教學(xué)課件 10th污染氣體的生物處理教程

污染氣體的生物處理污染氣體的生物處理廢氣主要來(lái)源人類生產(chǎn)及生活中的燃料燃燒生產(chǎn)活動(dòng)，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。廢氣主要來(lái)源人類生產(chǎn)及生活中的燃料燃燒廣州、深圳、上海、南京、蘇州、天津等大城市的灰霾天數(shù)已占全年的30％至50％PM2.5：不及發(fā)絲的1/20甚至能滲入血液。含多種有毒有害物質(zhì)，由于個(gè)頭太小，能穿過(guò)鼻腔中的鼻纖毛，直接進(jìn)入肺部，甚至滲進(jìn)血液，從而引發(fā)包括心臟病、動(dòng)脈硬化、肺部硬化、肺癌、哮喘等各種疾病。廣州、深圳、上海、南京、蘇州、天津等大城市的灰霾天數(shù)已占全年廢氣的處理廢氣處理是環(huán)境污染控制的一個(gè)重要方面。廢氣處理方法：理化法：目前主要采用的方法，如燃燒、吸附、吸收和還原等。工藝或設(shè)備較復(fù)雜，運(yùn)行費(fèi)用較高；用于處理某些惡臭廢氣時(shí)，效果不甚理想。生物法：具有處理效率較高、適應(yīng)性較廣、工藝較簡(jiǎn)單以及費(fèi)用較省等優(yōu)點(diǎn)。廢氣的處理廢氣處理是環(huán)境污染控制的一個(gè)重要方面。廢氣處理方廢氣的微生物處理于1957年在美國(guó)獲得專利，但到1970年代才開始引起重視，直到1980年代才在德國(guó)、日本、荷蘭等國(guó)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(yùn)行。廢氣生物反應(yīng)器處理對(duì)許多一般性的空氣污染物的去除率可達(dá)到90％以上。第一節(jié)廢氣的生物反應(yīng)器處理廢氣的微生物處理于1957年在美國(guó)獲得專利，但到1970年代一、廢氣生物處理的特點(diǎn)廢氣或尾氣(wastegas，off-gas)在生物反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行。揮發(fā)性有機(jī)化合物(volatileorganiccompounds，VOCs)以及其它有毒或有臭味的氣體，如NH3和H2S等?；?、制藥、電鍍、噴漆、印刷等行業(yè)產(chǎn)生的有害污染物(hazardousairpollutants，HAPs)以及廢水處理廠、堆肥廠、垃圾填埋廠產(chǎn)生惡臭(odor)等。一、廢氣生物處理的特點(diǎn)廢氣或尾氣(wastegas，off去除效率高一般的空氣污染物去除效率超過(guò)90％。投資少，運(yùn)行費(fèi)用低不需要投入額外的化學(xué)品;化學(xué)法則需加催化劑和氧化劑等，如次氯酸鹽、過(guò)氧化氫、二氧化氯等。去除效率高污染少生物處理的產(chǎn)物是生物量，很容易處理。5、耗能低生物反應(yīng)在常溫常壓下進(jìn)行，能量來(lái)自微生物利用VOCs成分本身產(chǎn)生的能量。生物處理法消耗的動(dòng)力只是污染氣體進(jìn)入處理系統(tǒng)時(shí)所消耗的能量(正壓送風(fēng)或負(fù)壓引風(fēng))。污染少水溶性強(qiáng)

兼具有蒸汽壓低、亨利定律常數(shù)低的特點(diǎn)，向介質(zhì)表面微生物膜擴(kuò)散速率高；主要有無(wú)機(jī)物如H2S和NH3等、醇類、醛類、酮類以及簡(jiǎn)單芳烴(如BTEX)等有機(jī)物。適宜處理的污染氣體應(yīng)具有的特點(diǎn)：水溶性強(qiáng)適宜處理的污染氣體應(yīng)具有的特點(diǎn)：易降解

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，毒害生物膜或影響傳質(zhì)，降低生物濾器效率，或使處理完全失敗。易降解

