生物法处理挥发性有机废气的研究进展.docx

生物法处理挥发性有机废气的研究进度挥发性有机物(VOCs)排入大气中会产生严重的环境问题如雾霾、光化学烟雾、破坏臭氧层导致全球变暖等降低环境中VOCs浓度是实现长久健康发展的关键因素。传统的处理工艺包括物理法(如活性炭吸附、洗涤)、化学法尽管有一定的去除效率但它们会产生二次污染如活性炭吸附饱和后需要进行脱附或者直接焚烧处理造成成本增加化学法用到的一些化学试剂不能直接排入到环境中需经过二次处理达标后排放工艺复杂。其他的一些工艺如燃烧或者膜分离法都具备较高的处理效率适于处理高浓度的有机废气但对于低浓度废气处理优势不明显投资成本及运转成本较高。生物法是利用微生物的氧化代谢作用处理VOCs具备成本低、除臭效果好、无二次污染等优点受到广泛关注。基于生物法的优势目前应用领域较广泛利用生物法处理橡胶废气对臭味的去除效果较好;应用于污水处理厂臭味处理极大地降低了投资成本。目前的研究大多停留在小试阶段在工程应用过程当中会产生许多的问题如处理效果不佳、后期设备清理、增加成本等。本文中通过对生物法处理有机废气的类型、降解菌及其影响因素进行分析总结并对生物法的未来发展趋势进行展望以期为生物法的工程应用提供理论基础。1生物处理系统类型根据生物降解工艺的结构类型不同可分为生物过滤、生物滴滤、生物洗涤及膜生物反应器反应过程当中微生物作为催化剂利用有机废气作为营养物质供自身繁殖产生二氧化碳和水构型如图1所示。目前工程上常用的工艺为生物滴滤而膜生物反应器技术目前尚不成熟且成本较高工程应用相对较少。1.1生物过滤生物过滤是利用微生物的氧化代谢作用将废气中的有机污染物分解为无害或者低害类的物质生物过滤器内部含有填料为微生物的生长繁殖提供附着位点废气流经填料床通过填料的扩散作用到达生物膜与微生物接触并发生氧化代谢反应进而达到有机废气降解的目的。生物过滤池最早适用于有机废水及垃圾渗滤液的处理后渐渐发展到废气治理领域通常包括增湿塔和生物过滤2部分具备环保、维护方便、运转成本低等优点在工业VOCs降解及臭气处理领域得到广泛的应用。Alberto等用生物过滤塔同步去除甲苯、甲醛、苯并芘有机废气结果发现生物过滤塔对污染物的去除能力和去除效率在一定程度上呈现相对独立性当进气流量提高5倍这3种物质的去除效率始终保持在60%以上。Natarajan等用生物过滤塔处理乙苯-甲苯混合废气当进气负荷在25.0～408.0g/(m3·h)时乙苯和甲苯混合废气的最大去除能力分别为85.63、63.20g/(m3·h)。在低温条件下用生物过滤塔处理三氯乙烯气体研究发现当入口浓度为50～1500mg/m3停留时间为120s时去除率为70%～100%并且具备较好的耐冲击负荷能力。Han等用两相流生物过滤塔处理二氯乙烯废气装置连续运转200d去除效率始终保持在85%以上。生物过滤对高浓度的有机废气去除效率较差填料寿命有限且废气需要满足以下特征:较好的亲水性能;能够被微生物降解并且生物毒性小;废气中颗粒物浓度低。1.2生物滴滤生物滴滤是比较常见的废气处理工艺与生物过滤工艺相似但没有独立的预加湿部分通过循环水系统在顶部喷淋进行加湿在填料上呈现液滴状态废气从装置底部进入系统内经过填料层时与微生物膜接触有机废气首先被生物膜周围的水膜吸收然后被微生物氧化代谢转变成低害或者无害物质。填料作为微生物生长繁殖的场所需具备优良的气液传质作用较高的机械强度不易降解无生物毒性等性能。常用的填料多为惰性矿物填料如陶瓷、火山岩、树脂、聚氨酯。在运转过程当中需要控制停留时间及喷淋量若停留时间长营养物质充足会产生微生物数量急剧增加生物膜外溢若喷淋速率较高会产生生物膜从填料上脱落现象。该工艺具备投资及运转成本低由于液滴不断流经填料长期运转压降低等优点。关于生物滴滤降解VOCs的研究较多Yang等制备了小试规模及中试规模的生物滴滤池将其应用于化纤VOCs治理研究发现当停留时间为59s时这2种不同规模的装置对VOCs的降解效率高于90%是一种经济高效的VOCs降解装置。Zhang等探究了中试规模生物滴滤床处理制药废水中的醋酸丁酯有机物研究发现当停留时间为17s时处理效率可达到95%处理负荷约为548.5g/(m3·h)。1.3生物洗涤生物洗涤系统是一种悬浮活性污泥处理装置生物悬浮液从喷淋塔顶部喷淋同时有机废气从生物洗涤装置底部进入在装置内部有机废气与悬浮液接触并溶于悬浮液体中在此过程当中废气中的有机物转移到液体中完成气相到液相的传质过程含有有机废气的悬浮液体进入到活性污泥反应器中被微生物氧化代谢达到有机废气处理的目的。生物洗涤装置运转过程稳定对参数控制比较了进一步方便运转过程压降较低但会产生较多的活性污泥需要进一步处理。目前生物洗涤工艺应用较