污染大氣的生物修復ppt

1、第五章 污染大氣的生物修復第一節(jié) 有機廢氣的微生物修復 利用微生物以廢氣中的有機組分作為其生命活動的能源或其他養(yǎng)分，經(jīng)代謝降解，轉(zhuǎn)化為簡單的無機物及細胞組成物質(zhì)。 與水污染生物修復過程的區(qū)別：氣態(tài)污染物首先要經(jīng)歷由氣相轉(zhuǎn)移到液相或固體表面的液膜中的過程，然后污染物才在液相或固相表面被微生物吸附降解。 轉(zhuǎn)化機理至今沒有統(tǒng)一理論，應用最多的是荷蘭學者Ottengraf依據(jù)傳統(tǒng)氣體吸收雙膜理論提出的生物膜理論。水吸收水吸收有機廢氣有機廢氣凈化后氣體凈化后氣體微生物微生物吸附降解吸附降解有機成分有機成分簡單無機物簡單無機物p 微生物降解廢氣中有機污染物的反應步驟：微生物降解廢氣中有機污染物的反應步驟：

2、廢氣中的有機污染物首先同水接觸并溶解于水中（由氣膜擴散進入液膜）液膜中的有機污染物在濃度差的推動下擴散到生物膜，被微生物捕獲并吸收微生物對有機物進行分解和合成，代謝物一部分進入液相，另外部分作為細胞物質(zhì)，其余部分析出到空氣中微生物分為自養(yǎng)菌自養(yǎng)菌和異養(yǎng)菌異養(yǎng)菌 自養(yǎng)菌自養(yǎng)菌可在有機碳和氮的條件下靠硫化氫 、硫和鐵離子及氨的氧化獲得能量，碳則由二氧化碳通過循環(huán)提供。 適于進行無機物無機物轉(zhuǎn)化，但新陳代謝活動較慢，生物負荷不能很大，濃度不高的情況下可使用 異養(yǎng)菌異養(yǎng)菌通過有機物氧化來獲得營養(yǎng)物和能量，適合進行有機物的轉(zhuǎn)化 適當溫度、酸堿度和有氧的條件下，能較較快快地完成污染物的降解p有機廢氣的微生

3、物修復工藝F 根據(jù)微生物在工業(yè)廢氣修復過程中存在的形式，可分為生物洗滌法生物洗滌法(懸浮態(tài))和生物過濾法生物過濾法(固著態(tài))兩類F 生物洗滌法生物洗滌法基本特點：生物洗滌法利用由微生物、營養(yǎng)物和水組成的微生物吸收液處理廢氣，適合于吸收可溶性可溶性氣態(tài)物。吸收了廢氣的微生物混合液進行好氧處理，經(jīng)處理后的吸收液再重新重新使用。氣體中的污染物通過與懸浮液接觸后被轉(zhuǎn)移到液體中從而被微生物所降解。典型形式有噴淋塔、鼓泡塔和穿孔板塔等進氣進氣凈化氣凈化氣 生物洗滌中氣、液兩相的接觸方法除采用液相噴淋液相噴淋外，還可以采用氣相鼓泡氣相鼓泡。 若氣相阻力較大可用噴淋法，反之液相阻力較大時則采用鼓泡法。 與鼓泡

4、法處理相比，噴淋法的沒備處理能力大，可達到60 m3(m2min) ，處理設備體積大大減少。工程實例工程實例： 日本一鑄造廠采用生物洗滌法處理含胺、酚和乙醇等污染物的氣體，設備由兩段兩段吸收塔、生物反應器和輔助裝置組成。 第一段第一段中，廢氣中的粉塵和堿性污染物被弱酸性弱酸性吸收劑去除。 第二段第二段中，氣體與微生物懸浮液接觸，每個吸收器配一個生物反應器，用壓縮空氣向反應器供氧，當反應器效率下降時，則由營養(yǎng)物貯槽向反應器內(nèi)添加特殊營養(yǎng)物添加特殊營養(yǎng)物。 裝置運行10多年來一直保持95左右的去除率。生物過濾生物過濾基本特點：用含有微生物的固體顆粒吸收廢氣中的污染物，然后微生物再將其轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)

5、。典型的形式有土壤、堆肥等材料構成的生物濾床。 生物過濾法修復廢氣裝置生物過濾法修復廢氣裝置 根據(jù)所用固體濾料固體濾料的不同，生物濾池可分為：土壤濾池堆肥濾池微生物過濾箱土壤濾池構造構造：氣體分配層下層由粗石子、細石子或輕質(zhì)骨料組成，上部由砂或細粒骨料，總厚度為450-500mm堆肥濾池（堆肥床）將堆肥如畜糞、城市垃圾、污水處理廠的污泥等有機廢棄物經(jīng)好氧發(fā)酵、熱處理后，蓋在蓋在廢氣發(fā)生源發(fā)生源上使污染物分解而達到修復的目的。其構造其構造是在地面挖淺坑或筑池，池底設排水管，在池的一側或中央設輸氣總管，配氣支管在填料中層形成氣體分配層，過濾氣囊通常在0.01-0.1m/s。 堆肥床與土壤床相似，但