二、廢氣生物處理的基本形式根據(jù)介質(zhì)性質(zhì)不同，分為：生物洗滌(bioscrubbing)生物洗滌器(bioscrubber)內(nèi)是液態(tài)介質(zhì)。生物濾過(guò)(biofiltration)生物濾過(guò)采用是固態(tài)介質(zhì)生物濾池(biofilters)生物滴濾池(biotricklingfilters)二、廢氣生物處理的基本形式根據(jù)介質(zhì)性質(zhì)不同，分為：1．生物濾池生物濾池內(nèi)的固態(tài)介質(zhì)是一些天然材料，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(zhǎng)提供表面，微生物可以吸收廢氣中的污染物將其轉(zhuǎn)化為無(wú)害物質(zhì)。1．生物濾池生物濾池內(nèi)的固態(tài)介質(zhì)是一些天然材料，常用的固體微生物濾池適用于處理肉類加工廠、動(dòng)物飼養(yǎng)場(chǎng)、污水處理廠和堆肥廠等處產(chǎn)生的廢氣。這類廢氣的主要特點(diǎn)是濃度不高，但帶有強(qiáng)烈的臭味。微生物濾池適用于處理肉類加工廠、動(dòng)物飼養(yǎng)場(chǎng)、污水處理廠和堆肥教學(xué)課件10th污染氣體的生物處理教程教學(xué)課件10th污染氣體的生物處理教程濾料的選擇堆肥原料常用污水處理廠污泥、有機(jī)垃圾和畜糞以及植物凋落物。須篩選，濾層要均勻、疏松，空隙率>40％，濾料須保持濕潤(rùn)，濾層含水量不低于40％，但不能有積水。濾層保持適當(dāng)?shù)臏囟?。土壤腐殖土為好，其它土質(zhì)需要改良，有效厚度不應(yīng)小于50cm，土壤水分40％~70％，草炭其通氣性能良好，適于微生物生長(zhǎng)，除臭效果比用土壤好。濾料的選擇堆肥原料常用污水處理廠污泥、有機(jī)垃圾和畜糞以及教學(xué)課件10th污染氣體的生物處理教程教學(xué)課件10th污染氣體的生物處理教程教學(xué)課件10th污染氣體的生物處理教程2．生物滴濾池生物滴濾池主要由箱體、生物活性床層、噴水器等組成。廢氣經(jīng)過(guò)預(yù)處理室去除顆粒物和增濕后進(jìn)入濾床底部。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0.5~1.0m，依需要而定。2．生物滴濾池生物滴濾池主要由箱體、生物活性床層、噴水器等組優(yōu)點(diǎn)：濾料重量輕、空隙大、表面積大、廢氣和介質(zhì)接觸時(shí)間短(幾秒鐘)，處理效率高，同時(shí)濾料不需更換。處理的濃度100mg/m3~5g/m3，流量5~50000m3/h。優(yōu)點(diǎn)：教學(xué)課件10th污染氣體的生物處理教程教學(xué)課件10th污染氣體的生物處理教程應(yīng)用微生物過(guò)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。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。應(yīng)用微生物過(guò)濾床已成功地用于化工廠、食品廠、污水泵站等方面的教學(xué)課件10th污染氣體的生物處理教程教學(xué)課件10th污染氣體的生物處理教程教學(xué)課件10th污染氣體的生物處理教程3．生物洗滌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。吸收主要是物理溶解過(guò)程，采用的吸收設(shè)備有噴淋塔、篩板塔、鼓泡塔等，吸收過(guò)程進(jìn)行很快，水在吸收設(shè)備中的停留時(shí)間僅約幾秒鐘；3．生物洗滌生物洗滌裝置一般由洗滌器和生物反應(yīng)器兩部分組成生物反應(yīng)的凈化過(guò)程較慢，吸收了揮發(fā)性氣體的廢水在反應(yīng)器中一般需要停留幾分鐘至十幾小時(shí)。生物反應(yīng)器中可進(jìn)行好氧處理，活性污泥法和生物膜法。生物反應(yīng)的凈化過(guò)程較慢，吸收了揮發(fā)性氣體的廢水在反應(yīng)器中一般教學(xué)課件10th污染氣體的生物處理教程循環(huán)廢水的利用可以直接進(jìn)入吸收器重復(fù)使用；經(jīng)過(guò)泥水分離后再重復(fù)使用。循環(huán)廢水的利用吸收液組成：微生物、營(yíng)養(yǎng)物和水；適合處理水溶性強(qiáng)的氣態(tài)污染物，如醇類、酯類、醛類和酮類等。污水處理廠剩余活性污泥配制混合液作為吸收劑可用于處理復(fù)合型臭氣，特別能脫除很難治理的焦臭。德國(guó)開發(fā)一套二級(jí)洗滌裝置，臭氣濃度由1.110-3降低至510-5，并且抗沖擊負(fù)荷。吸收液組成：生物洗滌裝置生物洗滌裝置清華大學(xué)-郝吉安院士課題組氯苯降解率90%以上清華大學(xué)-郝吉安院士課題組氯苯降解率90%以上

三、生物法處理廢氣的機(jī)理生物反應(yīng)器處理廢氣一般經(jīng)歷以下三個(gè)階段：溶解過(guò)程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(guò)程是物理過(guò)程，符合亨利定律。在等溫等壓下，某種氣體在溶液中的溶解度與液面上該氣體的平衡壓力成正比。這就是亨利定律三、生物法處理廢氣的機(jī)理生物反應(yīng)器處理廢氣一般經(jīng)歷以下三個(gè)吸著過(guò)程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成分。吸著過(guò)程溶于水中的污染物被微生物吸附、吸收，污染物從水中轉(zhuǎn)入生物降解過(guò)程進(jìn)入微生物細(xì)胞的污染物作為微生物生命活動(dòng)的能源或養(yǎng)分被分解和利用，從而使污染物得以去除。烴類和其它有機(jī)物成分被氧化分解為CO2和H2O，含硫還原性成分被氧化為S、SO42-，含氮成分被氧化分解成NH3，NO2-和NO3-等。生物降解過(guò)程進(jìn)入微生物細(xì)胞的污染物作為微生物生命活動(dòng)的能源或教學(xué)課件10th污染氣體的生物處理教程教學(xué)課件10th污染氣體的生物處理教程教學(xué)課件10th污染氣體的生物處理教程污染物轉(zhuǎn)移的三種可能情況(1)氣流→吸附在有機(jī)介質(zhì)上→在水相解析膨解→生物降解(2)氣流→在生物膜上直接吸附→生物降解(3)氣流→在水相中溶解→生物降解污染物轉(zhuǎn)移的三種可能情況(1)氣流→吸附在有機(jī)介質(zhì)上→在水相

