改生物膜法处理有机废气文档格式.docx

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多数有机废气通常具有易燃性、爆炸性、有毒性、不溶于水但能溶于有机溶剂、处理较困难等特点。

有机废气伤害植物的叶片组织，破坏臭氧层，对人体的危害更是体现在很多方面，不同行业有机废气的毒性也是不同的。

苯是剧毒溶剂，即使吸入少量也会对人体造成长期的损害，能在骨髓和神经系统内蓄积，是造血组织和神经系统受到损害，造成神经系统障碍，使血液中白血球、血小板数量减少，长期接触可引起白血病。

多环芳烃有机物、有机氮化合物有强烈的致癌作用。

苯酸类有机物能使细胞的蛋白质发生变形或者凝固，使全身中毒。

腈类有机物可以引起呼吸困难，严重时会导致窒息、意识丧失直至死亡。

乙二醇醚类溶剂在人体内经代谢后可以形成剧毒物，对人体的血液循环和神经系统造成永久性的损害，长期接触可致癌，对女性的生殖系统也会有影响，严重的可导致不孕不育。

有机磷化合物能降低血液中胆碱酯酶的活性，造成神经系统障碍。

有机硫化合物中，低浓度硫醇可引起身体不适，高浓度时可致人死亡。

甲苯二异氰酸酯具有低的蒸汽压，对人体眼角膜有强烈的刺激作用，造成眼部红肿。

蒸汽进入人体后，会损害人体肝、肾功能，长期接触高浓度的甲苯二异氰酸酯蒸汽会致癌。

有机废气的治理方法主要有两类：

一类是回收法，回收法是通过物理方法，在一定的温度和压力下，用选择性吸附剂和选择性渗透膜等的方法来分离挥发性有机化合物，主要有活性炭吸附法、冷凝法、变压吸附法和生物膜法等。

另一类是消除法，通过化学或生物反应，利用光、热、催化剂及微生物等，将有机物转化成二氧化碳和水，主要包括光分解法、热氧化法、催化燃烧、生物氧化、电晕法、等离子体分解法等【2】。

2、生物膜法处理有机废气

2.1生物膜法处理有机废气的机理

生物膜法处理有机废气的机理最早是由荷兰人Ottengraf提出的，该生物膜理论将生物化学法净化处理有机废气的过程分成三个步骤：

（1）有机废气中的污染物首先与水接触并溶解于水中，即通过扩散由气膜进入液膜；

（2）溶解于液膜中的有机污染物成分利用浓度差扩散到生物膜，并被其中的微生物捕获和吸收；

（3）进入到微生物体内的有机污染物，在微生物自身的代谢过程中作为能源和营养物质被分解，并经生物化学反应最终转化成无害的二氧化碳和水。

后来，孙珮石等人注意到有些不溶于水或者微溶于水的有机物，很难利用液膜扩散的方法来解释，因此对该理论进行改进，并提出了吸附-生物膜理论，并依据处理低浓度甲苯废气的实验建立了动力学模型【3】。

该理论的要点是：

（1）有机废气中的污染物通过扩散作用到达气膜，然后吸附到湿润的生物膜表面；

（2）有机物被微生物捕获并吸收；

（3）有机污染物在微生物的分解下最终转化成二氧化碳和水。

2.2生物膜法处理有机废气的优点

（1）生物相多样化，既有好氧菌又有厌氧菌；

（2）生物膜的含水率较低，单位体积内的生物量较大，因此生物膜反应器的处理能力较大；

（3）工艺过程较稳定，能耗少，去除效率较高。

2.3有机废气处理技术发展概况

目前，有机废气的处理技术大致发展为两类：

分解消除和浓缩回收。

分解消除是利用光、电、热、等离子以及微生物等作用将有机物转化为二氧化碳和水。

浓缩回收则是采用吸收、吸附、冷凝及膜分离等方式将有机物浓缩回收后再利用。

　　分解消除主要处理没有回收利用价值的有机废气，其技术包括直接燃烧法、催化燃烧法、电晕法、等离子法和生物法等。

浓缩回收用于处理浓度较高且有回收利用价值的有机废气，其技术有吸收法、吸附法、冷凝法和膜分离法等。

　　处理没有回收价值的有机废气，如恶臭气体，采用催化燃烧法虽然净化比较彻底，但成本比较高，同时也存在二次污染的问题；

电晕法、等离子法等技术有比较好的应用前景，但是实用方面还有一些距离；

生物法节能、运行费用低、很少形成二次污染，处理低浓度有机废气（<

3g/m-3）效果较好，在欧美、日本等国已投入工业化运营。

我国应用生物法处理有机废气虽然起步较晚，但前景广阔，因为在低浓度工业有机废气治理方面缺乏既经济又有实效的措施，生物法可以发挥十分重要的作用[4]。

生物法主要包括生物过滤法、生物洗涤法和生物滴滤法三种型式，其中生物过滤法与生物滴滤法主要通过填料表面生物膜中的微生物净化有机废气，所以这两种方法被合称为生物膜法[5]。

2.4主要工艺形式

用于处理有机废气的生物膜法有生物过滤法及生物滴滤法两种工艺形式。

（1）生物过滤法。

工艺流程是：

有机废气—增湿器—生物滤池—净化气体排放。

主要设备是增湿器及生物滤池，有机废气先在增湿器中湿润，然后进到生物滤池，滤池内的填料层附着着生物膜，液相基本上呈静止或微速流动状态，可根据需要进行水分、养分的补充或pH的调整，必须保证气体连续的通过滤池。

