廢氣的生物處理技術課件

廢氣來源及生物處理的原理廢氣生物處理的方法廢氣生物處理的工藝有機廢氣的生物處理含硫惡臭污染物的生物處理CO2的生物處理NOX的生物處理第1頁/共109頁廢氣來源及生物處理的原理第1頁/共109頁1廢氣主要來源燃料燃燒工業(yè)如化工、冶金、生物制品、屠宰、污水處理及垃圾處理等工廠所產生的廢氣。農業(yè)生產活動交通污染源

第2頁/共109頁廢氣主要來源燃料燃燒工業(yè)如化工、冶金、生物制品、屠宰、污2第一節(jié)廢氣生物處理的原理第3頁/共109頁第一節(jié)廢氣生物處理的原理第3頁/共109頁3微生物轉化廢氣中的有害物質在氣相中難以進行，所以氣態(tài)污染物首先要經(jīng)歷由氣相轉移到液相或固體表面的液膜中的傳質過程，然后污染物才在液相或固相表面被微生物吸附降解。第4頁/共109頁微生物轉化廢氣中的有害物質在氣相中難以進行，所以氣態(tài)污染物首4能進行氣態(tài)污染物降解的微生物：自養(yǎng)菌

靠硫化氫、硫和鐵離子及氨的氧化獲得能量，其生存所必需的碳由二氧化碳提供。適于進行無機物轉化，但由于新陳代謝活動較慢，其生物負荷不可能很大。但在濃度不太高的脫臭場合還是采用了硝化菌、反硝化菌及硫酸菌等來轉化硫化氫及氨。異養(yǎng)菌

對有機物的氧化代謝獲取能量和營養(yǎng)物質，能較快地完成污染物的降解。第5頁/共109頁能進行氣態(tài)污染物降解的微生物：自養(yǎng)菌靠硫化氫、硫和鐵離子及5

生物反應處理廢氣一般經(jīng)歷以下三個階段：1.溶解過程

廢氣與水或固相表面的水膜接觸，污染物溶于水中成為液相中的分子或離子，完成由氣膜擴散進入液膜的過程。第6頁/共109頁生物反應處理廢氣一般經(jīng)歷以下三個階段：第6頁/共109頁62.吸著過程

有機污染物組分溶解于液膜后，在濃度差的推動下進一步擴散到生物膜，被微生物吸附、吸收，污染物從水中轉入微生物體內。作為吸收劑的水被再生復原，繼而再用以溶解新的廢氣成分。第7頁/共109頁2.吸著過程有機污染物組分溶解于液膜后，73.生物降解過程

進入微生物細胞的污染物作為微生物生命活動的能源或養(yǎng)分被分解和利用，從而使污染物得以去除。第8頁/共109頁3.生物降解過程進入微生物細胞的污染物作為微8廢氣生物處理原理圖第9頁/共109頁廢氣生物處理原理圖第9頁/共109頁9烴類和其它有機物成分被氧化分解為CO2和H2O，含硫還原性成分被氧化為S，SO42-，含氮成分被氧化分解成NH3，NO2-和NO3-等。第10頁/共109頁烴類和其它有機物成分被氧化分解為CO2和H2O，含硫還原性成10第二節(jié)廢氣生物處理的方法第11頁/共109頁第二節(jié)廢氣生物處理的方法第11頁/共109頁11廢氣處理方法：理化法：吸附、吸收、氧化、等離子體轉化法等。工藝或設備較復雜，運行費用較高。生物法：植物凈化和微生物凈化法。具有處理效率較高、適應性較廣、工藝較簡單以及費用較省等優(yōu)點。第12頁/共109頁廢氣處理方法：第12頁/共109頁12微生物凈化氣態(tài)污染物的裝置：生物吸收池生物洗滌池生物滴濾池生物過濾池第13頁/共109頁微生物凈化氣態(tài)污染物的裝置：第13頁/共109頁13其中生物過濾池應用較多技術成熟第14頁/共109頁其中生物過濾池應用較多技術成熟第14頁/共109頁14廢氣生物處理的特點適應范圍廣揮發(fā)性有機化合物(volatileorganiccompounds，VOCs)以及其它有毒或有臭味的氣體，如NH3和H2S等?；?、制藥、電鍍、噴漆、印刷等行業(yè)產生的有害污染物以及廢水處理廠、堆肥廠、垃圾填埋廠產生惡臭等。第15頁/共109頁廢氣生物處理的特點適應范圍廣第15頁/共109頁15去除效率高一般的空氣污染物去除效率超過90％。投資少，運行費用低不需要投入額外的化學品;化學法則需加催化劑和氧化劑等，如次氯酸鹽、過氧化氫、二氧化氯等。第16頁/共109頁去除效率高第16頁/共109頁164、污染少生物處理的產物是生物量，很容易處理。5、耗能低生物反應在常溫常壓下進行，能量來自微生物利用VOCs成分本身產生的能量。第17頁/共109頁4、污染少第17頁/共109頁17水溶性強

主要有無機物如H2S和NH3等、醇類、醛類、酮類以及簡單芳烴(如BTEX)等有機物。適宜處理的污染氣體應具有的特點：第18頁/共109頁水溶性強適宜處理的污染氣體應具有的特點：第18頁/共10918易降解