四、處理廢氣的微生物多為混合微生物，因?yàn)椋孩俸卸喾N成分的混合廢氣，需要多種微生物分別降解；②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(wú)害物質(zhì)，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、處理廢氣的微生物多為混合微生物，因?yàn)椋?/p>

四、處理廢氣的微生物③一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；含氯有機(jī)化合物先經(jīng)厭氧微生物還原脫氯，再被好氧微生物徹底分解；④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，在硫化氫氧化中，為了使自養(yǎng)型脫氮硫桿菌(Thiobacillusdenitrificans)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—起共培養(yǎng)。四、處理廢氣的微生物③一些難降解的成分要由幾種微生物聯(lián)合作

五、廢氣生物處理的基本條件主要有水分，養(yǎng)分、溫度、氧氣(有氧或無(wú)氧)以及酸堿度等。1．水分微生物生命活動(dòng)的必要成分；吸收廢氣的溶劑。采用土壤或堆肥等固態(tài)處理系統(tǒng)時(shí)，適宜的水分含量可保證氧與水分的供給。50％~70％為適宜的含水量。通常預(yù)處理需要加濕，防止濾料變干。五、廢氣生物處理的基本條件主要有水分，養(yǎng)分、溫度、氧氣(有2．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，但是需要適當(dāng)補(bǔ)足其它養(yǎng)分。不同的處理工藝對(duì)養(yǎng)分控制有差異，例如生物滴濾池補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)鹽十分重要，但是堆肥生物濾池補(bǔ)給營(yíng)養(yǎng)鹽的次數(shù)可以減少，一年補(bǔ)給二次即可。2．養(yǎng)分廢氣可為微生物提供一定的養(yǎng)分，VOCs可以提供碳3．溫度廢氣生物處理多用中溫條件(25～35℃)，少用高溫。土壤或堆肥處理廢氣時(shí)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(guò)高則需采取降溫措施。3．溫度廢氣生物處理多用中溫條件(25～35℃)，少用高4．氧氣廢氣處理多用異養(yǎng)型好氧微生物；氧的供給量與供給方式對(duì)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(huì)影響供氧。少數(shù)厭氧條件，例如著色菌處理硫化氫，則需控制無(wú)氧條件，以氨氣取代反應(yīng)系統(tǒng)的氧氣。4．氧氣廢氣處理多用異養(yǎng)型好氧微生物；5、酸堿度以中性或微堿性為宜。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(duì)酸堿度要求比較特殊，例如氧化硫硫桿菌最適pH為2.6~2.8，最低為pH1.0，最高為pH4.0~6.0。5、酸堿度以中性或微堿性為宜。不同廢氣成分的生物降解能力工藝生物濾床生物洗滌反應(yīng)器處理效率>80%處理效率50%～80%處理效率<50%處理效率>50%

廢氣成分苯：甲苯混合二甲苯醇：甲醇丁醇醛：甲醛羧酸：丁酸胺：三甲基胺糠醛

氣味

無(wú)機(jī)物：氨酮：丙酮芳香烴：苯乙烯酰胺吡啶酯：乙酸乙酯酚：苯酚氯化苯酚硫醚：二甲基硫醚硫氰化物硫酚硫醇：甲硫醇無(wú)機(jī)物：H2S飽和烴：甲烷戊烷環(huán)烴：環(huán)己烷醚：乙醚

鹵化物：二氯甲烷三氯乙烷四氯乙烷硝基化合物二氧雜環(huán)乙烷醇:甲醇乙醇異丙醇乙二醇苯酚乙二醇醚酯：乙酸甲酯酮：丙酮醛：甲醛

有毒和較難生物降解的有機(jī)物不同廢氣成分的生物降解能力工藝生物濾床生物洗滌反應(yīng)器處理效率應(yīng)用生物濾床處理廢氣實(shí)例企業(yè)類別廢氣流量/（m3·h-1)a.建設(shè)形式，面積b.濾料（下層，上層）c.體積負(fù)荷廢氣組分進(jìn)氣濃度排放濃度處理效率木材加工油漆車間40000a.2個(gè)平面濾床，320m2b.樹根，腐殖樹皮c.33m3/(m3·h)TOC苯乙烯氣味550～650mg/m3200～250mg/m3～800GE/m3

