生物滴濾法凈化低濃度有機(jī)廢氣的實踐研究

鐘慧敏 蔡周祥

（佛山市順德區(qū)順環(huán)市政工程設(shè)備有限公司 廣東佛山 528300）

引言

在工業(yè)生產(chǎn)過程中，尤其在印刷、制鞋、機(jī)械、電氣、家電、家具、涂料、塑料、汽車、摩托車等行業(yè)生產(chǎn)過程中所排放出來的濃度較低的有機(jī)廢氣的種類和數(shù)量與日俱增，廢氣污染物中所含有多種揮發(fā)性有機(jī)物(VOCS)，嚴(yán)重污染大氣環(huán)境，危害人體健康和生態(tài)環(huán)境。目前國內(nèi)在大多數(shù)場合還未有處理，即使進(jìn)行治理，所采用的技術(shù)存在著處理效率低、運(yùn)行成本大的缺陷。

以噴漆為例，大部分廢氣處理設(shè)施是水簾機(jī)，眾所周知，水簾機(jī)只對漆霧顆粒有收集效果，對油漆中的稀釋劑捕集凈化效率甚低，水簾機(jī)所排廢氣目前多采用活性炭(或活性炭纖維)吸附法處理?；钚蕴康奈叫Ч芎?，但飽和后的活性炭的再生問題則較難解決，采用體內(nèi)再生法則需要增加催化燃燒設(shè)備或蒸氣供給及冷凝處理設(shè)備。采用體外再生法則勞動強(qiáng)度大，專業(yè)再生活性炭的單位少之又少，費(fèi)用自然偏高，總之，活性炭吸附法因再生麻煩而處理成本高。

生物滴濾塔是生物法廢氣凈化技術(shù)中的一種裝置，由生物法廢水處理裝置移植過來，已有幾十年的歷史。生物法廢氣凈化技術(shù)的實質(zhì)是利用微生物的生命活動去降解消除廢氣中的低濃度污染物。微生物在其生長過程中需要吸收消化碳、磷、氮及氧等營養(yǎng)元素，在生物廢氣處理過程中，微生物自身可從廢氣中通過捕獲、吸收、降解來獲取目標(biāo)污染物成分作養(yǎng)料，在生物凈化反應(yīng)器中向微生物提供目標(biāo)污染物以外的營養(yǎng)成分，維持微生物適宜生存的環(huán)境，從而實現(xiàn)凈化去除廢氣中低濃度污染物的目的，并獲得高效的處理效果，這就是生物法廢氣凈化技術(shù)。

1 生物滴濾塔凈化VOCs的現(xiàn)有研究成果

生物過濾法可以降解C4-C18中的大多數(shù)揮發(fā)性和半揮發(fā)性的烷烴、烯烴和芳烴，這些物質(zhì)一般具有可生物降解性和水溶性較大的特點(diǎn)。已被試驗可用生物法去除的物質(zhì)包括：氨、一氧化碳、硫化氫、甲烷、甲醇、乙醇、異丙醇、正丁醇、2-乙基已醇、丙烷、異戊烷、己烷、丁醛、丙酮、甲基乙基酮、乙酸丁酯、乙酸酯、二乙胺、三乙胺、二甲基二硫化物、糞臭素、吲哚、甲硫醇、氯甲烷(一、二、三取代)、乙烯、三氯乙烯、四氯乙烯、氮氧化物、二甲硫、噻吩、苯、甲苯、二甲苯、乙苯、苯乙烯等30種VOCs，部分研究成果列表如下：