分子被吸附在生物膜上必需被降解，否則將導致污染物濃度增高，毒害生物膜或影響傳質，降低生物濾器效率，或使處理完全失敗。

第19頁/共109頁易降解第19頁/共109頁19第二節(jié)廢氣生物處理的工藝第20頁/共109頁第二節(jié)廢氣生物處理的工藝第20頁/共109頁20根據(jù)介質性質不同，分為：生物洗滌(bioscrubbing)生物洗滌器內是液態(tài)介質。生物過濾(biofiltration)生物過濾采用是固態(tài)介質。生物濾池生物滴濾第21頁/共109頁根據(jù)介質性質不同，分為：第21頁/共109頁21生物洗滌器生物洗滌裝置一般由洗滌器和生物反應器兩部分組成，分開設置。吸收主要是物理溶解過程，采用的吸收設備有噴淋塔、篩板塔、鼓泡塔等，吸收過程進行很快，水在吸收設備中的停留時間僅約幾秒鐘；第22頁/共109頁生物洗滌器生物洗滌裝置一般由洗滌器和生物反應器兩部分組成，分22生物懸浮液(循環(huán)液)自吸收塔頂部噴淋而下．使廢氣中的污染物和氧轉入液相(水相)。吸收了廢氣中有機組分的生物懸浮液進入生物反應器(活性污泥池)中，通入空氣充氧再生。被吸收的有機物通過微生物的氧化作用．最終被再生池中活性污泥懸液除去。一般,當活性污泥濃度控制在5000-10000mg/L,氣速小于200m/h，去除較理想。第23頁/共109頁生物懸浮液(循環(huán)液)自吸收塔頂部噴淋而下．使廢氣中的污染物和23生物洗滌器流程圖第24頁/共109頁生物洗滌器流程圖第24頁/共109頁24優(yōu)點：設備少，操作簡單，投資運行費用低，VOCs去除效率高。缺點：反應條件較難控制，占地面積大，基質濃度高時，生物量增長快易堵塞濾料，影響傳質效果。第25頁/共109頁優(yōu)點：設備少，操作簡單，投資運行費用低，VOCs去除效率高。25生物洗滌裝置第26頁/共109頁生物洗滌裝置第26頁/共109頁262．生物滴濾塔在生物滴濾塔內充滿惰性填料,微生物在填料表面附著生長并形成生物膜。氣相主體經(jīng)傳輸進入微生物膜后，生物膜中微生物以有機廢氣為碳源和能源,以在循環(huán)液中的營養(yǎng)物質為氮源,進行生命活動。代謝產物通過擴散作用外排。第27頁/共109頁2．生物滴濾塔在生物滴濾塔內充滿惰性填料,微生物在填料表面27滴濾塔的進氣方式分為水氣逆流、并流兩種方式。第28頁/共109頁滴濾塔的進氣方式分為水氣逆流、并流兩種方式。第28頁/共1028滴濾塔內所用填料多為陶瓷或塑料。（易于掛膜、不易堵塞、比表面積大。）滴濾塔中最重要的部分：吸收器。吸收器內氣液分界面的表面積決定了吸收效率。第29頁/共109頁滴濾塔內所用填料多為陶瓷或塑料。（易于掛膜、不易堵塞、比表面29生物滴濾池具有以下特點：內裝有惰性填料,它只起生物載體作用，其孔隙率高、阻力小、使用壽命長,不需頻繁更換；設有循環(huán)液裝置，可調節(jié)濕度和pH值，供給營養(yǎng)和微量元素，生物相靜止而液相流動，因而填料上可生存世代周期長、降解特殊氣體的菌群，可承受比生物過濾器更大的處理負荷，且抗沖擊負荷能力強,填料不易堵塞、壓降小；第30頁/共109頁生物滴濾池具有以下特點：第30頁/共109頁30污染物的吸收和生物降解在同一反應器內進行，設備簡單，操作條件可靈活控制。安裝有溫度控制裝置，當內部氣體溫度顯示下降至微生物的正常生長溫度時，控制系統(tǒng)發(fā)信號給熱風機，使其工作以提高池內的溫度。當氣體低于20OC時，熱風機開始運轉，直至溫度達到微生物適宜溫度為止，一般為25OC左右。第31頁/共109頁污染物的吸收和生物降解在同一反應器內進行，設備簡單，操作條件31優(yōu)點：設備少、壓降低、填料不易堵塞，PH易于調節(jié)，適宜處理產生酸性代謝產物的污染物。缺點：填料比表面積小，運行成本高，不適宜處理水溶性差的化合物。第32頁/共109頁優(yōu)點：設備少、壓降低、填料不易堵塞，PH易于調節(jié)，適宜處理產323．生物濾池（微生物過濾工藝）首先含污染物的氣體進入加濕器進行。潤濕。潤濕廢氣進入填料層，微生。物進行生物代謝。凈化后氣體在濾池頂部排出。第33頁/共109頁3．生物濾池（微生物過濾工藝）首先含污染物的氣體進入加濕器進33

生物濾池流程圖第34頁/共109頁生物濾池流程圖第34頁/共109頁34生物濾池所用填料特性是影響其處理效果的關鍵因素。填料選擇要考慮比表面積、機械強度、化學穩(wěn)定性、持水性等問題。

第35頁/共109頁生物濾池所用填料特性是影響其處理效果的關鍵因素。第35頁/共35生物濾池所用的過濾介質：土壤濾池堆肥濾池人工合成材料第36頁/共109頁生物濾池所用的過濾介質：土壤濾池第36頁/共109頁36第37頁/共109頁第37頁/共109頁37影響生物濾池性能的因素1、填料選擇堆肥原料常用污水處理廠污泥、有機垃圾和畜糞以及植物凋落物。須篩選，濾層要均勻、疏松，空隙率>40％，濾料須保持濕潤，濾層含水量不低于40％，但不能有積水。濾層保持適當?shù)臏囟?。土壤腐殖土為好，其它土質需要改良，有效厚度不應小于50cm，土壤水分40％~70％，草炭其通氣性能良好，適于微生物生長，除臭效果比用土壤好。第38頁/共109頁影響生物濾池性能的因素1、填料選擇第38頁/共109頁382、填料濕度微生物生命活動的必要成分；吸收廢氣的溶劑。采用土壤或堆肥等固態(tài)處理系統(tǒng)時，適宜的水分含量可保證氧與水分的供給。40％~60％為適宜的含水量。通常預處理需要加濕，防止濾料變干。第39頁/共109頁2、填料濕度第39頁/共109頁393．溫度廢氣生物處理多用中溫條件(25～35℃)，少用高溫。土壤或堆肥處理廢氣時通常采用自然溫度，如果微生物分解基質放熱造成溫度過高則需采取降溫措施。第40頁/共109頁3．溫度廢氣生物處理多用中溫條件(25～35℃)，少用高404．氧氣廢氣處理多用異養(yǎng)型好氧微生物；氧的供給量與供給方式對處理效率的影響很大，微生物數(shù)量、基質濃度和溫度等因素也會影響供氧。少數(shù)厭氧條件，例如著色菌處理硫化氫，則需控制無氧條件，以氨氣取代反應系統(tǒng)的氧氣。第41頁/共109頁4．氧氣廢氣處理多用異養(yǎng)型好氧微生物；第41頁/共109頁415、酸堿度以中性或微堿性（7-8）為宜。廢氣生物處理中的細菌多數(shù)適應于中性至微堿性環(huán)境，只有少數(shù)種類對酸堿度要求比較特殊，例如氧化硫硫桿菌最適pH為2.6~2.8，最低為pH1.0，最高為pH4.0~6.0。第42頁/共109頁5、酸堿度以中性或微堿性（7-8）為宜。第42頁/共109頁42第43頁/共109頁第43頁/共109頁43針對有機堆肥臭氣去除的生物濾池第44頁/共109頁針對有機堆肥臭氣去除的生物濾池第44頁/共109頁44三種生物凈化系統(tǒng)的比較生物洗滌法：處理凈化氣量小、濃度大、易溶且生物代謝速率較低的廢氣；生物濾池：氣量大、濃度低的廢氣；生物滴濾池：負荷較高以及污染物降解后會生成酸性物質的廢氣。第45頁/共109頁三種生物凈化系統(tǒng)的比較生物洗滌法：處理凈化氣量小、濃度大、易45第三節(jié)有機廢氣的生物處理第46頁/共109頁第三節(jié)有機廢氣的生物處理第46頁/共109頁46有機廢氣生物處理是一項新的技術，由于生物反應器涉及到氣、液、固相傳質及生化降解過程，影響因素多而復雜，有關的理論研究及實際應用還不夠深入、廣泛，需要進一步探討和研究。第47頁/共109頁有機廢氣生物處理是一項新的技術，由于生物反應器涉及到氣、液、47

五、處理廢氣的微生物多為混合微生物，因為：①含有多種成分的混合廢氣，需要多種微生物分別降解；②有的成分需要幾種微生物的相繼作用才能分解轉化為無害物質；③一些難降解的成分要由幾種微生物聯(lián)合作用才能被完全降解；第48頁/共109頁五、處理廢氣的微生物多為混合微生物，因為：③一些難降解的成48④工藝需要，盡管廢氣成分能夠被單一微生物分解，但還需利用其它微生物。在硫化氫氧化中，為了使自養(yǎng)型脫氮硫桿菌(Thiobacillusdenitrificans)凝絮持留于反應器內，需與活性污泥中的異養(yǎng)型微生物—起共培養(yǎng)。

第49頁/共109頁第49頁/共109頁49有機廢氣的生物處理裝置主要有生物洗滌器、生物濾池和生物滴濾池，其中生物滴濾池應用最為廣泛。第50頁/共109頁有機廢氣的生物處理裝置主要有生物洗滌器、生物濾池和生物滴濾池50幾種生物技術的比較與具體應用條件第51頁/共109頁幾種生物技術的比較與具體應用條件第51頁/共109頁515.現(xiàn)存問題及主要研究方向廢氣生物處理是一項新技術，影響因素多而復雜，許多問題需要進一步探討和解決，大致有如下幾個方面:第52頁/共109頁5.現(xiàn)存問題及主要研究方向廢氣生物處理是一項新技術，影響因素521.反應動力學模式研究