30～100mg/m32～50mg/m360GE/m385%～95%80%～99%>92%制藥廠2000a.4層濾床，240m2b.樹根，腐殖樹皮c.24m3/(m3·h)TOC氣味2000mg/m31000GE/m31mg/m3約100GE/m3>99%90%塑料加工/油漆車間400a.中試設(shè)備，1.8m2b.腐殖樹皮c.100～250m3/(m3·h)TOC氣味600mg/m3800GE/m340mg/m3約90GE/m3>93%>89%堆肥發(fā)酵車間38000a.3個(gè)平面濾床，980m2b.樹根，腐殖樹皮c.30m3/(m3·h)氣味300000GE/m33000GE/m399%畜禽加工16000a.雙層濾床，240m2

b.樹根/鋸末，腐殖樹皮c.68m3/(m3·h)氣味60000GE/m3約100GE/m3>99%食品加工/廢水處理3000a.平面濾床，40m2b.植物堆肥c.75m3/(m3·h)氣味35000GE/m3約100GE/m3>99%氣味單位GE/（m3過(guò)濾體積·h）

應(yīng)用生物濾床處理廢氣實(shí)例企業(yè)類別廢氣流量a.建設(shè)形式，面積應(yīng)用生物洗提工藝處理廢氣實(shí)例企業(yè)類別廢氣流量/（m3·h-1）a.

建設(shè)形式b.活性污泥/固定床反應(yīng)器廢氣組分進(jìn)氣濃度排放濃度處理效率金屬加工/油漆車間55000a.2級(jí)逆流洗濾b.2個(gè)活性污泥反應(yīng)器TOC氣味約300mg/m31500GE/m3

約20mg/m3300～800GE/m393%50%～80%塑料加工/油漆車間1000a.2級(jí)逆流洗濾(中試裝置)b.淹沒(méi)式生物濾池TOC氣味丙酮乙醇約650mg/m3約800GE/m3約340mg/m3約230mg/m3約120mg/m3

約500GE/m3約70mg/m3約7mg/m381%37%>79%>97%發(fā)酵反應(yīng)器1100a.交叉流洗濾b.固定床反應(yīng)器TOC氣味42mg/m34400GE/m3未檢出1500GE/m3>99%65%應(yīng)用生物洗提工藝處理廢氣實(shí)例企業(yè)類別廢氣流量a.

建應(yīng)用實(shí)例——微生物脫硫

微生物脫硫技術(shù)是國(guó)外近幾年開發(fā)的一種新技術(shù)，國(guó)內(nèi)在這方面的實(shí)驗(yàn)研究也取得了一定進(jìn)展。該法常用的微生物是硫桿菌屬中的氧化亞鐵硫桿菌，這是一種典型的化能自養(yǎng)細(xì)菌．它可利用一種或多種還原態(tài)或部分還原態(tài)的硫化物為能源，并且還具有通過(guò)氧化Fe2+為Fe3+和不溶性金屬硫化物而獲得能量的能力，碳源為CO2，適宜pH值為2．0一2．2。由于該法具有成本低，耗能少，易操作等優(yōu)點(diǎn)．因而在含硫工業(yè)廢水(如NaSCN)和含H2S工業(yè)廢氣的處理中得到廣泛應(yīng)用。應(yīng)用實(shí)例——微生物脫硫微生物脫硫技術(shù)是國(guó)外近幾年開發(fā)的一種教學(xué)課件10th污染氣體的生物處理教程教學(xué)課件10th污染氣體的生物處理教程教學(xué)課件10th污染氣體的生物處理教程第二節(jié)惡臭的原位處理一、惡臭污染物和污染源惡臭污染物(odorpollutants)指一切刺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)。第二節(jié)惡臭的原位處理一、惡臭污染物和污染源第二節(jié)惡臭的原位處理畜禽場(chǎng)是重要的污染源O'Neil和Phillips從養(yǎng)豬場(chǎng)中分離鑒定到160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、糞臭類、酚類、醇類和羰基類化合物。

第二節(jié)惡臭的原位處理畜禽場(chǎng)是重要的污染源我國(guó)規(guī)定的惡臭污染物(GBl4554-93)氨、三甲胺、硫化氫、甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫醚、二硫化碳、苯乙烯。

惡臭物質(zhì)的發(fā)臭原因與分子結(jié)構(gòu)有關(guān)：如兩個(gè)烷基同硫結(jié)合時(shí)，就會(huì)變成二甲基硫醚和甲基乙基硫醚等帶有異臭的硫醚。若再改變某些化合物分子結(jié)構(gòu)中S的位置，其臭味的性質(zhì)也會(huì)改變。我國(guó)規(guī)定的惡臭污染物(GBl4554-93)氨、三甲胺、硫各種化合物分子結(jié)構(gòu)中的硫(=S)、巰基(-SH和硫氰基(-SCN)是形成惡臭的原子團(tuán)，通稱“發(fā)臭團(tuán)”。有些有機(jī)物如苯酚、甲醛、丙酮等，其分子結(jié)構(gòu)含有羥基、醛基、羰基和羧基，也散發(fā)各種臭味，起發(fā)臭團(tuán)的作用。各種化合物分子結(jié)構(gòu)中的硫(=S)、巰基(-SH和硫氰基(-S二、惡臭的控制①焚燒，如對(duì)垃圾和食品加工廠的殘?jiān)瓤扇夹晕镔|(zhì)焚燒；②氧化，氧化劑有臭氧、氯氣和高錳酸鉀等；③吸附，吸附劑有活性炭、硅膠、活性氧化鋁等；④酸堿處理，稀酸處理堿性惡臭物質(zhì)(如三甲胺)，稀堿處理酸性惡臭物質(zhì)(如硫化氫)：⑤生物氧化，利用生物酶的催化氧化作用；⑥掩蔽，不便處理的低濃度臭氣施放有香氣的物質(zhì)來(lái)掩蔽臭氣，如果濃度太高則不起作用。二、惡臭的控制①焚燒，如對(duì)垃圾和食品加工廠的殘?jiān)瓤扇夹晕镄笄蒿曫B(yǎng)場(chǎng)惡臭的控制

