有機(jī)廢氣處理方法探討獲獎(jiǎng)科研報(bào)告

有機(jī)廢氣處理方法探討獲獎(jiǎng)科研報(bào)告【摘要】生物技術(shù)凈化有機(jī)廢氣是近年來逐步發(fā)展起來的一項(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養(yǎng)物質(zhì)，轉(zhuǎn)化為簡單的無機(jī)物質(zhì)（CO2、H2O）或細(xì)胞物質(zhì)。生物廢水處理過程的最大區(qū)別在于：廢氣中的有機(jī)物質(zhì)通過液體（或固體表面膜）傳質(zhì)過程從氣相到第一個(gè)傳質(zhì)過程，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，作為能量來源進(jìn)入污染微生物的體內(nèi)，營養(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)化為簡單的無機(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，微生物膜反過來又是微生物捕獲和吸收有機(jī)污染物的載體;3）有機(jī)污染物以能量和營養(yǎng)物的形式進(jìn)入廢氣中，經(jīng)過自身的分解反應(yīng)，最終轉(zhuǎn)化為無害的。

三、生物處理有機(jī)廢氣的技術(shù)特征

由于微生物對各種污染物具有強(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)備測定物理和化學(xué)吸附和吸收，從而簡化了工藝和工業(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)物和廢氣作為生長本身的碳源。這樣，廢氣經(jīng)過生物濾床后可以得到凈化，濾層在不斷生長和再生過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)。采用不同的濾床對污水進(jìn)行生物處理，在生物處理過濾床內(nèi)排放的廢氣時(shí)，濾床內(nèi)表面和生物膜上都沒有形成滯水，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程可以看作是一系列的生化反應(yīng)。定性地說，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)步驟的過程。同時(shí)，由于過濾器（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)。一般來說，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程中，由于吸收和氧化是兩個(gè)相對獨(dú)立的過程，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)微生物代謝過程中的有機(jī)污染物作為能源和營養(yǎng)物被分解，最終轉(zhuǎn)化為無害化合物（如二氧化碳和水）。填料表面生物滴濾床的微生物濃度高，生長穩(wěn)定，床內(nèi)存在連續(xù)流動(dòng)的水滴相，因此整個(gè)過程涉及氣、液、固傳質(zhì)。但總的來說，這個(gè)過程仍然是一個(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)）和生物過濾法（固定態(tài)），生物過濾法（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，微生物降解生物過濾是指微生物附著在固體介質(zhì)（填料）上生長，廢氣通過固定床層（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。微生物過濾器還能為其提供必需的營養(yǎng)素，這些營養(yǎng)素可以循環(huán)利用，但最終會(huì)被礦化破壞。通常，經(jīng)過幾年的運(yùn)行，營養(yǎng)物質(zhì)被耗盡，需要更換過濾粒子的過濾大小，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)。生物濾池單濾床開放，多濾床封閉形式。與開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，但廢氣的歷史過程很短，近年來，隨著工業(yè)排放物種類的增加，人們對生活環(huán)境的要求逐漸提高，廢氣污染的治理越來越受到人們的重視。針對這種情況，正在