反應動力學即研究污染物降解速率以及微生物增長率與污染物濃度、生物量等因素之間的定量關系，而這些關系直接決定著降解速率與污染物的去除效率。通過反應機理的研究，可以找出決定反應速度的內在依據(jù)，有效的控制和調節(jié)反應速度，最終提高污染物的凈化效率。第53頁/共109頁1.反應動力學模式研究

反應動力學即研究污染物降解速率以及微532.填充物的特性研究

填充物的比表面積、孔隙率等直接影響著反應器的生物量以及整個填充床的壓降及填充床時易堵塞等問題。更重要的是，填充物對液/固傳質分配系數(shù)有較大影響。同時，填料的使用壽命也直接影響整個裝置的運行費用，因此，填料特性研究可以改善反應器運行狀況、節(jié)省運行費用。

第54頁/共109頁2.填充物的特性研究

填充物的比表面積、孔隙率等直接影響543.動態(tài)負荷研究目前，大多數(shù)實際生產的尾氣均是非常態(tài)負荷氣流，氣量與濃度都處在時刻的變化過程中，因此，模擬動態(tài)負荷可解決一系列實際運用中碰到的問題。第55頁/共109頁3.動態(tài)負荷研究目前，大多數(shù)實際生產的尾氣均是非常態(tài)負荷氣流554.高效優(yōu)勢菌種的篩選

在原有菌種的基礎上通過選擇最佳生長條件，篩選出能高效降解各種惡臭有毒氣體的優(yōu)勢菌種，從而縮短反應啟動時間，加快生物反應進程，提高處理效率。第56頁/共109頁4.高效優(yōu)勢菌種的篩選

在原有菌種的基礎上通過選擇最佳生長條56第四節(jié)含硫惡臭污染物的生物處理第57頁/共109頁第四節(jié)含硫惡臭污染物的生物處理第57頁/共109頁57惡臭污染物（odorpollutants）：指一切刺激嗅覺器官引起人們不愉快及損害生活環(huán)境的氣體物質。惡臭物質的種類很多，其中硫化物占大多數(shù)。H2S不僅危害人體健康，而且還會嚴重地腐蝕設備與器材。即使在濃度很低時，它對環(huán)境與健康的危害也是顯而易見的。因此，就H2S的來源及危害來看，以H2S作為研究對象是具有代表性的。第58頁/共109頁惡臭污染物（odorpollutants）：指一切刺激嗅覺58傳統(tǒng)H2S處理常用的物化方法

吸收法：物理溶劑吸收、化學溶劑吸收。吸附法：可再生、不可再生吸附。氧化法：干法氧化、濕法氧化。分解法：熱分解法、微波技術分解。第59頁/共109頁傳統(tǒng)H2S處理常用的物化方法第59頁/共109頁59生物法脫臭的主要特點（1）費用低。（2）設備簡單、維護管理方便。（3）減少甚至無二次污染問題。微生物分解惡臭物質的速度快、效率高、穩(wěn)定。（4）生物膜固著生長，生態(tài)條件穩(wěn)定，單位體積內生物量大，高密度的微生物群具有較高的微生物吸附和生物氧化的能力，因而對外界負荷、毒物沖擊的抵抗力強。（5）可與廢水處理一并進行。第60頁/共109頁生物法脫臭的主要特點（1）費用低。第60頁/共109頁60用于生物降解H2S的微生物

在微生物氧化H2S的過程中，用于生物降解的微生物叫脫硫菌，又稱為硫細菌，有自養(yǎng)菌、異養(yǎng)菌兩大類，其中自養(yǎng)菌合成有機物能力強，有利于無機物的轉化。據(jù)文獻報道[77]，分解硫及硫化物的細菌有多種，其中以氧化硫和硫化物獲得能源的細菌主要是硫桿菌屬和硫磺菌屬。第61頁/共109頁用于生物降解H2S的微生物

在微生物氧化H2S的過程中，用于61至今發(fā)現(xiàn)的脫硫微生物有十幾種：如氧化亞鐵硫桿菌、氧化硫桿菌、酸熱硫化亞菌、光合硫細菌及真菌等。自然界中存在的脫硫細菌多為化能自養(yǎng)型微生物。第62頁/共109頁至今發(fā)現(xiàn)的脫硫微生物有十幾種：如氧化亞鐵硫桿菌、氧化硫桿菌、62生物法脫除H2S反應的機理探討

生物降解H2S的過程可以歸納為以下幾個步驟進行：（1）H2S氣體與水接觸，溶于水，由氣相轉移至液相（2）溶于水的H2S被微生物吸附或吸收在生物體內，當溶液流經(jīng)填料表面時，溶解在水中的H2S被棲息在填料上的生物所吸附，由液相轉移到生物。（3）H2S被微生物氧化分解，在轉化過程中產生能量，為微生物的生長與繁殖提供了能源，使H2S的轉化持續(xù)進行。第63頁/共109頁生物法脫除H2S反應的機理探討

生物降解H2S的過程可以歸納63

還原態(tài)的無機硫在液相及微生物的作用下氧化成SO42-的具體過程為：4S2-→2S2O32-→S4O62-→SO32-+S3O62-→4SO32-→4SO42-第64頁/共109頁還原態(tài)的無機硫在液相及微生物的作用下氧化成SO42-的具64含硫工業(yè)廢氣的生物處理法

生物膜法是生物法中最受關注的一種方法，具有以下優(yōu)點：1.動力消耗少，成本較低。2.細胞活性高，穩(wěn)定性高。3.生物膜的生物量大，具有較大處理能力。4.生物膜中除好氧菌外還有厭氧菌，脫硫效果好。5.營養(yǎng)物質利用效率好，轉化率高。第65頁/共109頁含硫工業(yè)廢氣的生物處理法生物膜法是生物法中最受關注的一65

生物法凈化工藝示意圖循環(huán)水槽 2.恒流泵 3.布氣板4.填料 5.法蘭盤 6.噴淋頭 7.出氣采樣點8.出氣洗滌槽第66頁/共109頁生物法凈化工藝示意圖第66頁/共109頁66用于凈化含硫工業(yè)廢氣的生物膜處理裝置，主要有生物濾池和生物滴濾池兩種形式。第67頁/共109頁用于凈化含硫工業(yè)廢氣的生物膜處理裝置，主要有生物濾池和生物滴67生物法脫硫主要影響因素生物濾池容積負荷對除臭效率的影響進氣濃度對脫硫效率的影響噴淋水量對脫硫效率影響pH值對脫臭效率的影響循環(huán)水中SO42-濃度對除臭效率的影響填料性能對脫臭效率的影響第68頁/共109頁生物法脫硫主要影響因素生物濾池容積負荷對除臭效率的影響第6868第五節(jié)二氧化碳的生物處理第69頁/共109頁第五節(jié)二氧化碳的生物處理第69頁/共109頁69

近年來大氣中的濃度保持著逐年上升的趨勢：一方面造成了一系列不良的環(huán)境后果；另一方面，作為地球上最豐富的碳資源，CO2在合適的技術下可轉化為巨大的再生資源。第70頁/共109頁近年來大氣中的濃度保持著逐年上升的趨勢：第70頁/共170目前，CO2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。CO2的生物固定主要是植物和自養(yǎng)微生物,從整個生物圈的物質、能量流來看,CO2的微生物固定是一支決不能忽視的力量。第71頁/共109頁目前，CO2的固定方法主要有物理法、化學法和生物法,而大71固定CO2的微生物

固定CO2的微生物一般有兩類:光能自養(yǎng)型微生物主要包括微藻類和光合細菌,它們都含有葉綠素,以光為能源,CO2為碳源合成菌體物質或代謝產物;化能自養(yǎng)型微生物。以CO2為碳源,能源主要有H2和、H2S和含氮化合物。第72頁/共109頁固定CO2的微生物固定CO2的微生物一般有兩類:第7272

