有機(jī)廢氣處理方法探討

高興瑩

【摘 要】生物技術(shù)凈化有機(jī)廢氣是近年來(lái)逐步發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新的排放控制技術(shù)，具有效率高、投資和運(yùn)行成本低、無(wú)二次污染、安全性好等特點(diǎn)。論述了生物有機(jī)廢氣處理技術(shù)的概念、機(jī)理、特點(diǎn)及系統(tǒng)的研究進(jìn)展，提出了存在的問(wèn)題及今后的研究方向。

【關(guān)鍵詞】有機(jī)廢氣;處理方法;探索分析

一、有機(jī)廢氣處理技術(shù)概述

開(kāi)發(fā)生物凈化有機(jī)廢水已成為微生物廢水處理的基礎(chǔ)。生物凈化本質(zhì)上是一個(gè)氧化和分解的過(guò)程：活性微生物在多孔、潮濕的介質(zhì)上附著于廢氣中的有機(jī)成分，作為其能量或生命活性的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物質(zhì)（CO2、H2O）或細(xì)胞物質(zhì)。生物廢水處理過(guò)程的最大區(qū)別在于：廢氣中的有機(jī)物質(zhì)通過(guò)液體（或固體表面膜）傳質(zhì)過(guò)程從氣相到第一個(gè)傳質(zhì)過(guò)程，然后溶解在有機(jī)物質(zhì)的液相中，以低濃度的推力進(jìn)一步擴(kuò)散周圍的介質(zhì)，然后吸收被捕獲的微生物;在這種情況下，作為能量來(lái)源進(jìn)入污染微生物的體內(nèi)，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在其自身的代謝物中分解，作為細(xì)胞或物質(zhì)的能量代謝的一部分通過(guò)溶解一部分進(jìn)入液相而產(chǎn)生，而部分（例如，二氧化碳）沉淀到空氣中。通過(guò)上述工藝處理的廢氣中有機(jī)物含量下降，可以得到凈化。

二、有機(jī)廢氣生物處理原理

有機(jī)廢氣生物處理過(guò)程本質(zhì)上是利用微生物的生命活動(dòng)將廢氣中的有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物質(zhì)（如 CO2和 H2O）和細(xì)胞物質(zhì)。有機(jī)廢氣的生化處理一般經(jīng)歷三個(gè)階段：1）廢氣中的有機(jī)污染物首先與水接觸，然后溶解在水中（即從空氣中的膜擴(kuò)散到膜中）;2）溶解在液體膜中的有機(jī)組分，濃度較低時(shí)，進(jìn)一步向微生物膜中擴(kuò)散，微生物膜反過(guò)來(lái)又是微生物捕獲和吸收有機(jī)污染物的載體;3）有機(jī)污染物以能量和營(yíng)養(yǎng)物的形式進(jìn)入廢氣中，經(jīng)過(guò)自身的分解反應(yīng)，最終轉(zhuǎn)化為無(wú)害的。

三、生物處理有機(jī)廢氣的技術(shù)特征

由于微生物對(duì)各種污染物具有強(qiáng)烈、快速的適應(yīng)性，并且作為代謝基質(zhì)對(duì)其進(jìn)行降解、轉(zhuǎn)化。因此，與傳統(tǒng)的廢氣處理技術(shù)相比，生物處理技術(shù)具有效果好、投資和運(yùn)行費(fèi)用低、安全、無(wú)二次污染、易于管理等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，由于廢氣處理吸收劑的生物再生可以直接通過(guò)微生物的作用在吸收劑中實(shí)現(xiàn)，而不必作為專用設(shè)備測(cè)定物理和化學(xué)吸附和吸收，從而簡(jiǎn)化了工藝和工業(yè)設(shè)備，降低了運(yùn)行成本。因此，生物處理技術(shù)已成為當(dāng)今世界研究的熱點(diǎn)問(wèn)題之一。

四、主要生物處理技術(shù)

4.1 生物濾床。

是一種填充有吸附介質(zhì)（如泥炭、土壤、活性炭和其他物質(zhì)）的生物濾床凈化裝置。在掛生物膜之前，使微生物（主要是細(xì)菌、原生動(dòng)物、藻類等）介質(zhì)中的床料接觸有機(jī)物和廢氣作為生長(zhǎng)本身的碳源。這樣，廢氣經(jīng)過(guò)生物濾床后可以得到凈化，濾層在不斷生長(zhǎng)和再生過(guò)程中微生物降解污染物，使生物濾池運(yùn)行得以繼續(xù)。培養(yǎng)基一年后一般呈酸性，要定期維護(hù)和保養(yǎng)。采用不同的濾床對(duì)污水進(jìn)行生物處理，在生物處理過(guò)濾床內(nèi)排放的廢氣時(shí)，濾床內(nèi)表面和生物膜上都沒(méi)有形成滯水，可能是單一相的水生生物膜，即所謂的固液混合相。生物濾床中的廢氣凈化過(guò)程可以看作是一系列的生化反應(yīng)。定性地說(shuō)，氣態(tài)污染物的傳質(zhì)方向是向固液混合相傳遞的。一般認(rèn)為生化反應(yīng)速率快于傳質(zhì)速率，是控制生化反應(yīng)步驟的過(guò)程。同時(shí)，由于過(guò)濾器（特別是活性炭）具有很高的吸附能力，它可以使微生物胞外酶和微生物污染物以及膜過(guò)濾器在界面上集中，從而提高生化反應(yīng)速度，提高廢氣的凈化程度。因此，生物濾床在廢氣處理中得到了更廣泛的應(yīng)用。

