掩蔽臭氣，如果濃度太高則不起作用。質(zhì)來掩蔽臭氣，如果濃度太高則不起作用。 ;畜禽飼養(yǎng)場惡臭的控制 1日糧設(shè)計與惡臭控制日糧設(shè)計與惡臭控制 2飼料添加劑的應(yīng)用飼料添加劑的應(yīng)用(1)酶制劑酶制劑 (2)抗生素抗生素 (3)益生菌益生菌(pro