固定CO2的微生物種類第73頁/共109頁固定CO2的微生物種類第73頁/共173微生物固定的機理：1.卡爾文循環(huán)卡爾文循環(huán)一般可分為三部分:(1)CO2的固定

(2)固定的CO2的還原

(3)CO2受體的再生。第74頁/共109頁微生物固定的機理：1.卡爾文循環(huán)第74頁/共109頁74

卡爾文循環(huán)第75頁/共109頁卡爾文循環(huán)第75頁/752.還原三羧酸循環(huán)

還原三羧酸循環(huán)示意圖第76頁/共109頁2.還原三羧酸循環(huán)還原三羧酸763.乙酰輔酶A循環(huán)乙酰輔酶A途徑第77頁/共109頁3.乙酰輔酶A循環(huán)乙酰輔酶A途徑第77頁/共109頁77微生物固定CO2的具體過程第78頁/共109頁微生物固定CO2的具體過程第78頁/共109頁78植物光合作用示意圖第79頁/共109頁植物光合作用示意圖第79頁/共109頁79固定CO2的植物植物的光合作用以大氣中的為碳源合成自身的細胞物質，并釋放出，是天然的固定場。不僅陸生植物，海洋中的植物也具有很強的吸收的能力第80頁/共109頁固定CO2的植物植物的光合作用以大氣中的為碳源合成自身的細胞80第81頁/共109頁第81頁/共109頁81第82頁/共109頁第82頁/共109頁82第六節(jié)氮氧化物的生物處理第83頁/共109頁第六節(jié)氮氧化物的生物處理第83頁/共109頁83氮氧化物的生物處理技術

氮氧化物(NOx)是大氣主要污染物之一,也是目前大氣污染治理的大難題。自20世紀70年代起,發(fā)達國家便開始對燃煤電站鍋爐NOx排放,并且限制日趨嚴格。中國是以燃煤為主的發(fā)展中國家,隨著經(jīng)濟的迅速發(fā)展,燃煤造成的環(huán)境污染日趨嚴重,特別是燃煤煙氣中NOx,對大氣的污染已成為一個不容忽視的問題。

第84頁/共109頁氮氧化物的生物處理技術

氮氧化物(NOx)是大氣主要污染物之84某城市的空氣情況汽車尾氣的排放

郊區(qū)工廠廢氣排放第85頁/共109頁某城市的空氣情況汽車尾氣的排放郊區(qū)工廠廢氣排放第85頁/共85生物法含NOx廢氣凈化的原理

第一步，氣相中的NOx（NO和NO2），首先通過溶解或吸附等傳質過程轉移至液相（如NO2通過形式NO3-或NO2-而溶于水中，吸附在液相中的微生物或固體物表面而進入液相）。第86頁/共109頁生物法含NOx廢氣凈化的原理

第一步，氣相中的NOx（NO和86第二步，在外加碳源的情況下，微生物對分布于液相中的含氮化合物吸收，在微生物體內進行氧化、還原、分解等微生物代謝作用，把部分吸收的含氮化合物轉化為微生物生長所需的有機氮化物，組成新的細胞，使微生物生長繁殖；另一部分含氮化合物則被微生物分解為無害的氮氣，或容易處理的NO3-或NO2-，并釋放出微生物生長活動所需的能量。第87頁/共109頁第二步，在外加碳源的情況下，微生物對分布于液相中的含氮化合物87生物脫氮的具體機理微生物凈化NOx有反硝化、硝化和真菌凈化三種機理。反硝化機理（異養(yǎng)反硝化菌和自養(yǎng)反硝化菌）1.異養(yǎng)反硝化菌：以有機物為電子供體，以NO3-、NO2-、NO為電子受體，進行缺氧呼吸，氧化有機物來獲取生長所需的能量，將NO、NO3-

、NO2-還原為N2，同時生成與好氧呼吸相比少得ATP和生物質。第88頁/共109頁生物脫氮的具體機理微生物凈化NOx有反硝化、硝化和真菌凈化882.自養(yǎng)反硝化菌：能以無機質（如H2、H2S、S、S2O4-）作為氫供體，以NO、NO3-、NO2-作為氫受體，以無機碳為碳源，將從NO、NO3-

、NO2-還原為N2中獲取微生物生長所需的能量。第89頁/共109頁2.自養(yǎng)反硝化菌：能以無機質（如H2、H2S、S、S2O489NO的生化還原：

NO——————N2氧化氮還原酶NO2的生化還原：NO3-——————NO2-——————NO——————N2硝酸鹽還原酶亞硝酸鹽還原酶氧化氮還原酶+e+e+e第90頁/共109頁NO的生化還原：氧化氮還原酶NO2的生化還原：NO90

硝化機理

硝化過程處理NOx是再硝化細菌的作用下，在有氧條件下將氨氮氧化成硝酸鹽氮。硝化菌為自養(yǎng)菌，它們以CO2為碳源，通過氧化NH4+獲得能量。第91頁/共109頁硝化機理第91頁/共109頁91

硝化過程一般分兩個階段，分別由硝化菌和亞硝化菌完成。第一階段：由亞硝化菌將氨氮轉化為亞硝酸鹽第二階段：由硝化菌將亞硝酸鹽轉化為硝酸鹽第92頁/共109頁硝化過程一般分兩個階段，分別由硝化菌和亞硝化菌完成。第92硝化處理技術：是在硝化細菌作用下，在有氧條件下將氨氮氧化成硝酸鹽氮，然后再通過反硝化過程，將硝酸鹽氨轉化成N2的處理過程。

技術難點：采用硝化菌去除NOx的研究還處于起步階段，但從土壤微生物的研究結果和反應過程的數(shù)據(jù)看，已初步解釋了在大氣環(huán)境下，采用消化過程去除NO的可行性。根據(jù)初步的實驗數(shù)據(jù)和生物膜的顯微觀察，造成NOx去除率低得原因可歸結于傳質速率的限制和生物量的不足。第93頁/共109頁硝化處理技術：是在硝化細菌作用下，在有氧條件下將氨氮氧化成硝93反硝化處理技術：是利用厭氧微生物在厭氧條件下分解NOx的一種處理方法。

技術難點：盡管采用反硝化路徑去除NO，在實驗室條件下去除率尚可，但保持厭氧的生長環(huán)境和外加有機碳源是實現(xiàn)該過程的必要條件，特別是缺氧條件，在過程放大或在未來可能的工程應用時，就意味著投資費用的激增。第94頁/共109頁反硝化處理技術：是利用厭氧微生物在厭氧條件下分解NOx的一94存在的問題

自20世紀80年代以來，雖然國內外在利用微生物技術控制廢氣中的氮氧化物進行了大量的研究工作，但目前的研究工作仍然處于實驗室階段，實現(xiàn)工程應用還有一定距離。

