生物處理技術(shù)在VOCs廢氣處理過程中的分析

陶國建 黃旭 陳曉

摘要：很多工業(yè)企業(yè)在生產(chǎn)過程中都會(huì)形成大量的VOCs廢氣，如果沒有進(jìn)行有效處理直接排放，就會(huì)對(duì)空氣造成嚴(yán)重的污染。采用生物凈化技術(shù)對(duì)VOCs廢氣進(jìn)行處理，可以把有機(jī)污染物在微生物降解作用下轉(zhuǎn)變?yōu)榈秃Φ奈镔|(zhì)。本文對(duì)VOCs廢氣生物處理原理進(jìn)行論述，并對(duì)VOCs廢氣生物處理采用的生物洗滌器、生物濾池和生物滴濾塔的應(yīng)用和研究情況進(jìn)行探討，最后對(duì)VOCs廢氣生物處理技術(shù)存在的問題進(jìn)行分析，并提出多項(xiàng)建議。

關(guān)鍵詞：VOCs廢氣;生物濾池;減排

中圖分類號(hào)：X701 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2019）12-00-01

Abstract：Many industrial enterprises will produce a large amount of VOCs exhaust gas in the production process. If they are not directly treated and discharged directly， they will cause serious pollution to the air. Using biological purification technology to treat VOCs waste gas， organic pollutants can be transformed into low-hazard substances by microbial degradation. This article discusses the principle of biological treatment of VOCs exhaust gas， and discusses the application and research of biological scrubbers， biological filters and biological drip filter towers used for biological treatment of VOCs exhaust gas. Finally， it analyzes the problems of VOCs biological treatment technology And make multiple suggestions.

Key words： volatile organic compounds;Biological filter;Emission reduction

VOCs廢氣，也就是人們常說的揮發(fā)性有機(jī)物，可以進(jìn)行空氣光化學(xué)反應(yīng)，是形成臭氧及PM2.5顆粒的基礎(chǔ)物質(zhì)，空氣中會(huì)出現(xiàn)霧霾和光化學(xué)煙霧等污染，會(huì)對(duì)人體呼吸系統(tǒng)造成嚴(yán)重的傷害，使人體組織出現(xiàn)癌變和畸變等疾病。生物處理技術(shù)是對(duì)VOCs廢氣進(jìn)行末端治理，處理成本低而且操作比較便利，有著較高的安全性，可以達(dá)到很高的凈化效果。

1 VOCs廢氣生物處理原理

早在20世紀(jì)70年代，世界各國就開始對(duì)生物處理VOCs廢氣進(jìn)行了研究，主要對(duì)凈化處理設(shè)備、菌群馴化培養(yǎng)、代謝原理和降解過程等進(jìn)行了分析，應(yīng)用較廣的為吸收-生物膜處理原理，也就是利用水先對(duì)VOCs進(jìn)行吸收，在濃度梯度驅(qū)動(dòng)下進(jìn)入到生物膜，從而與微生物菌群進(jìn)行接觸，經(jīng)過降解吸收把污染物質(zhì)代謝降解為小分子物質(zhì)、二氧化碳和水分。在生物處理技術(shù)實(shí)際應(yīng)用過程中，對(duì)該原理進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化，形成了低濃度VOCs氣體處理吸附-生物膜原理，將污染物質(zhì)通過擴(kuò)散作用運(yùn)動(dòng)到生物膜表面，通過微生物接觸進(jìn)行降解和吸收，將污染物質(zhì)作為能量和養(yǎng)分被微生物菌群進(jìn)行降解，分解為小分子物質(zhì)、二氧化碳和水分，形成了吸附降解處理工藝流程。

2 VOCs廢氣生物處理工藝

2.1 生物洗滌器

該裝置是由傳質(zhì)洗滌器和生物降解反應(yīng)器構(gòu)成，內(nèi)部存在著呈現(xiàn)出懸浮態(tài)的微生物群，與水相結(jié)合以循環(huán)方式持續(xù)流動(dòng)。洗滌器內(nèi)部設(shè)置有懸浮處理系統(tǒng)，當(dāng)VOCs氣體進(jìn)入吸收室，懸浮液會(huì)在吸收室上側(cè)進(jìn)行噴淋，氣體與生物懸浮液產(chǎn)生接觸。吸收完以后會(huì)使生物懸浮液進(jìn)入到吸收室下側(cè)，經(jīng)過導(dǎo)出設(shè)備進(jìn)入到再生池，通過空氣可以實(shí)現(xiàn)再生。物料可以通過反吸作用進(jìn)入到噴淋部位建立噴淋循環(huán)回路。VOCs氣體經(jīng)過微生物凈化處理以后，在洗滌器頂部排放出來。懸浮液為活性較強(qiáng)的污泥和微生物構(gòu)成，再生過程需要較長的時(shí)間，會(huì)結(jié)合微生物自身的性質(zhì)來決定選用那種反應(yīng)器。生物洗滌處理器內(nèi)的反應(yīng)器操作比較方便，加入的生物填料不容易產(chǎn)生堵塞問題，無法達(dá)到較高的氣體處理量，可以處理的化合物質(zhì)濃度不超過每方5千毫克，無法對(duì)難溶性廢氣進(jìn)行處理。

2.2 生物濾池

該裝置對(duì)VOCs廢氣進(jìn)行處理需要利用過濾器將顆粒物質(zhì)先清除掉，再經(jīng)過調(diào)溫調(diào)濕處理后，進(jìn)入到具備吸附性過濾材料的濾池當(dāng)中，濾池中填充具備活性的生物填料，填料層厚度需要達(dá)到0.5-1米，VOCs氣體會(huì)經(jīng)過管道引導(dǎo)從濾池底部進(jìn)入到上面的生物填料中，可以提高廢氣分解效率。廢氣污染物質(zhì)及氧氣會(huì)以氣相方式不斷擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)到外部的水膜當(dāng)中，微生物將有機(jī)物質(zhì)當(dāng)作能量和碳物質(zhì)源，VOCs廢氣經(jīng)過分解會(huì)形成如下多種物質(zhì)：（1）VOCs廢氣內(nèi)氮會(huì)降解處理為氨氣，再進(jìn)行深度處理會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)橄跛猁}。（2）VOCs氣體內(nèi)含有的有機(jī)物質(zhì)會(huì)經(jīng)過微生物處理轉(zhuǎn)變成二氧化碳。（3）VOCs廢氣內(nèi)的硫化物會(huì)經(jīng)過分解產(chǎn)生硫化氫，經(jīng)過深度處理后可以轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛩猁}。

當(dāng)前，生物濾池在VOCs廢氣處理中得到了廣泛的應(yīng)用，鄭連英等采用經(jīng)過篩選的甲苯作為碳源，培養(yǎng)出高效降解的生物菌群，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果中發(fā)現(xiàn)，在環(huán)境溫度為30℃和濕度80%情況下，進(jìn)口濃度保持在每方1500毫克可以取得很好的處理效果，甲苯VOCs氣體降解處理效率可以達(dá)到90%。曹旭等開展了生物過濾塔VOCs氣體過濾實(shí)驗(yàn)，從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)，VOCs氣體入口濃底低于每方25毫克，可以達(dá)到以97%的凈化效率。如果濃度超過每方25毫克，凈化處理效率會(huì)隨著氣體流量速度的提升而減小，入口流量從原來的每小時(shí)0.2方提升到0.8方，凈化處理效率會(huì)從原來的97%減小到73%。溫度對(duì)VOCs氣體凈化效率會(huì)產(chǎn)生很大的影響，如果溫度超過40%，反應(yīng)器就可以達(dá)到很好的去除效果。