1．日糧設(shè)計(jì)與惡臭控制

2．飼料添加劑的應(yīng)用(1)酶制劑(2)抗生素(3)益生菌(probiotics)(4)酸化劑

3．除臭劑(deodourant)的使用(1)化學(xué)除臭劑(chemicaldeodoulant)(2)生物除臭劑(biologicaldeodourant)畜禽飼養(yǎng)場(chǎng)惡臭的控制1．日糧設(shè)計(jì)與惡臭控制

三、惡臭的原位微生物處理產(chǎn)生惡臭的微生物多是一些動(dòng)物腸道細(xì)菌，包括埃希氏菌屬、擬桿菌屬、檸檬酸桿菌屬、假單胞菌屬和變形菌屬。微生物除臭機(jī)理：將惡臭物質(zhì)轉(zhuǎn)化為非惡臭物質(zhì)；利用惡臭物質(zhì)為細(xì)胞物質(zhì)。三、惡臭的原位微生物處理產(chǎn)生惡臭的微生物多是一些動(dòng)物腸道細(xì)原位微生物處理優(yōu)良菌種應(yīng)具備的特征(1)有分解含硫或含氨和有機(jī)酸等惡臭化合物的能力：(2)不產(chǎn)生含硫、含氨和有機(jī)酸等惡臭化合物；(3)能夠在不適宜的環(huán)境下存活并在適宜環(huán)境下快速繁殖；(4)能夠產(chǎn)生抗生素等抑菌物質(zhì)抑制和殺死有害微生物。原位微生物處理優(yōu)良菌種應(yīng)具備的特征(1)有分解含硫或含氨和有TypicalbiofilterinstallationTypicalbiofilterinstallation問(wèn)題：城市周邊的養(yǎng)殖場(chǎng)眾多，養(yǎng)殖過(guò)程中的禽畜糞便污染、欄舍清洗的污水排放和惡臭污染嚴(yán)重，請(qǐng)根據(jù)所學(xué)提出合理的微生物技術(shù)解決方案問(wèn)題：污染氣體的生物處理污染氣體的生物處理廢氣主要來(lái)源人類生產(chǎn)及生活中的燃料燃燒生產(chǎn)活動(dòng)，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。廢氣主要來(lái)源人類生產(chǎn)及生活中的燃料燃燒廣州、深圳、上海、南京、蘇州、天津等大城市的灰霾天數(shù)已占全年的30％至50％PM2.5：不及發(fā)絲的1/20甚至能滲入血液。含多種有毒有害物質(zhì)，由于個(gè)頭太小，能穿過(guò)鼻腔中的鼻纖毛，直接進(jìn)入肺部，甚至滲進(jìn)血液，從而引發(fā)包括心臟病、動(dòng)脈硬化、肺部硬化、肺癌、哮喘等各種疾病。廣州、深圳、上海、南京、蘇州、天津等大城市的灰霾天數(shù)已占全年廢氣的處理廢氣處理是環(huán)境污染控制的一個(gè)重要方面。廢氣處理方法：理化法：目前主要采用的方法，如燃燒、吸附、吸收和還原等。工藝或設(shè)備較復(fù)雜，運(yùn)行費(fèi)用較高；用于處理某些惡臭廢氣時(shí)，效果不甚理想。生物法：具有處理效率較高、適應(yīng)性較廣、工藝較簡(jiǎn)單以及費(fèi)用較省等優(yōu)點(diǎn)。廢氣的處理廢氣處理是環(huán)境污染控制的一個(gè)重要方面。廢氣處理方廢氣的微生物處理于1957年在美國(guó)獲得專利，但到1970年代才開始引起重視，直到1980年代才在德國(guó)、日本、荷蘭等國(guó)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(yùn)行。廢氣生物反應(yīng)器處理對(duì)許多一般性的空氣污染物的去除率可達(dá)到90％以上。第一節(jié)廢氣的生物反應(yīng)器處理廢氣的微生物處理于1957年在美國(guó)獲得專利，但到1970年代一、廢氣生物處理的特點(diǎn)廢氣或尾氣(wastegas，off-gas)在生物反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行。揮發(fā)性有機(jī)化合物(volatileorganiccompounds，VOCs)以及其它有毒或有臭味的氣體，如NH3和H2S等?；?、制藥、電鍍、噴漆、印刷等行業(yè)產(chǎn)生的有害污染物(hazardousairpollutants，HAPs)以及廢水處理廠、堆肥廠、垃圾填埋廠產(chǎn)生惡臭(odor)等。一、廢氣生物處理的特點(diǎn)廢氣或尾氣(wastegas，off去除效率高一般的空氣污染物去除效率超過(guò)90％。投資少，運(yùn)行費(fèi)用低不需要投入額外的化學(xué)品;化學(xué)法則需加催化劑和氧化劑等，如次氯酸鹽、過(guò)氧化氫、二氧化氯等。去除效率高污染少生物處理的產(chǎn)物是生物量，很容易處理。5、耗能低生物反應(yīng)在常溫常壓下進(jìn)行，能量來(lái)自微生物利用VOCs成分本身產(chǎn)生的能量。生物處理法消耗的動(dòng)力只是污染氣體進(jìn)入處理系統(tǒng)時(shí)所消耗的能量(正壓送風(fēng)或負(fù)壓引風(fēng))。污染少水溶性強(qiáng)