4.2 生物洗滌床

生物洗滌床通常由洗滌塔和再生池組成。在洗滌器中，循環(huán)液體通過(guò)噴射或鼓泡的方式將廢氣中的污染物和氧氣排入液相，以實(shí)現(xiàn)傳質(zhì)。一般來(lái)說(shuō)，如果空氣阻力大，噴霧法是可行的，相反，當(dāng)空氣阻力大時(shí)，液體鼓泡。這一過(guò)程中，污染物的吸收和廢氣的總轉(zhuǎn)移率，噴淋液的接觸面積和平均驅(qū)動(dòng)壓力（廢物中氣體和液體廢物的實(shí)際平均濃度之間的差異）有關(guān)。吸收洗滌液氣體成分流入再生槽（活性污泥法）。在再生池中，污染物被微生物氧化分解，這一過(guò)程實(shí)際上是微生物處理工藝廢水，廢水處理是最成熟的技術(shù)之一。生物洗滌塔在廢氣處理過(guò)程中，由于吸收和氧化是兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的過(guò)程，因此易于控制，廢氣中污染物的去除率很高。但是建立兩個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，我們需要曝氣設(shè)施，這導(dǎo)致了較大的工藝面積，高能耗。

4.3 生物滴瀘池床。

生物滴瀘池床的粗礫石、塑料蜂窩填料、塑料填料瓦通紙、陶瓷、不銹鋼環(huán)、樹(shù)皮、碳纖維、硅膠等類似的非吸水性填料，填料表面是幾毫米厚的微生物生物膜形成的。從床底排出的廢氣進(jìn)入滴瀘池，將水從上層填料床返回到上層噴霧中，填料上的生物膜沿著滴流向下，以生物膜的形式溶解在水中，有機(jī)污染物附著在填料微生物的吸收上，微生物細(xì)胞進(jìn)入體內(nèi)微生物代謝過(guò)程中的有機(jī)污染物作為能源和營(yíng)養(yǎng)物被分解，最終轉(zhuǎn)化為無(wú)害化合物（如二氧化碳和水）。填料表面生物滴濾床的微生物濃度高，生長(zhǎng)穩(wěn)定，床內(nèi)存在連續(xù)流動(dòng)的水滴相，因此整個(gè)過(guò)程涉及氣、液、固傳質(zhì)。但總的來(lái)說(shuō)，這個(gè)過(guò)程仍然是一個(gè)串聯(lián)的傳質(zhì)和生化反應(yīng)。

五、有機(jī)廢氣生物處理工藝及設(shè)備

處理方法可分為生物洗滌法（懸浮態(tài)）和生物過(guò)濾法（固定態(tài)），生物過(guò)濾法（固定態(tài)）是基于有機(jī)廢氣處理微生物目前存在的形式，生物洗滌法（也稱生物吸附法）是指微生物和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)存在于液體中的成分，有機(jī)物從氣體中經(jīng)與懸浮液接觸轉(zhuǎn)移到液體中，微生物降解生物過(guò)濾是指微生物附著在固體介質(zhì)（填料）上生長(zhǎng)，廢氣通過(guò)固定床層（填料層）組成的吸附、吸附降解層，最終是較典型的生物過(guò)濾和生物滴瀘池兩種形式。

將有機(jī)廢氣進(jìn)入生物濾池，通過(guò)生物活性填料層50ー100cm，將污染物從氣相轉(zhuǎn)移到生物相，然后進(jìn)行微生物氧化。分解過(guò)程是在異養(yǎng)好氧微生物完成中性和微堿性條件下一般為有機(jī)物 CO2的最終分解。首先有機(jī)氮轉(zhuǎn)化為 NH3，然后轉(zhuǎn)化為硝酸鹽，硫化物首先轉(zhuǎn)化為 H2S，接著是硫酸鹽的氧化。凈化后的氣體排出。

生物過(guò)濾器填料層是吸附介質(zhì)、多元混合土壤、堆肥、木屑、木炭或幾種介質(zhì)。介質(zhì)必須具有良好的透氣性和適度的持水保水能力，豐富的微生物群落作為過(guò)濾微生物（主要是細(xì)菌和真菌）的載體，其中濕的微生物生物膜填料顆粒包圍。微生物過(guò)濾器還能為其提供必需的營(yíng)養(yǎng)素，這些營(yíng)養(yǎng)素可以循環(huán)利用，但最終會(huì)被礦化破壞。通常，經(jīng)過(guò)幾年的運(yùn)行，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被耗盡，需要更換過(guò)濾粒子的過(guò)濾大小，一般只提供合理的吸附表面，并有一個(gè)滿意的性停滯適當(dāng)。生物濾池單濾床開(kāi)放，多濾床封閉形式。與開(kāi)放式單濾床生物濾池相比，生物濾池具有密閉性好、維護(hù)要求低、受氣候影響小、易于監(jiān)測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，但生物濾池的凈化效率較高.

六、小結(jié)

用生物化學(xué)方法處理廢水已有100多年的歷史，但廢氣的歷史過(guò)程很短，近年來(lái)，隨著工業(yè)排放物種類的增加，人們對(duì)生活環(huán)境的要求逐漸提高，廢氣污染的治理越來(lái)越受到人們的重視。針對(duì)這種情況，正在逐步研究和開(kāi)發(fā)廢氣生物處理技術(shù)。目前單組分氣體處理效果良好，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中可能還存在一些問(wèn)題，已引起國(guó)內(nèi)外的廣泛關(guān)注。我國(guó)的排放法律法規(guī)相對(duì)滯后，但隨著大氣污染的加劇和國(guó)家管理措施的加強(qiáng)，排放限制將變得越來(lái)越嚴(yán)格，因此，廢氣技術(shù)在中國(guó)的化工和石化行業(yè)以及涂料等治理方面有著良好的前景。

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（作者單位：沈陽(yáng)市環(huán)境技術(shù)評(píng)估中心）