表1 現(xiàn)有研究成果表

由上表可知，一般來說易溶于水的有機(jī)污染物易生物降解，其中甲醛除外，因為甲醛有極毒，能使蛋白質(zhì)凝固至局部組織壞死。

2 生物滴濾法凈化裝置概況

生物滴濾廢氣凈化系統(tǒng)如圖所示：

生物滴濾廢氣凈化系統(tǒng)包括：生物滴濾塔1及營養(yǎng)液系統(tǒng)2。生物滴濾塔頂部布置有營養(yǎng)液噴灑管，其下面分層布置一定高度的惰性填料(如塑料或陶瓷階梯環(huán)、鮑爾環(huán)及陶粒、煤粒等)，惰性填料表面經(jīng)人工細(xì)菌培養(yǎng)產(chǎn)生一層生物膜，配置好的循環(huán)營養(yǎng)液自塔頂噴淋而下，為惰性填料表面生物膜內(nèi)微生物提供的生長必須的濕度和磷、氮、微量元素等營養(yǎng)物質(zhì)。廢氣從塔底進(jìn)入填料床，由下而上，在通過填料床的過程中，有機(jī)污染物及氧氣通過多種途徑傳質(zhì)作用進(jìn)入生物膜，被生物膜內(nèi)專型降解細(xì)菌降解。微生物利用溶解于液相中的有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行代謝繁殖并附著于填料表面形成新的生物膜，有機(jī)污染物代謝的最終產(chǎn)物為CO2和H2O，凈化后的廢氣從塔頂排出。營養(yǎng)液系統(tǒng)由以下設(shè)備組成：①營養(yǎng)液槽；②營養(yǎng)液投加泵；③營養(yǎng)液循環(huán)槽；④曝氣機(jī)及曝氣系統(tǒng)；⑤循環(huán)泵。

3 工程實例

工程實例為佛山某橡膠有限公司汽車門窗密封條成形工序廢氣處理工程的設(shè)計，廢氣中主要污染物為苯、甲苯、二甲苯，有少量有機(jī)硫化物和簡單烷烴，VOCs濃度≤300mg/m3，廢氣呈弱酸性。每條生產(chǎn)線排風(fēng)量5000m3/h。采用兩級生物滴濾塔串聯(lián)工藝。

工藝流程概述：生物滴濾塔內(nèi)放置一定高度的惰性填料。填料表面生長有一層活性生物膜，循環(huán)滴濾液自塔頂噴淋而下為生物膜內(nèi)微生物的生長提供必須的濕度和磷、氮、微量元素等營養(yǎng)物質(zhì)。有機(jī)廢氣從塔底(逆流型)或塔頂(并流型)進(jìn)入填料床，在通過填料床的過程中廢氣中的有機(jī)污染物由氣膜擴(kuò)散進(jìn)入到液膜；溶解在液膜中的有機(jī)污染物組分在濃度差的推動下進(jìn)一步擴(kuò)散到生物膜，并被其中的微生物捕獲、吸收；進(jìn)入微生物細(xì)胞的有機(jī)污染物在微生物體內(nèi)代謝過程中作為能源和養(yǎng)分被分解吸收，經(jīng)生化反應(yīng)最終轉(zhuǎn)化為無害的化合物如CO2和H2O。于循環(huán)液槽內(nèi)的菌液中添加了一定比例的氮、磷及微量元素、pH調(diào)節(jié)劑及緩沖劑并鼓風(fēng)曝氣，維持一定的生物量，通過循環(huán)泵從塔頂噴灑淋濕填料，為填料上附著的生物膜上的微生物提供養(yǎng)分和新鮮的菌源。

生物滴濾塔設(shè)備參數(shù)：單級生物滴濾塔Φ2m×6.1m，填料為鮑爾環(huán)(Φ50×50×1.5)，填料高度 2.6m，分四層，填料體積 8.16m3，填料負(fù)荷 0.9KgVOCs/m3·h，濾速 0.44m/s，GRT=6S(總 12S)噴淋密度 0.88L/m2·S，循環(huán)液量 10m3/h(總 20m3/h)，液氣比 2L/m3·h，營養(yǎng)液循環(huán)槽有效容積 5.4m3，HRT=0.25 h。

培菌掛膜采用現(xiàn)場直接掛膜法，利用營養(yǎng)液循環(huán)槽配制營養(yǎng)液，配制水采用該公司污水處理車間濃縮池污泥(含水率98.5%)，營養(yǎng)液配方見下表：

表2 營養(yǎng)液配方(單位：mg/l)

結(jié)語

該設(shè)備從2013年8月設(shè)計，2014年2月完成施工運(yùn)行至今已經(jīng)將近4年，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)效果良好，廢氣處理情況穩(wěn)定。實踐證明，生物滴濾塔設(shè)備針對有機(jī)廢氣（VOCs）的處理切實有效。

采用生物滴濾法通過實踐證明，凈化低濃度有機(jī)廢氣（VOCs）是經(jīng)濟(jì)、實用、安全、有效的方法，具有操作簡便、運(yùn)行成本低、處理徹底、無二次污染等優(yōu)點(diǎn)，符合安全和清洗生產(chǎn)原則的處理低濃度大風(fēng)量VOCS氣體的新型環(huán)保產(chǎn)品，因此具有廣泛的工業(yè)應(yīng)用前景。

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