兼具有蒸汽壓低、亨利定律常數(shù)低的特點(diǎn)，向介質(zhì)表面微生物膜擴(kuò)散速率高；主要有無(wú)機(jī)物如H2S和NH3等、醇類、醛類、酮類以及簡(jiǎn)單芳烴(如BTEX)等有機(jī)物。適宜處理的污染氣體應(yīng)具有的特點(diǎn)：水溶性強(qiáng)適宜處理的污染氣體應(yīng)具有的特點(diǎn)：易降解

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，毒害生物膜或影響傳質(zhì)，降低生物濾器效率，或使處理完全失敗。易降解

二、廢氣生物處理的基本形式根據(jù)介質(zhì)性質(zhì)不同，分為：生物洗滌(bioscrubbing)生物洗滌器(bioscrubber)內(nèi)是液態(tài)介質(zhì)。生物濾過(guò)(biofiltration)生物濾過(guò)采用是固態(tài)介質(zhì)生物濾池(biofilters)生物滴濾池(biotricklingfilters)二、廢氣生物處理的基本形式根據(jù)介質(zhì)性質(zhì)不同，分為：1．生物濾池生物濾池內(nèi)的固態(tài)介質(zhì)是一些天然材料，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(zhǎng)提供表面，微生物可以吸收廢氣中的污染物將其轉(zhuǎn)化為無(wú)害物質(zhì)。1．生物濾池生物濾池內(nèi)的固態(tài)介質(zhì)是一些天然材料，常用的固體微生物濾池適用于處理肉類加工廠、動(dòng)物飼養(yǎng)場(chǎng)、污水處理廠和堆肥廠等處產(chǎn)生的廢氣。這類廢氣的主要特點(diǎn)是濃度不高，但帶有強(qiáng)烈的臭味。微生物濾池適用于處理肉類加工廠、動(dòng)物飼養(yǎng)場(chǎng)、污水處理廠和堆肥教學(xué)課件10th污染氣體的生物處理教程教學(xué)課件10th污染氣體的生物處理教程濾料的選擇堆肥原料常用污水處理廠污泥、有機(jī)垃圾和畜糞以及植物凋落物。須篩選，濾層要均勻、疏松，空隙率>40％，濾料須保持濕潤(rùn)，濾層含水量不低于40％，但不能有積水。濾層保持適當(dāng)?shù)臏囟?。土壤腐殖土為好，其它土質(zhì)需要改良，有效厚度不應(yīng)小于50cm，土壤水分40％~70％，草炭其通氣性能良好，適于微生物生長(zhǎng)，除臭效果比用土壤好。濾料的選擇堆肥原料常用污水處理廠污泥、有機(jī)垃圾和畜糞以及教學(xué)課件10th污染氣體的生物處理教程教學(xué)課件10th污染氣體的生物處理教程教學(xué)課件10th污染氣體的生物處理教程2．生物滴濾池生物滴濾池主要由箱體、生物活性床層、噴水器等組成。廢氣經(jīng)過(guò)預(yù)處理室去除顆粒物和增濕后進(jìn)入濾床底部。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0.5~1.0m，依需要而定。2．生物滴濾池生物滴濾池主要由箱體、生物活性床層、噴水器等組優(yōu)點(diǎn)：濾料重量輕、空隙大、表面積大、廢氣和介質(zhì)接觸時(shí)間短(幾秒鐘)，處理效率高，同時(shí)濾料不需更換。處理的濃度100mg/m3~5g/m3，流量5~50000m3/h。優(yōu)點(diǎn)：教學(xué)課件10th污染氣體的生物處理教程教學(xué)課件10th污染氣體的生物處理教程應(yīng)用微生物過(guò)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。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。應(yīng)用微生物過(guò)濾床已成功地用于化工廠、食品廠、污水泵站等方面的教學(xué)課件10th污染氣體的生物處理教程教學(xué)課件10th污染氣體的生物處理教程教學(xué)課件10th污染氣體的生物處理教程3．生物洗滌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。吸收主要是物理溶解過(guò)程，采用的吸收設(shè)備有噴淋塔、篩板塔、鼓泡塔等，吸收過(guò)程進(jìn)行很快，水在吸收設(shè)備中的停留時(shí)間僅約幾秒鐘；3．生物洗滌生物洗滌裝置一般由洗滌器和生物反應(yīng)器兩部分組成生物反應(yīng)的凈化過(guò)程較慢，吸收了揮發(fā)性氣體的廢水在反應(yīng)器中一般需要停留幾分鐘至十幾小時(shí)。生物反應(yīng)器中可進(jìn)行好氧處理，活性污泥法和生物膜法。生物反應(yīng)的凈化過(guò)程較慢，吸收了揮發(fā)性氣體的廢水在反應(yīng)器中一般教學(xué)課件10th污染氣體的生物處理教程循環(huán)廢水的利用可以直接進(jìn)入吸收器重復(fù)使用；經(jīng)過(guò)泥水分離后再重復(fù)使用。循環(huán)廢水的利用吸收液組成：微生物、營(yíng)養(yǎng)物和水；適合處理水溶性強(qiáng)的氣態(tài)污染物，如醇類、酯類、醛類和酮類等。污水處理廠剩余活性污泥配制混合液作為吸收劑可用于處理復(fù)合型臭氣，特別能脫除很難治理的焦臭。德國(guó)開發(fā)一套二級(jí)洗滌裝置，臭氣濃度由1.110-3降低至510-5，并且抗沖擊負(fù)荷。吸收液組成：生物洗滌裝置生物洗滌裝置清華大學(xué)-郝吉安院士課題組氯苯降解率90%以上清華大學(xué)-郝吉安院士課題組氯苯降解率90%以上