(1)微生物的生長速度相對較慢，要處理大流量的煙氣，并且煙氣的流速快，導致微生物與煙氣的接觸時間短。

第95頁/共109頁存在的問題自20世紀80年代以來，雖然國內外在利用微生物技95(2)煙道氣的溫度一般較高，且不同煙道氣的成分差別很大，對低碳源含量的煙道氣需要外加碳源，導致工藝復雜。(3)微生物的生長需要適宜的環(huán)境，如何在工業(yè)應用中營造合適的培養(yǎng)條件，將是必須克服的一個難題。第96頁/共109頁(2)煙道氣的溫度一般較高，且不同煙道氣的成分差別很大，對低96(4)微生物的吸附能力差，使得NO的實際凈化效率低。(5)微生物的生長，會造成塔內填料的堵塞。第97頁/共109頁(4)微生物的吸附能力差，使得NO的實際凈化效率低。第9797生物脫氮技術的發(fā)展趨勢通過現(xiàn)代高新技術，采用誘變育種、原生質體融合和基因工程，來獲得高效的工程菌種并進行馴化，以提高單位體積的生物降解速率。選擇適當?shù)奶盍?，提高填料的表面性質及其使用壽命，以節(jié)省投資和能耗。第98頁/共109頁生物脫氮技術的發(fā)展趨勢通過現(xiàn)代高新技術，采用誘變育種、原生質98建立微生物降解的動力學模式，選擇適當?shù)倪\行參數(shù)，建立系統(tǒng)完整的運行模式等。優(yōu)化反應器的設計，實行自動控制，提高對各運行參數(shù)的控制能力，以得到更加經(jīng)濟適用的處理技術。第99頁/共109頁建立微生物降解的動力學模式，選擇適當?shù)倪\行參數(shù)，建立系統(tǒng)完整99謝謝大家祝大家學習進步，快樂每一天！第100頁/共109頁謝謝大家祝大家學習進步，快樂每一天！第100頁/共109頁100廢氣生物處理的特點適應范圍廣揮發(fā)性有機化合物(volatileorganiccompounds，VOCs)以及其它有毒或有臭味的氣體，如NH3和H2S等。化工、制藥、電鍍、噴漆、印刷等行業(yè)產生的有害污染物以及廢水處理廠、堆肥廠、垃圾填埋廠產生惡臭等。第101頁/共109頁廢氣生物處理的特點適應范圍廣第101頁/共109頁101去除效率高一般的空氣污染物去除效率超過90％。投資少，運行費用低不需要投入額外的化學品;化學法則需加催化劑和氧化劑等，如次氯酸鹽、過氧化氫、二氧化氯等。第102頁/共109頁去除效率高第102頁/共109頁102生物洗滌器流程圖第103頁/共109頁生物洗滌器流程圖第103頁/共109頁1032、填料濕度微生物生命活動的必要成分；吸收廢氣的溶劑。采用土壤或堆肥等固態(tài)處理系統(tǒng)時，適宜的水分含量可保證氧與水分的供給。40％~60％為適宜的含水量。通常預處理需要加濕，防止濾料變干。第104頁/共109頁2、填料濕度第104頁/共109頁104生物法脫除H2S反應的機理探討

生物降解H2S的過程可以歸納為以下幾個步驟進行：（1）H2S氣體與水接觸，溶于水，由氣相轉移至液相（2）溶于水的H2S被微生物吸附或吸收在生物體內，當溶液流經(jīng)填料表面時，溶解在水中的H2S被棲息在填料上的生物所吸附，由液相轉移到生物。（3）H2S被微生物氧化分解，在轉化過程中產生能量，為微生物的生長與繁殖提供了能源，使H2S的轉化持續(xù)進行。第105頁/共109頁生物法脫除H2S反應的機理探討

生物降解H2S的過程可以歸納105用于凈化含硫工業(yè)廢氣的生物膜處理裝置，主要有生物濾池和生物滴濾池兩種形式。第106頁/共109頁用于凈化含硫工業(yè)廢氣的生物膜處理裝置，主要有生物濾池和生物滴106植物光合作用示意圖第107頁/共109頁植物光合作用示意圖第107頁/共109頁107某城市的空氣情況汽車尾氣的排放

郊區(qū)工廠廢氣排放第108頁/共109頁某城市的空氣情況汽車尾氣的排放郊區(qū)工廠廢氣排放第108頁/108謝謝您的欣賞！第109頁/共109頁謝謝您的欣賞！第109頁/共109頁109廢氣來源及生物處理的原理廢氣生物處理的方法廢氣生物處理的工藝有機廢氣的生物處理含硫惡臭污染物的生物處理CO2的生物處理NOX的生物處理第1頁/共109頁廢氣來源及生物處理的原理第1頁/共109頁110廢氣主要來源燃料燃燒工業(yè)如化工、冶金、生物制品、屠宰、污水處理及垃圾處理等工廠所產生的廢氣。農業(yè)生產活動交通污染源

第2頁/共109頁廢氣主要來源燃料燃燒工業(yè)如化工、冶金、生物制品、屠宰、污111第一節(jié)廢氣生物處理的原理第3頁/共109頁第一節(jié)廢氣生物處理的原理第3頁/共109頁112微生物轉化廢氣中的有害物質在氣相中難以進行，所以氣態(tài)污染物首先要經(jīng)歷由氣相轉移到液相或固體表面的液膜中的傳質過程，然后污染物才在液相或固相表面被微生物吸附降解。第4頁/共109頁微生物轉化廢氣中的有害物質在氣相中難以進行，所以氣態(tài)污染物首113能進行氣態(tài)污染物降解的微生物：自養(yǎng)菌

靠硫化氫、硫和鐵離子及氨的氧化獲得能量，其生存所必需的碳由二氧化碳提供。適于進行無機物轉化，但由于新陳代謝活動較慢，其生物負荷不可能很大。但在濃度不太高的脫臭場合還是采用了硝化菌、反硝化菌及硫酸菌等來轉化硫化氫及氨。異養(yǎng)菌

對有機物的氧化代謝獲取能量和營養(yǎng)物質，能較快地完成污染物的降解。第5頁/共109頁能進行氣態(tài)污染物降解的微生物：自養(yǎng)菌靠硫化氫、硫和鐵離子及114

生物反應處理廢氣一般經(jīng)歷以下三個階段：1.溶解過程

廢氣與水或固相表面的水膜接觸，污染物溶于水中成為液相中的分子或離子，完成由氣膜擴散進入液膜的過程。第6頁/共109頁生物反應處理廢氣一般經(jīng)歷以下三個階段：第6頁/共109頁1152.吸著過程

有機污染物組分溶解于液膜后，在濃度差的推動下進一步擴散到生物膜，被微生物吸附、吸收，污染物從水中轉入微生物體內。作為吸收劑的水被再生復原，繼而再用以溶解新的廢氣成分。第7頁/共109頁2.吸著過程有機污染物組分溶解于液膜后，1163.生物降解過程

進入微生物細胞的污染物作為微生物生命活動的能源或養(yǎng)分被分解和利用，從而使污染物得以去除。第8頁/共109頁3.生物降解過程進入微生物細胞的污染物作為微117廢氣生物處理原理圖第9頁/共109頁廢氣生物處理原理圖第9頁/共109頁118烴類和其它有機物成分被氧化分解為CO2和H2O，含硫還原性成分被氧化為S，SO42-，含氮成分被氧化分解成NH3，NO2-和NO3-等。第10頁/共109頁烴類和其它有機物成分被氧化分解為CO2和H2O，含硫還原性成119第二節(jié)廢氣生物處理的方法第11頁/共109頁第二節(jié)廢氣生物處理的方法第11頁/共109頁120廢氣處理方法：理化法：吸附、吸收、氧化、等離子體轉化法等。工藝或設備較復雜，運行費用較高。生物法：植物凈化和微生物凈化法。具有處理效率較高、適應性較廣、工藝較簡單以及費用較省等優(yōu)點。第12頁/共109頁廢氣處理方法：第12頁/共109頁121微生物凈化氣態(tài)污染物的裝置：生物吸收池生物洗滌池生物滴濾池生物過濾池第13頁/共109頁微生物凈化氣態(tài)污染物的裝置：第13頁/共109頁122其中生物過濾池應用較多技術成熟第14頁/共109頁其中生物過濾池應用較多技術成熟第14頁/共109頁123廢氣生物處理的特點適應范圍廣揮發(fā)性有機化合物(volatileorganiccompounds，VOCs)以及其它有毒或有臭味的氣體，如NH3和H2S等?；?、制藥、電鍍、噴漆、印刷等行業(yè)產生的有害污染物以及廢水處理廠、堆肥廠、垃圾填埋廠產生惡臭等。第15頁/共109頁廢氣生物處理的特點適應范圍廣第15頁/共109頁124去除效率高一般的空氣污染物去除效率超過90％。投資少，運行費用低不需要投入額外的化學品;化學法則需加催化劑和氧化劑等，如次氯酸鹽、過氧化氫、二氧化氯等。第16頁/共109頁去除效率高第16頁/共109頁1254、污染少生物處理的產物是生物量，很容易處理。5、耗能低生物反應在常溫常壓下進行，能量來自微生物利用VOCs成分本身產生的能量。第17頁/共109頁4、污染少第17頁/共109頁126水溶性強

