第九章有機(jī)廢氣生物處理技術(shù)

有機(jī)廢氣生物處理技術(shù)大氣污染一、大氣污染定義由于人類(lèi)活動(dòng)或自然過(guò)程引起某些物質(zhì)介入大氣中，呈現(xiàn)出足夠的濃度和達(dá)到了足夠的時(shí)間，而危害了人體的舒適、健康及福利。back飄塵<10μm可長(zhǎng)時(shí)間

漂浮于大氣降塵﹥10μm在較短時(shí)間內(nèi)沉降到地面總懸浮微粒（TSP)<100μm的所有固體顆粒∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽∽粉塵(dust)1μm

<<200μm先懸浮后沉降煙(fume)0.01μm

<<1μm漂浮于大氣霧(fog)<100μm懸浮于大氣的小水滴飛灰（flyash)

特指燃料燃燒產(chǎn)生的較細(xì)的灰份黑煙（smoke)特指燃料燃燒產(chǎn)生的可見(jiàn)的氣溶膠二、主要污染物1、顆粒污染物分類(lèi)——顆粒污染物是指固體粒子、液體粒子或它們?cè)跉怏w介質(zhì)中的懸浮體，又稱(chēng)為氣溶膠狀態(tài)污染物2、氣態(tài)污染物分類(lèi)刺激眼睛，破壞中樞神經(jīng)，破壞植物生長(zhǎng)影響呼吸系統(tǒng)功能

危害O3、PAN、醛、酮硫酸霧、硫酸鹽

成分陽(yáng)光照射下，NOX、CmHn與氧化劑共同反應(yīng)生成的蘭色煙霧SO2與水霧、重金屬飄塵、NOX共同反應(yīng)產(chǎn)生光化學(xué)煙霧硫酸煙霧類(lèi)別續(xù)表廢氣的微生物處理于1957年在美國(guó)獲得專(zhuān)利，但到1970年代才開(kāi)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(lèi)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。

有機(jī)廢氣的生物處理

一、生物法凈化有機(jī)廢氣的原理

有機(jī)廢氣生物凈化是利用微生物以廢氣中的有機(jī)組分作為其生命活動(dòng)的能源或其他養(yǎng)分，經(jīng)代謝降解，轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物及細(xì)胞組成物質(zhì)。與廢水生物處理的最大區(qū)別在于：廢氣中的有機(jī)物質(zhì)首先要經(jīng)歷由氣相轉(zhuǎn)移到液相（或固體表面液膜）中的傳質(zhì)過(guò)程；然后在液相或(固體表面生物層)被微生物吸附降解。

由于氣液相間有機(jī)物濃度梯度、有機(jī)物水溶性以及微生物的吸附作用，有機(jī)物從廢氣中轉(zhuǎn)移到液相（或固體表面液膜）中，進(jìn)而被微生物捕獲、吸收。在此條件下，微生物對(duì)有機(jī)物進(jìn)行氧化分解和同化合成，產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物一部分溶入液相，一部分作為細(xì)胞物質(zhì)或細(xì)胞代謝能源，還有一部分則進(jìn)入到空氣中。廢氣中的有機(jī)物通過(guò)上述過(guò)程不斷減少，從而得到凈化。微生物凈化有機(jī)廢氣模式圖水吸收微生物降解有機(jī)成分無(wú)機(jī)成分有機(jī)廢氣凈化后氣體二、廢氣生物處理的特點(diǎn)廢氣或尾氣在生物反應(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?；ぁ⒅扑?、電鍍、噴漆、印刷等行業(yè)產(chǎn)生的有害污染物以及廢水處理廠、堆肥廠、垃圾填埋廠產(chǎn)生惡臭(odor)等。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。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)自微生物利用揮發(fā)性有機(jī)化合物成分本身產(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))。水溶性強(qiáng)

兼具有蒸汽壓低特點(diǎn)，向介質(zhì)表面微生物膜擴(kuò)散速率高；主要包括無(wú)機(jī)物如H2S和NH3等、醇類(lèi)、醛類(lèi)、酮類(lèi)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)：易生物降解

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。3.沒(méi)有毒性或?qū)ξ⑸锷L(zhǎng)有抑制作用的

三、廢氣生物處理的基本條件主要有水分、養(yǎng)分、溫度、氧氣以及酸堿度等。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。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。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。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。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(lèi)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pH為1.0，最高pH為4.0~6.0。

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)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)。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。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。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。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。3．生物洗滌生物洗滌裝置一般由吸收器和生物反應(yīng)器兩部分組成，吸收器和生物反應(yīng)器分開(kāi)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；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。生物洗滌裝置循環(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。吸收液組成：①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(lèi)、酯類(lèi)、醛類(lèi)和酮類(lèi)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(kāi)發(fā)一套二級(jí)洗滌裝置，臭氣濃度由1.1103mg/L降低至5101mg/L。三種生物處理有機(jī)廢氣技術(shù)方法的比較

生物技術(shù)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)生物洗滌床中等投資能處理含顆粒的廢氣相對(duì)小的占地面積能適應(yīng)各種負(fù)荷技術(shù)非常成熟運(yùn)行費(fèi)用昂貴大量沉淀時(shí)性能下降復(fù)雜的化學(xué)進(jìn)料系統(tǒng)不能去除大部分