廢氣的生物處理

·一、概述·1、廢氣主要來源燃料燃燒工業(yè)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。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)交通污染源第一頁·2、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：①理化法：目前主要采用的方法，如掩蔽、吸附、燃燒、氧化等。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。②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(fèi)用較省等優(yōu)點(diǎn)。第二頁廢氣的微生物處理于1957年在美國獲得專利，但到1970年代才開始引起重視，直到1980年代才在

德國、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(yùn)行。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。第三頁·二、廢氣生物處理的特點(diǎn)1.適應(yīng)范圍廣揮發(fā)性有機(jī)化合物(volatile

organic

compounds，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(hazardous

air

pollutants，HAPs)以及廢水處理廠、堆肥廠、垃圾填埋廠產(chǎn)生惡臭(odor)等。第四頁2.

去除效率高一般的空氣污染物去除效率超過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、過氧化氫、二氧化氯等。第五頁4、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，能量來自微生物利用

VOCs成分本身產(chǎn)生的能量。第六頁水溶性強(qiáng)主要有無機(jī)物如H2S和NH3等、醇類、醛類、酮類以及簡單芳烴(如BTEX)等有機(jī)物。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?！みm宜處理的污染氣體應(yīng)具有的特點(diǎn)：第七頁·

三、生物法處理廢氣的機(jī)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)化為簡單的無機(jī)物(C02、水等)及細(xì)胞組成物質(zhì)。與廢水生物處理過程最大區(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)過程，然后由液相(或固體表面液膜)被微生物吸附降解。第八頁第九頁·生物反應(yīng)器處理廢氣一般經(jīng)歷以下三個(gè)階段：1、溶解過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，完成由氣膜擴(kuò)散進(jìn)入液膜的過程。第十頁2.

吸著過程有機(jī)污染物組分溶解于液膜后，在濃度差的推動(dòng)下進(jìn)一步擴(kuò)散到生物膜，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。第十一頁3.

生物降解過程進(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、SO4

，含氮成分被2-氧化分解成NH3，NO2

和NO3

等。-

-第十二頁·

四、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)。生物過濾(biofiltration)生物過濾采用是固態(tài)介質(zhì)①

生物濾池(biofilters)②

生物滴濾池(biotrickling

filters)第十三頁1．微生物吸收工藝（微生物洗滌）生物洗滌裝置一般由洗滌器和生物反應(yīng)器兩部分組成，洗滌器（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(shí)間僅約幾秒鐘；第十四頁生物反應(yīng)的凈化過程較慢，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。第十五頁第十六頁第十七頁生物懸浮液(循環(huán)液)自吸收塔頂部噴淋而下．使廢氣中的污染物和氧轉(zhuǎn)入液相(水相)。吸收了廢氣中有機(jī)組分的生物懸浮液進(jìn)入再生反應(yīng)器(活性污泥池)中，通入空氣充氧再生。被吸收的有機(jī)物通過微生物的

氧化作用．最終被再生池中活性污泥懸液除去。一般,當(dāng)活性污泥濃度控制在5000-10000mg/L,氣速小于200m/h，去除較理想第十八頁生物洗滌裝置第十九頁2．生物滴濾池在生物滴濾池內(nèi)充滿了惰性填料,微生物在填料表面附著生長并形成生物膜。生物膜中微生物以有機(jī)廢氣為碳源和能源,以循環(huán)液中的營養(yǎng)物質(zhì)為氮源,進(jìn)行生命活動(dòng)。一部分有機(jī)廢氣通過微生物的分解代謝被轉(zhuǎn)化為無害的水和二氧化碳,并為微生物提供能量;另一部分有機(jī)污染物通過合成代謝被轉(zhuǎn)化為微生物自身的生命物質(zhì)。第二十頁廢氣經(jīng)過預(yù)處理室去除顆粒物和增濕后進(jìn)入濾床底部。濾料使用惰性材料，如陶瓷、塑料或碎石。第二十一頁生物滴濾池具有以下特點(diǎn)：內(nèi)裝有惰性填料,它只起生物載體作用，其孔隙率高、阻力小、使用壽命長,不需頻繁更換；設(shè)有循環(huán)液裝置，可調(diào)節(jié)濕度和pH值，供給營養(yǎng)和微量元素，生物相靜止而液相流動(dòng)，因而填料上可生存世代周期長、降解特殊氣體的菌群，可承受比生物過濾器更大的處理負(fù)荷，且抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng),填料不易堵塞、壓降小；污染物的吸收和生物降解在同一反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行，設(shè)備簡單，操作條件可靈活控制。安裝有溫度控制裝置，當(dāng)內(nèi)部氣體溫度顯示下降至微生物的正常生長溫度時(shí)，控制系統(tǒng)發(fā)信號給熱風(fēng)機(jī)，使其工作以提高池內(nèi)的溫度。當(dāng)氣體低于20OC時(shí)，熱風(fēng)機(jī)開始運(yùn)轉(zhuǎn)，直至溫度達(dá)到微生物適宜溫度為止，一般為25OC左右。第二十二頁3．生物濾池（微生物過濾工藝）生物濾池內(nèi)的固態(tài)介質(zhì)是一些有生物活性的天然材料，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)化為無害物質(zhì)。具有一定溫度的有機(jī)廢氣進(jìn)人生物濾池，通過約o．5—1m厚的生物活性填料層，有機(jī)物從氣相轉(zhuǎn)移到生物層，進(jìn)而被氧化分解。生物濾池的填料層是具有吸附件的濾料(如土壤、堆肥、活性炭等)。生物濾池因其較好的通氣性和適度的通水和持水性，以及豐富的微生物群落，能有效地去除烷烴類化合物，如丙烷、異丁烷．酯類及乙醇等．生物易降解物質(zhì)的效果更佳。第二十三頁土壤濾池堆肥濾池微生物過濾箱第二十四頁第二十五頁第二十六頁第二十七頁影響生物濾池性能的因素1、填料選擇①

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，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?。?/p>

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％，③

草炭 其通氣性能良好，適于微生物生長，除臭效果比用土壤好。第二十八頁2、填料濕度微生物生命活動(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。40％~60％為適宜的含水量。通常預(yù)處理需要加濕，防止濾料變干。第二十九頁3．溫度·廢氣生物處理多用中溫條件(25～35℃)，少用高溫?！ね寥阑蚨逊侍幚韽U氣時(shí)通常采用自然溫度，如果微生物分解基質(zhì)放熱造成溫度過高則需采取降溫措施。第三十頁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。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，以氨氣取代反應(yīng)系統(tǒng)的氧氣。第三十一頁5、酸堿度以中性或微堿性（7-8）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。第三十二頁第三十三頁針對有機(jī)堆肥臭氣去除的生物濾池第三十四頁·

五、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；第三十五頁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；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；④工藝需要，盡管廢