主要有無機物如H2S和NH3等、醇類、醛類、酮類以及簡單芳烴(如BTEX)等有機物。適宜處理的污染氣體應具有的特點：第18頁/共109頁水溶性強適宜處理的污染氣體應具有的特點：第18頁/共109127易降解

分子被吸附在生物膜上必需被降解，否則將導致污染物濃度增高，毒害生物膜或影響傳質，降低生物濾器效率，或使處理完全失敗。

第19頁/共109頁易降解第19頁/共109頁128第二節(jié)廢氣生物處理的工藝第20頁/共109頁第二節(jié)廢氣生物處理的工藝第20頁/共109頁129根據(jù)介質性質不同，分為：生物洗滌(bioscrubbing)生物洗滌器內是液態(tài)介質。生物過濾(biofiltration)生物過濾采用是固態(tài)介質。生物濾池生物滴濾第21頁/共109頁根據(jù)介質性質不同，分為：第21頁/共109頁130生物洗滌器生物洗滌裝置一般由洗滌器和生物反應器兩部分組成，分開設置。吸收主要是物理溶解過程，采用的吸收設備有噴淋塔、篩板塔、鼓泡塔等，吸收過程進行很快，水在吸收設備中的停留時間僅約幾秒鐘；第22頁/共109頁生物洗滌器生物洗滌裝置一般由洗滌器和生物反應器兩部分組成，分131生物懸浮液(循環(huán)液)自吸收塔頂部噴淋而下．使廢氣中的污染物和氧轉入液相(水相)。吸收了廢氣中有機組分的生物懸浮液進入生物反應器(活性污泥池)中，通入空氣充氧再生。被吸收的有機物通過微生物的氧化作用．最終被再生池中活性污泥懸液除去。一般,當活性污泥濃度控制在5000-10000mg/L,氣速小于200m/h，去除較理想。第23頁/共109頁生物懸浮液(循環(huán)液)自吸收塔頂部噴淋而下．使廢氣中的污染物和132生物洗滌器流程圖第24頁/共109頁生物洗滌器流程圖第24頁/共109頁133優(yōu)點：設備少，操作簡單，投資運行費用低，VOCs去除效率高。缺點：反應條件較難控制，占地面積大，基質濃度高時，生物量增長快易堵塞濾料，影響傳質效果。第25頁/共109頁優(yōu)點：設備少，操作簡單，投資運行費用低，VOCs去除效率高。134生物洗滌裝置第26頁/共109頁生物洗滌裝置第26頁/共109頁1352．生物滴濾塔在生物滴濾塔內充滿惰性填料,微生物在填料表面附著生長并形成生物膜。氣相主體經(jīng)傳輸進入微生物膜后，生物膜中微生物以有機廢氣為碳源和能源,以在循環(huán)液中的營養(yǎng)物質為氮源,進行生命活動。代謝產物通過擴散作用外排。第27頁/共109頁2．生物滴濾塔在生物滴濾塔內充滿惰性填料,微生物在填料表面136滴濾塔的進氣方式分為水氣逆流、并流兩種方式。第28頁/共109頁滴濾塔的進氣方式分為水氣逆流、并流兩種方式。第28頁/共10137滴濾塔內所用填料多為陶瓷或塑料。（易于掛膜、不易堵塞、比表面積大。）滴濾塔中最重要的部分：吸收器。吸收器內氣液分界面的表面積決定了吸收效率。第29頁/共109頁滴濾塔內所用填料多為陶瓷或塑料。（易于掛膜、不易堵塞、比表面138生物滴濾池具有以下特點：內裝有惰性填料,它只起生物載體作用，其孔隙率高、阻力小、使用壽命長,不需頻繁更換；設有循環(huán)液裝置，可調節(jié)濕度和pH值，供給營養(yǎng)和微量元素，生物相靜止而液相流動，因而填料上可生存世代周期長、降解特殊氣體的菌群，可承受比生物過濾器更大的處理負荷，且抗沖擊負荷能力強,填料不易堵塞、壓降小；第30頁/共109頁生物滴濾池具有以下特點：第30頁/共109頁139污染物的吸收和生物降解在同一反應器內進行，設備簡單，操作條件可靈活控制。安裝有溫度控制裝置，當內部氣體溫度顯示下降至微生物的正常生長溫度時，控制系統(tǒng)發(fā)信號給熱風機，使其工作以提高池內的溫度。當氣體低于20OC時，熱風機開始運轉，直至溫度達到微生物適宜溫度為止，一般為25OC左右。第31頁/共109頁污染物的吸收和生物降解在同一反應器內進行，設備簡單，操作條件140優(yōu)點：設備少、壓降低、填料不易堵塞，PH易于調節(jié)，適宜處理產生酸性代謝產物的污染物。缺點：填料比表面積小，運行成本高，不適宜處理水溶性差的化合物。第32頁/共109頁優(yōu)點：設備少、壓降低、填料不易堵塞，PH易于調節(jié)，適宜處理產1413．生物濾池（微生物過濾工藝）首先含污染物的氣體進入加濕器進行。潤濕。潤濕廢氣進入填料層，微生。物進行生物代謝。凈化后氣體在濾池頂部排出。第33頁/共109頁3．生物濾池（微生物過濾工藝）首先含污染物的氣體進入加濕器進142

生物濾池流程圖第34頁/共109頁生物濾池流程圖第34頁/共109頁143生物濾池所用填料特性是影響其處理效果的關鍵因素。填料選擇要考慮比表面積、機械強度、化學穩(wěn)定性、持水性等問題。