6、有許多區(qū)別區(qū)別孔隙孔隙：土壤床的孔隙較小，滲透性較差，占地面積較大。石灰預處理石灰預處理：土壤床對無機氣體所形成的酸性有一定的中和能力，如果經(jīng)石灰預處理，中和能力更強。堆肥床不能用石灰處理，否則會變成致密床層。反應時間反應時間：堆肥床微生物較土壤多，接觸時間只有土壤床的25一50，約20 s。維護維護：堆肥床使用一定時間后，有結塊的趨勢，需周期性地進行攪動。堆肥為疏水性需防止干燥，否則再潤濕較困難。土壤則為親水性。服務年限服務年限：土壤床處理揮發(fā)性有機廢氣使用時間幾乎無限長，對有機廢氣的使用年限則取決于中和能力；堆肥一般1-5年更換一次。第二節(jié) 無機廢氣的微生物修復一、二氧化碳的微生物固定一、

7、二氧化碳的微生物固定 二氧化碳的固定方法主要有物理法、化學法和生物法，而大多數(shù)物理和化學方法最終必須依賴生物法來固定CO2。 固定CO2 的生物主要是植物和自養(yǎng)微生物，其中植物固定植物固定受到的關注較多。p 固定CO2 的微生物光能自養(yǎng)型微生物和化能自養(yǎng)型微生物前者主要包括藻類和光合細菌，它們都含有葉綠素， 以光為能源、 CO2 為碳源合成菌體物質(zhì)或代謝產(chǎn)物；后者以CO2 為碳源，能源主要為氫、硫化氫、二階鐵等。 F有望實現(xiàn)工業(yè)規(guī)模的目前主要是微藻微藻和氫氫氧化細菌氧化細菌 微藻微藻存在的 最大難點是如何提高密度，促進微藻生長和代謝； 氫氧化細菌氫氧化細菌則是如何開發(fā)經(jīng)濟且無副產(chǎn)(或少副產(chǎn))

8、CO2 的氫源。 F研究方向： 利用基因工程技術構建高效固定菌株； 開發(fā)具有高光密度的光生物反應器； 高效且經(jīng)濟的制氫技術； 深入研究不同種類微生物固定CO2的機理，為調(diào)控提供理論依據(jù)。 二、硫化氫的微生物修復傳統(tǒng)物化法凈化缺點： 要求高溫高壓條件 需要大量的催化劑和其他化學藥劑 嚴重腐蝕設備 產(chǎn)生二次污染等 主要細菌：脫氮硫桿菌、排硫硫桿菌、氧氧化亞鐵硫桿菌化亞鐵硫桿菌FeSO4 + 1/2O2 + H2SO4Fe2（SO4 ）3+ H2O微生物微生物H2S + Fe2（SO4 ）3化學吸收化學吸收2FeSO4 + H2SO4 + SF工程示例： 生物法處理H2S主要在生物膜過濾器中進行 德

9、國和荷蘭已有用生物膜過濾器處理廢氣的大規(guī)模工業(yè)應用， H2S去除效率達90以上。第三節(jié) 污染大氣的植物修復綠色植物對氣態(tài)污染物的修復綠色植物對氣態(tài)污染物的修復主要是靠葉片表面葉片表面進行的。據(jù)試驗，高大森林、草坪的葉面積可達75104 m2/hm2、 (2228)104 m2/hm2 .但大氣中的有害氣體超過超過了綠色植物能承受的濃度，植物本身也會受害。只有那些對有害氣體抗性強、吸收量大的綠色植物才能在大氣污染較嚴重的地區(qū)發(fā)揮修復作用。p對對SO2的吸收的吸收 SO2 濃度達到0.57 0.86mg/m3，并持續(xù)一定時間，有些敏感植物可能受到危害。 達2.86mg/m3時有些樹木出現(xiàn)受害癥狀

10、達到 5.72 -28.60mg/m3時，一般樹木均發(fā)生急性受害。 抗性較強抗性較強的樹種有側柏、白皮松、云杉、香柏、榆樹等近80種樹木。每公頃柳杉林每年吸收720kgSO2 。 抗性中等抗性中等的植物主要有20余種，如華山松、北京楊、合作楊、美楊、楓楊、桑等。 抗性弱抗性弱的植物有合歡、黃金樹、五角楓等。側柏側柏白皮松白皮松香柏香柏p對對HF的吸收的吸收 樹木、蔬菜、花草等植物都能都能吸收大量的氟 人人食用了含氟量高的糧食、蔬菜就會引起中毒；牲畜牲畜食用了含氟量高的飼料， 蠶吃了含氟量高的桑葉也會引起中毒。 所以所以，在HF污染比較嚴重的地區(qū)，不宜種植食用植物，而適于種植多種非食用的樹木、花草等植物。 氟化氫指標生物氟化氫指標生物HF：唐菖蒲、郁金香、金蕎麥、小蒼蘭、：唐菖蒲、郁金香、金蕎麥、小蒼蘭、 杏、葡萄等；杏、葡萄等；唐唐菖菖蒲蒲污染大氣的常見指示植物污染大氣的常見指示植物SO2：紫花苜蓿、蕎麥、金蕎麥、芝麻、向日葵等；：紫花苜蓿、蕎麥、金蕎麥、芝麻、向日葵等；臭氧：煙草、矮牽牛臭氧：煙草、矮牽牛 、光葉櫸、光葉櫸 、牽牛花等；、牽?；ǖ?；乙烯：芝麻、香石竹、番茄等乙烯：芝麻、香石竹、番茄等紫紫花花苜苜蓿蓿光光葉葉櫸櫸綠色植物對降塵的修復綠色植物對降塵的修復滯塵量滯塵