填料可以是土壤、塑料滤料、陶瓷滤料、粒状活性炭、泥炭、堆肥等，厚度一般在1m左右，面积由所设计的气体流量及处理效果来决定。

（2）生物滴滤法。

气相流程是：

有机废气—生物滴滤塔—净化气体排放；

液相流程是：

循环液—生物滴滤塔—循环液贮槽—生物滴滤塔（循环）。

在结构上，生物滴滤塔与生物滤池类似，与生物滤池不同的是，生物滴滤塔的循环液由上方喷淋而下，流经过里面的填料层。

有机废气由塔底进入，穿过填料层后经顶部排出来。

因为生物滴滤塔的填料孔隙比生物滤池大，所以气体通过床层的阻力较小。

由于液相流动的反应条件便于控制（如pH值、营养物浓度等），且填料的单位体积微生物浓度较高，生物滴滤法处理高负荷的有机废气的效果比生物过滤法强。

3、生物膜法处理有机废气的主要设计和工艺参数

3.1填料

生物膜法所选用的填料应满足以下条件【6】：

（1）填料的表面性质比较好，适合微生物的生长；

（2）填料的比表面积大；

（3）有一定的结构强度和防腐能力；

（4）具有较高的孔隙率及较低的体积密度；

（5）较易取得且使用寿命长。

目前选用的填料有天然填料和人造填料两类。

天然填料主要包括土壤、堆肥、泥炭等一般含有营养物的物质；

人造填料有活性炭、硅藻土、焦炭、聚苯乙烯小球和聚氨酯泡沫等，因其不含有营养物，故使用时需额外添加。

还有一些新开发的填料，如活性炭附着纤维和多孔疏水性聚丙烯膜等。

另外，在传统填料中加入活性炭、焦炭等，可以改善填料性能，延长使用的寿命。

使用填料时应控制其湿度，湿度太低，会使微生物失活，填料干缩破裂等，所以需要保持适当的湿度。

比较合适的湿度范围是40%—60%。

3.2微生物及其适应的生长条件

生物膜法中的微生物种类繁多，例如酵母菌、细菌、真菌及少量的原生动物、微型后生动物等。

由于污染物的成分、pH值、温度、湿度等条件的差异，生物膜法中的微生物种类也有不同，高湿度、pH值7~8时，适合微生物的生存；

低湿度、pH值3~5时，真菌大量繁殖。

根据这一特点，控制适宜的条件就可处理不同成分的有机废气，提高处理效率。

对于水溶性好的污染物，可以利用能在水中生长的细菌进行降解；

对于难溶于水的污染物，真菌的处理效果优于细菌。

一般生物反应器的温度大多在25~35℃，35℃是最适合好氧微生物生长的温度。

同时，在共同生长的微生物种类中存在着竞争关系，使用生物膜法处理含特定成分的废气时，培养专用的优势菌种可获得更好的处理效果。

另外，在生物反应器处理污染物的过程中，其内部条件是变化的，如处理含硫化物的废气时硫酸会积累，处理含氨废气是硝酸会积累，导致pH值的降低，故需要添加一定碱性缓冲物质来调节，如投加石灰石等。

3.3营养物

微生物处理有机废气是除了利用污染物作为营养物外，还需要一定成分的无机化合物，所以需要添加一定量的无机物，例如钠、镁、钙、铁、钾、磷等微量元素。

有研究认为BOD:

N:

P=100:

5:

1较合适。

4、生物膜法处理有机废气的现状及研究方向

废气生物处理是一项新的技术，由于生物反应器涉及到气、液/固相传质及生化降解过程，影响因素多且复杂，相关的理论研究及实际应用还不够广泛深入，诸多问题还需进一步的探讨和研究。

4.1反应动力学模式研究

反应动力学是研究污染物的降解速率及微生物的增长速率与污染物浓度、生物量等因素之间的关系，这些关系又直接决定着污染物的去除效率。

通过对反应机理的研究，找出决定反应速度的内在依据，并有效的控制调节反应的速度，提高污染物的净化效率。

4.2填料特性研究

对于生物滤池和生物滴滤池来说，研究填料的某些特性是非常必要的。

填料的比表面积、孔隙率等除与反应器的生物量有关，还影响着整个填充床的压降及填充床是否易堵塞等问题。

更重要的一点是，填料对液/固相传质分配系数有较大的影响。

填料的使用寿命也影响整个处理装置的运行费用，因此，填料特性研究可改善反应器运行状态。

4.3动态负荷研究

目前，对于单一组分（或几个简单组分组合）气体，负荷变化是非常有顺序的、平稳的，而对于非常态负荷气流、多组分气体的研究较少。

因此，动态负荷研究可解决一系列实际运用中碰到的问题。

4.4高效优势菌种的筛选

在原有菌种的基础上，筛选出可以高效降解各种有毒气体的优势菌种，从而缩短反应时间，加快反应进程，提高处理效率。

4.5设备研究开发

我国在吸收国外成果的基础上更加注重设备的研究与开发，包括过程参数自动控制系统，布水、布气系统等，为实现生物处理废气产品的成套化、标准化、系列化奠定良好的基础。

5、结语

对于有机废气的净化处理，无论是传统的处理方法，还是近年来新发展的处理技术，都应考虑应用的实效性。

目前，应加快传统工艺的改进，加紧研究新的处理工艺，提高去除效率，节约成本，减少二次污染。

由于有机产品的大量使用，有机污染已经越来越严重，控制该类污染成为一项刻不容缓的任务。

我国有关废气排放的法律法规相对滞后，但随着大气污染的愈加严重及国家管理措施的加强，对废气排放的管理和要求也日趋严格。

在目前已开发应用的处理技术中，先进氧化法降解有机气体是最适合我国国情的，在国内有机废气的处理领域有很大的发展前途。