第35頁/共109頁生物濾池所用填料特性是影響其處理效果的關鍵因素。第35頁/共144生物濾池所用的過濾介質：土壤濾池堆肥濾池人工合成材料第36頁/共109頁生物濾池所用的過濾介質：土壤濾池第36頁/共109頁145第37頁/共109頁第37頁/共109頁146影響生物濾池性能的因素1、填料選擇堆肥原料常用污水處理廠污泥、有機垃圾和畜糞以及植物凋落物。須篩選，濾層要均勻、疏松，空隙率>40％，濾料須保持濕潤，濾層含水量不低于40％，但不能有積水。濾層保持適當?shù)臏囟?。土壤腐殖土為好，其它土質需要改良，有效厚度不應小于50cm，土壤水分40％~70％，草炭其通氣性能良好，適于微生物生長，除臭效果比用土壤好。第38頁/共109頁影響生物濾池性能的因素1、填料選擇第38頁/共109頁1472、填料濕度微生物生命活動的必要成分；吸收廢氣的溶劑。采用土壤或堆肥等固態(tài)處理系統(tǒng)時，適宜的水分含量可保證氧與水分的供給。40％~60％為適宜的含水量。通常預處理需要加濕，防止濾料變干。第39頁/共109頁2、填料濕度第39頁/共109頁1483．溫度廢氣生物處理多用中溫條件(25～35℃)，少用高溫。土壤或堆肥處理廢氣時通常采用自然溫度，如果微生物分解基質放熱造成溫度過高則需采取降溫措施。第40頁/共109頁3．溫度廢氣生物處理多用中溫條件(25～35℃)，少用高1494．氧氣廢氣處理多用異養(yǎng)型好氧微生物；氧的供給量與供給方式對處理效率的影響很大，微生物數(shù)量、基質濃度和溫度等因素也會影響供氧。少數(shù)厭氧條件，例如著色菌處理硫化氫，則需控制無氧條件，以氨氣取代反應系統(tǒng)的氧氣。第41頁/共109頁4．氧氣廢氣處理多用異養(yǎng)型好氧微生物；第41頁/共109頁1505、酸堿度以中性或微堿性（7-8）為宜。廢氣生物處理中的細菌多數(shù)適應于中性至微堿性環(huán)境，只有少數(shù)種類對酸堿度要求比較特殊，例如氧化硫硫桿菌最適pH為2.6~2.8，最低為pH1.0，最高為pH4.0~6.0。第42頁/共109頁5、酸堿度以中性或微堿性（7-8）為宜。第42頁/共109頁151第43頁/共109頁第43頁/共109頁152針對有機堆肥臭氣去除的生物濾池第44頁/共109頁針對有機堆肥臭氣去除的生物濾池第44頁/共109頁153三種生物凈化系統(tǒng)的比較生物洗滌法：處理凈化氣量小、濃度大、易溶且生物代謝速率較低的廢氣；生物濾池：氣量大、濃度低的廢氣；生物滴濾池：負荷較高以及污染物降解后會生成酸性物質的廢氣。第45頁/共109頁三種生物凈化系統(tǒng)的比較生物洗滌法：處理凈化氣量小、濃度大、易154第三節(jié)有機廢氣的生物處理第46頁/共109頁第三節(jié)有機廢氣的生物處理第46頁/共109頁155有機廢氣生物處理是一項新的技術，由于生物反應器涉及到氣、液、固相傳質及生化降解過程，影響因素多而復雜，有關的理論研究及實際應用還不夠深入、廣泛，需要進一步探討和研究。第47頁/共109頁有機廢氣生物處理是一項新的技術，由于生物反應器涉及到氣、液、156

五、處理廢氣的微生物多為混合微生物，因為：①含有多種成分的混合廢氣，需要多種微生物分別降解；②有的成分需要幾種微生物的相繼作用才能分解轉化為無害物質；③一些難降解的成分要由幾種微生物聯(lián)合作用才能被完全降解；第48頁/共109頁五、處理廢氣的微生物多為混合微生物，因為：③一些難降解的成157④工藝需要，盡管廢氣成分能夠被單一微生物分解，但還需利用其它微生物。在硫化氫氧化中，為了使自養(yǎng)型脫氮硫桿菌(Thiobacillusdenitrificans)凝絮持留于反應器內，需與活性污泥中的異養(yǎng)型微生物—起共培養(yǎng)。

第49頁/共109頁第49頁/共109頁158有機廢氣的生物處理裝置主要有生物洗滌器、生物濾池和生物滴濾池，其中生物滴濾池應用最為廣泛。第50頁/共109頁有機廢氣的生物處理裝置主要有生物洗滌器、生物濾池和生物滴濾池159幾種生物技術的比較與具體應用條件第51頁/共109頁幾種生物技術的比較與具體應用條件第51頁/共109頁1605.現(xiàn)存問題及主要研究方向廢氣生物處理是一項新技術，影響因素多而復雜，許多問題需要進一步探討和解決，大致有如下幾個方面:第52頁/共109頁5.現(xiàn)存問題及主要研究方向廢氣生物處理是一項新技術，影響因素1611.反應動力學模式研究

反應動力學即研究污染物降解速率以及微生物增長率與污染物濃度、生物量等因素之間的定量關系，而這些關系直接決定著降解速率與污染物的去除效率。通過反應機理的研究，可以找出決定反應速度的內在依據(jù)，有效的控制和調節(jié)反應速度，最終提高污染物的凈化效率。第53頁/共109頁1.反應動力學模式研究

反應動力學即研究污染物降解速率以及微1622.填充物的特性研究

填充物的比表面積、孔隙率等直接影響著反應器的生物量以及整個填充床的壓降及填充床時易堵塞等問題。更重要的是，填充物對液/固傳質分配系數(shù)有較大影響。同時，填料的使用壽命也直接影響整個裝置的運行費用，因此，填料特性研究可以改善反應器運行狀況、節(jié)省運行費用。

第54頁/共109頁2.填充物的特性研究

填充物的比表面積、孔隙率等直接影響1633.動態(tài)負荷研究目前，大多數(shù)實際生產的尾氣均是非常態(tài)負荷氣流，氣量與濃度都處在時刻的變化過程中，因此，模擬動態(tài)負荷可解決一系列實際運用中碰到的問題。第55頁/共109頁3.動態(tài)負荷研究目前，大多數(shù)實際生產的尾氣均是非常態(tài)負荷氣流1644.高效優(yōu)勢菌種的篩選

在原有菌種的基礎上通過選擇最佳生長條件，篩選出能高效降解各種惡臭有毒氣體的優(yōu)勢菌種，從而縮短反應啟動時間，加快生物反應進程，提高處理效率。第56頁/共109頁4.高效優(yōu)勢菌種的篩選

在原有菌種的基礎上通過選擇最佳生長條165第四節(jié)含硫惡臭污染物的生物處理第57頁/共109頁第四節(jié)含硫惡臭污染物的生物處理第57頁/共109頁166惡臭污染物（odorpollutants）：指一切刺激嗅覺器官引起人們不愉快及損害生活環(huán)境的氣體物質。惡臭物質的種類很多，其中硫化物占大多數(shù)。H2S不僅危害人體健康，而且還會嚴重地腐蝕設備與器材。即使在濃度很低時，它對環(huán)境與健康的危害也是顯而易見的。因此，就H2S的來源及危害來看，以H2S作為研究對象是具有代表性的。第58頁/共109頁惡臭污染物（odorpollutants）：指一切刺激嗅覺167傳統(tǒng)H2S處理常用的物化方法

吸收法：物理溶劑吸收、化學溶劑吸收。吸附法：可再生、不可再生吸附。氧化法：干法氧化、濕法氧化。分解法：熱分解法、微波技術分解。第59頁/共109頁傳統(tǒng)H2S處理常用的物化方法第59頁/共109頁168生物法脫臭的主要特點（1）費用低。（2）設備簡單、維護管理方便。（3）減少甚至無二次污染問題。微生物分解惡臭物質的速度快、效率高、穩(wěn)定。（4）生物膜固著生長，生態(tài)條件穩(wěn)定，單位體積內生物量大，高密度的微生物群具有較高的微生物吸附和生物氧化的能力，因而對外界負荷、毒物沖擊的抵抗力強。（5）可與廢水處理一并進行。第60頁/共109頁生物法脫臭的主要特點（1）費用低。第60頁/共109頁169用于生物降解H2S的微生物

在微生物氧化H2S的過程中，用于生物降解的微生物叫脫硫菌，又稱為硫細菌，有自養(yǎng)菌、異養(yǎng)菌兩大類，其中自養(yǎng)菌合成有機物能力強，有利于無機物的轉化。據(jù)文獻報道[77]，分解硫及硫化物的細菌有多種，其中以氧化硫和硫化物獲得能源的細菌主要是硫桿菌屬和硫磺菌屬。第61頁/共109頁用于生物降解H2S的微生物

在微生物氧化H2S的過程中，用于170至今發(fā)現(xiàn)的脫硫微生物有十幾種：如氧化亞鐵硫桿菌、氧化硫桿菌、酸熱硫化亞菌、光合硫細菌及真菌等。自然界中存在的脫硫細菌多為化能自養(yǎng)型微生物。第62頁/共109頁至今發(fā)現(xiàn)的脫硫微生物有十幾種：如氧化亞鐵硫桿菌、氧化硫桿菌、171生物法脫除H2S反應的機理探討