三、生物法處理廢氣的機(jī)理生物反應(yīng)器處理廢氣一般經(jīng)歷以下三個(gè)階段：溶解過(guò)程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(guò)程是物理過(guò)程，符合亨利定律。在等溫等壓下，某種氣體在溶液中的溶解度與液面上該氣體的平衡壓力成正比。這就是亨利定律三、生物法處理廢氣的機(jī)理生物反應(yīng)器處理廢氣一般經(jīng)歷以下三個(gè)吸著過(guò)程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成分。吸著過(guò)程溶于水中的污染物被微生物吸附、吸收，污染物從水中轉(zhuǎn)入生物降解過(guò)程進(jìn)入微生物細(xì)胞的污染物作為微生物生命活動(dòng)的能源或養(yǎng)分被分解和利用，從而使污染物得以去除。烴類和其它有機(jī)物成分被氧化分解為CO2和H2O，含硫還原性成分被氧化為S、SO42-，含氮成分被氧化分解成NH3，NO2-和NO3-等。生物降解過(guò)程進(jìn)入微生物細(xì)胞的污染物作為微生物生命活動(dòng)的能源或教學(xué)課件10th污染氣體的生物處理教程教學(xué)課件10th污染氣體的生物處理教程教學(xué)課件10th污染氣體的生物處理教程污染物轉(zhuǎn)移的三種可能情況(1)氣流→吸附在有機(jī)介質(zhì)上→在水相解析膨解→生物降解(2)氣流→在生物膜上直接吸附→生物降解(3)氣流→在水相中溶解→生物降解污染物轉(zhuǎn)移的三種可能情況(1)氣流→吸附在有機(jī)介質(zhì)上→在水相

四、處理廢氣的微生物多為混合微生物，因?yàn)椋孩俸卸喾N成分的混合廢氣，需要多種微生物分別降解；②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(wú)害物質(zhì)，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、處理廢氣的微生物多為混合微生物，因?yàn)椋?/p>

四、處理廢氣的微生物③一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；含氯有機(jī)化合物先經(jīng)厭氧微生物還原脫氯，再被好氧微生物徹底分解；④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，在硫化氫氧化中，為了使自養(yǎng)型脫氮硫桿菌(Thiobacillusdenitrificans)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—起共培養(yǎng)。四、處理廢氣的微生物③一些難降解的成分要由幾種微生物聯(lián)合作

五、廢氣生物處理的基本條件主要有水分，養(yǎng)分、溫度、氧氣(有氧或無(wú)氧)以及酸堿度等。1．水分微生物生命活動(dòng)的必要成分；吸收廢氣的溶劑。采用土壤或堆肥等固態(tài)處理系統(tǒng)時(shí)，適宜的水分含量可保證氧與水分的供給。50％~70％為適宜的含水量。通常預(yù)處理需要加濕，防止濾料變干。五、廢氣生物處理的基本條件主要有水分，養(yǎng)分、溫度、氧氣(有2．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，但是需要適當(dāng)補(bǔ)足其它養(yǎng)分。不同的處理工藝對(duì)養(yǎng)分控制有差異，例如生物滴濾池補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)鹽十分重要，但是堆肥生物濾池補(bǔ)給營(yíng)養(yǎng)鹽的次數(shù)可以減少，一年補(bǔ)給二次即可。2．養(yǎng)分廢氣可為微生物提供一定的養(yǎng)分，VOCs可以提供碳3．溫度廢氣生物處理多用中溫條件(25～35℃)，少用高溫。土壤或堆肥處理廢氣時(shí)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(guò)高則需采取降溫措施。3．溫度廢氣生物處理多用中溫條件(25～35℃)，少用高4．氧氣廢氣處理多用異養(yǎng)型好氧微生物；氧的供給量與供給方式對(duì)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(huì)影響供氧。少數(shù)厭氧條件，例如著色菌處理硫化氫，則需控制無(wú)氧條件，以氨氣取代反應(yīng)系統(tǒng)的氧氣。4．氧氣廢氣處理多用異養(yǎng)型好氧微生物；5、酸堿度以中性或微堿性為宜。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(duì)酸堿度要求比較特殊，例如氧化硫硫桿菌最適pH為2.6~2.8，最低為pH1.0，最高為pH4.0~6.0。5、酸堿度以中性或微堿性為宜。不同廢氣成分的生物降解能力工藝生物濾床生物洗滌反應(yīng)器處理效率>80%處理效率50%～80%處理效率<50%處理效率>50%