生物降解H2S的過程可以歸納為以下幾個步驟進行：（1）H2S氣體與水接觸，溶于水，由氣相轉移至液相（2）溶于水的H2S被微生物吸附或吸收在生物體內，當溶液流經(jīng)填料表面時，溶解在水中的H2S被棲息在填料上的生物所吸附，由液相轉移到生物。（3）H2S被微生物氧化分解，在轉化過程中產生能量，為微生物的生長與繁殖提供了能源，使H2S的轉化持續(xù)進行。第63頁/共109頁生物法脫除H2S反應的機理探討

生物降解H2S的過程可以歸納172

還原態(tài)的無機硫在液相及微生物的作用下氧化成SO42-的具體過程為：4S2-→2S2O32-→S4O62-→SO32-+S3O62-→4SO32-→4SO42-第64頁/共109頁還原態(tài)的無機硫在液相及微生物的作用下氧化成SO42-的具173含硫工業(yè)廢氣的生物處理法

生物膜法是生物法中最受關注的一種方法，具有以下優(yōu)點：1.動力消耗少，成本較低。2.細胞活性高，穩(wěn)定性高。3.生物膜的生物量大，具有較大處理能力。4.生物膜中除好氧菌外還有厭氧菌，脫硫效果好。5.營養(yǎng)物質利用效率好，轉化率高。第65頁/共109頁含硫工業(yè)廢氣的生物處理法生物膜法是生物法中最受關注的一174

生物法凈化工藝示意圖循環(huán)水槽 2.恒流泵 3.布氣板4.填料 5.法蘭盤 6.噴淋頭 7.出氣采樣點8.出氣洗滌槽第66頁/共109頁生物法凈化工藝示意圖第66頁/共109頁175用于凈化含硫工業(yè)廢氣的生物膜處理裝置，主要有生物濾池和生物滴濾池兩種形式。第67頁/共109頁用于凈化含硫工業(yè)廢氣的生物膜處理裝置，主要有生物濾池和生物滴176生物法脫硫主要影響因素生物濾池容積負荷對除臭效率的影響進氣濃度對脫硫效率的影響噴淋水量對脫硫效率影響pH值對脫臭效率的影響循環(huán)水中SO42-濃度對除臭效率的影響填料性能對脫臭效率的影響第68頁/共109頁生物法脫硫主要影響因素生物濾池容積負荷對除臭效率的影響第68177第五節(jié)二氧化碳的生物處理第69頁/共109頁第五節(jié)二氧化碳的生物處理第69頁/共109頁178

近年來大氣中的濃度保持著逐年上升的趨勢：一方面造成了一系列不良的環(huán)境后果；另一方面，作為地球上最豐富的碳資源，CO2在合適的技術下可轉化為巨大的再生資源。第70頁/共109頁近年來大氣中的濃度保持著逐年上升的趨勢：第70頁/共1179目前，CO2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。CO2的生物固定主要是植物和自養(yǎng)微生物,從整個生物圈的物質、能量流來看,CO2的微生物固定是一支決不能忽視的力量。第71頁/共109頁目前，CO2的固定方法主要有物理法、化學法和生物法,而大180固定CO2的微生物

固定CO2的微生物一般有兩類:光能自養(yǎng)型微生物主要包括微藻類和光合細菌,它們都含有葉綠素,以光為能源,CO2為碳源合成菌體物質或代謝產物;化能自養(yǎng)型微生物。以CO2為碳源,能源主要有H2和、H2S和含氮化合物。第72頁/共109頁固定CO2的微生物固定CO2的微生物一般有兩類:第72181

固定CO2的微生物種類第73頁/共109頁固定CO2的微生物種類第73頁/共1182微生物固定的機理：1.卡爾文循環(huán)卡爾文循環(huán)一般可分為三部分:(1)CO2的固定

(2)固定的CO2的還原

(3)CO2受體的再生。第74頁/共109頁微生物固定的機理：1.卡爾文循環(huán)第74頁/共109頁183

卡爾文循環(huán)第75頁/共109頁卡爾文循環(huán)第75頁/1842.還原三羧酸循環(huán)

還原三羧酸循環(huán)示意圖第76頁/共109頁2.還原三羧酸循環(huán)還原三羧酸1853.乙酰輔酶A循環(huán)乙酰輔酶A途徑第77頁/共109頁3.乙酰輔酶A循環(huán)乙酰輔酶A途徑第77頁/共109頁186微生物固定CO2的具體過程第78頁/共109頁微生物固定CO2的具體過程第78頁/共109頁187植物光合作用示意圖第79頁/共109頁植物光合作用示意圖第79頁/共109頁188固定CO2的植物植物的光合作用以大氣中的為碳源合成自身的細胞物質，并釋放出，是天然的固定場。不僅陸生植物，海洋中的植物也具有很強的吸收的能力第80頁/共109頁固定CO2的植物植物的光合作用以大氣中的為碳源合成自身的細胞189第81頁/共109頁第81頁/共109頁190第82頁/共109頁第82頁/共109頁191第六節(jié)氮氧化物的生物處理第83頁/共109頁第六節(jié)氮氧化物的生物處理第83頁/共109頁192氮氧化物的生物處理技術

氮氧化物(NOx)是大氣主要污染物之一,也是目前大氣污染治理的大難題。自20世紀70年代起,發(fā)達國家便開始對燃煤電站鍋爐NOx排放,并且限制日趨嚴格。中國是以燃煤為主的發(fā)展中國家,隨著經(jīng)濟的迅速發(fā)展,燃煤造成的環(huán)境污染日趨嚴重,特別是燃煤煙氣中NOx,對大氣的污染已成為一個不容忽視的問題。

第84頁/共109頁氮氧化物的生物處理技術

氮氧化物(NOx)是大氣主要污染物之193某城市的空氣情況汽車尾氣的排放

郊區(qū)工廠廢氣排放第85頁/共109頁某城市的空氣情況汽車尾氣的排放郊區(qū)工廠廢氣排放第85頁/共194生物法含NOx廢氣凈化的原理

第一步，氣相中的NOx（NO和NO2），首先通過溶解或吸附等傳質過程轉移至液相（如NO2通過形式NO3-或NO2-而溶于水中，吸附在液相中的微生物或固體物表面而進入液相）。第86頁/共109頁生物法含NOx廢氣凈化的原理

第一步，氣相中的NOx（NO和195第二步，在外加碳源的情況下，微生物對分布于液相中的含氮化合物吸收，在微生物體內進行氧化、還原、分解等微生物代謝作用，把部分吸收的含氮化合物轉化為微生物生長所需的有機氮化物，組成新的細胞，使微生物生長繁殖；另一部分含氮化合物則被微生物分解為無害的氮氣，或容易處理的NO3-或NO2-，并釋放出微生物生長活動所需的能量。第87頁/共109頁第二步，在外加碳源的情況下，微生物對分布于液相中的含氮化合物196生物脫氮的具體機理微生物凈化NOx有反硝化、硝化和真菌凈化三種機理。反硝化機理（異養(yǎng)反硝化菌和自養(yǎng)反硝化菌）1.異養(yǎng)反硝化菌：以有機物為電子供體，以NO3-、NO2-、NO為電子受體，進行缺氧呼吸，氧化有機物來獲取生長所需的能量，將NO、NO3-

、NO2-還原為N2，同時生成與好氧呼吸相比少得ATP和生物質。第88頁/共109頁生物脫氮的具體機理微生物凈化NOx有反硝化、硝化和真菌凈化1972.自養(yǎng)反硝化菌：能以無機質（如H2、H2S、S、S2O4-）作為氫供體，以NO、NO3-、NO2-作為氫受體，以無機碳為碳源，將從NO、NO3-

、NO2-還原為N2中獲取微生物