廢氣成分苯：甲苯混合二甲苯醇：甲醇丁醇醛：甲醛羧酸：丁酸胺：三甲基胺糠醛

氣味

無(wú)機(jī)物：氨酮：丙酮芳香烴：苯乙烯酰胺吡啶酯：乙酸乙酯酚：苯酚氯化苯酚硫醚：二甲基硫醚硫氰化物硫酚硫醇：甲硫醇無(wú)機(jī)物：H2S飽和烴：甲烷戊烷環(huán)烴：環(huán)己烷醚：乙醚

鹵化物：二氯甲烷三氯乙烷四氯乙烷硝基化合物二氧雜環(huán)乙烷醇:甲醇乙醇異丙醇乙二醇苯酚乙二醇醚酯：乙酸甲酯酮：丙酮醛：甲醛

有毒和較難生物降解的有機(jī)物不同廢氣成分的生物降解能力工藝生物濾床生物洗滌反應(yīng)器處理效率應(yīng)用生物濾床處理廢氣實(shí)例企業(yè)類別廢氣流量/（m3·h-1)a.建設(shè)形式，面積b.濾料（下層，上層）c.體積負(fù)荷廢氣組分進(jìn)氣濃度排放濃度處理效率木材加工油漆車間40000a.2個(gè)平面濾床，320m2b.樹根，腐殖樹皮c.33m3/(m3·h)TOC苯乙烯氣味550～650mg/m3200～250mg/m3～800GE/m3

30～100mg/m32～50mg/m360GE/m385%～95%80%～99%>92%制藥廠2000a.4層濾床，240m2b.樹根，腐殖樹皮c.24m3/(m3·h)TOC氣味2000mg/m31000GE/m31mg/m3約100GE/m3>99%90%塑料加工/油漆車間400a.中試設(shè)備，1.8m2b.腐殖樹皮c.100～250m3/(m3·h)TOC氣味600mg/m3800GE/m340mg/m3約90GE/m3>93%>89%堆肥發(fā)酵車間38000a.3個(gè)平面濾床，980m2b.樹根，腐殖樹皮c.30m3/(m3·h)氣味300000GE/m33000GE/m399%畜禽加工16000a.雙層濾床，240m2

b.樹根/鋸末，腐殖樹皮c.68m3/(m3·h)氣味60000GE/m3約100GE/m3>99%食品加工/廢水處理3000a.平面濾床，40m2b.植物堆肥c.75m3/(m3·h)氣味35000GE/m3約100GE/m3>99%氣味單位GE/（m3過(guò)濾體積·h）

應(yīng)用生物濾床處理廢氣實(shí)例企業(yè)類別廢氣流量a.建設(shè)形式，面積應(yīng)用生物洗提工藝處理廢氣實(shí)例企業(yè)類別廢氣流量/（m3·h-1）a.

建設(shè)形式b.活性污泥/固定床反應(yīng)器廢氣組分進(jìn)氣濃度排放濃度處理效率金屬加工/油漆車間55000a.2級(jí)逆流洗濾b.2個(gè)活性污泥反應(yīng)器TOC氣味約300mg/m31500GE/m3

約20mg/m3300～800GE/m393%50%～80%塑料加工/油漆車間1000a.2級(jí)逆流洗濾(中試裝置)b.淹沒(méi)式生物濾池TOC氣味丙酮乙醇約650mg/m3約800GE/m3約340mg/m3約230mg/m3約120mg/m3

約500GE/m3約70mg/m3約7mg/m381%37%>79%>97%發(fā)酵反應(yīng)器1100a.交叉流洗濾b.固定床反應(yīng)器TOC氣味42mg/m34400GE/m3未檢出1500GE/m3>99%65%應(yīng)用生物洗提工藝處理廢氣實(shí)例企業(yè)類別廢氣流量a.

建應(yīng)用實(shí)例——微生物脫硫

微生物脫硫技術(shù)是國(guó)外近幾年開發(fā)的一種新技術(shù)，國(guó)內(nèi)在這方面的實(shí)驗(yàn)研究也取得了一定進(jìn)展。該法常用的微生物是硫桿菌屬中的氧化亞鐵硫桿菌，這是一種典型的化能自養(yǎng)細(xì)菌．它可利用一種或