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有機(jī)廢氣(VOCs)處理生物分解法

文章出處：未知責(zé)任編輯：作者：admin人氣：發(fā)表時(shí)間：2017-01-18 14:26:25【大中小】

生物分解法是在已成熟的采用微生物處理廢水基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的處理有機(jī)廢氣的方法。通過(guò)附著在多孔、潮濕介質(zhì)上的活性微生物,用大氣中低濃度的有機(jī)廢氣為其生命活動(dòng)的能源或養(yǎng)分,將其轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物(CO2、H2O)或細(xì)胞組成物質(zhì)。

按照荷蘭學(xué)者Ottengraf提出的生物膜理論,生化法處理有機(jī)廢氣主要經(jīng)歷3個(gè)步驟:

①?gòu)U氣中的有機(jī)污染物首先同水接觸并溶解于水中(即由氣膜擴(kuò)散進(jìn)入液膜);

②溶解于液膜中的有機(jī)物成分在濃度差的推動(dòng)下進(jìn)一步擴(kuò)散到生物膜,進(jìn)而被其中的微生物捕獲并吸收;

③進(jìn)入微生物體內(nèi)的有機(jī)污染物在其自身的代謝過(guò)程中作為能源和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被分解,經(jīng)生物化學(xué)反應(yīng)最終轉(zhuǎn)化成為無(wú)害的化合物。

近些年來(lái)國(guó)外研究者對(duì)生物分解法處理VOCs在動(dòng)力學(xué)模型、微生物菌種的培養(yǎng)及工藝設(shè)備方面進(jìn)行了大量的研究工作。通過(guò)對(duì)生物廢氣處理過(guò)程數(shù)學(xué)模型的建立與計(jì)算,預(yù)測(cè)在給定條件下生物凈化法的處理效果,為設(shè)計(jì)和過(guò)程優(yōu)化提供依據(jù)。

Tang研究了生物過(guò)濾器的吸附、微動(dòng)力學(xué)、質(zhì)量傳遞和氣體流線譜之間的相互作用,用開發(fā)出的數(shù)學(xué)模型描述了生物過(guò)濾器的瞬間特性,實(shí)驗(yàn)研究和模型分析結(jié)果均表明,過(guò)濾器的瞬間特性主要受過(guò)濾材料的性質(zhì)和運(yùn)行條件影響。

Okkerse等研究了生物滴濾池處理廢氣中生物量累積和阻塞的問題,并利用二氯甲烷作為模擬污染物質(zhì),獲得了動(dòng)力學(xué)模型。

Hwang等研究了甲苯生物過(guò)濾法的動(dòng)力學(xué)行為,由于甲苯是不溶于水的氣體污染物,所以可作為模型化合物選用,有效性因素分析結(jié)果表明,生物過(guò)濾非水溶性化合物(如甲苯)時(shí),受系統(tǒng)質(zhì)量傳遞影響,不宜在氣體流動(dòng)速度較高的條件下操作。

Abumaizar用提出的穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型描述(VOCs)在生物過(guò)濾池中的去除動(dòng)力學(xué),在穩(wěn)態(tài)條件下處理苯、甲苯、乙苯和二甲苯,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與模型預(yù)測(cè)比較結(jié)果表明,粒狀活性炭存在可提高堆肥生物過(guò)濾池對(duì)苯系污染物的去除效率。

郭靜對(duì)反應(yīng)器中微生物的生長(zhǎng)狀況進(jìn)行了分析,發(fā)現(xiàn)被處理污染物的成分以及微環(huán)境條件不同,將繁殖出不同的微生物種群。對(duì)于水溶性好的污染物,可利用適于在水中生存的細(xì)菌進(jìn)行生物降解。對(duì)于難溶于水的污染物,可由真菌代替細(xì)菌進(jìn)行生物降解。特別是對(duì)于某些有機(jī)物,真菌的降解能力高于細(xì)菌。

喬鐵軍也進(jìn)行了生物活性濾池中微生物的生長(zhǎng)研究。結(jié)果表明,在活性濾池中微生物的生長(zhǎng)速度是不同的,異養(yǎng)細(xì)菌生長(zhǎng)速度最快,亞硝化細(xì)菌次之,硝化細(xì)菌最慢。3大微生物類群之間不存在明顯的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系,而在各個(gè)類群內(nèi)部之間則表現(xiàn)為對(duì)基質(zhì)的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。

國(guó)內(nèi)外研究者對(duì)污染物的處理設(shè)備強(qiáng)化和工藝優(yōu)化上進(jìn)行了大量的研究。

Ergas設(shè)計(jì)的生物膜反應(yīng)器生物質(zhì)量濃度較高,可克服傳統(tǒng)生物過(guò)濾池的許多缺點(diǎn)。

Smith采用微生物過(guò)濾技術(shù)對(duì)甲苯廢氣進(jìn)行處理,發(fā)現(xiàn)處理效率達(dá)77%,而持續(xù)時(shí)間可達(dá)200d。

Sorial在研究含有苯、甲苯、乙苯和二甲苯的廢氣利用生物過(guò)濾技術(shù)處理過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)VOCs處理效率可達(dá)88%。

楊顯萬(wàn)等對(duì)低濃度揮發(fā)性有機(jī)廢氣長(zhǎng)期工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果表明,生物法對(duì)甲苯質(zhì)量濃度為300～400mg/m3的橡膠再生低濃度有機(jī)廢氣具有良好的凈化作用,凈化效率可較長(zhǎng)時(shí)間保持在90%左右,含有甲苯的廢氣經(jīng)生化處理后可實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。

李國(guó)文選取柱狀活性炭為濾料,以甲苯為有機(jī)廢氣代表物,采用生物過(guò)濾塔進(jìn)行處理,降解效率均大于95%。

尚巍等用生物過(guò)濾塔處理VOCs,將填料在塔外浸泡接種,排泥后裝入塔內(nèi)進(jìn)行通氣掛膜,由于掛膜時(shí)間短,處理效果好。

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、投資及運(yùn)行費(fèi)用低、安全性好、無(wú)2次污染、易于管理等優(yōu)點(diǎn)。但是為進(jìn)一步工業(yè)應(yīng)用,仍需要解決工程實(shí)施中一些關(guān)鍵問題,如針對(duì)高濃度廢氣和較難生物降解的物質(zhì),培養(yǎng)專屬菌種,如何提高疏水性或難降解廢氣的處理能力,如何改善生物濾料、填料的物理性能和使用壽命,如何實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制,提高對(duì)各運(yùn)行參數(shù)的控制能力,降低維護(hù)費(fèi)用和發(fā)生故障的次數(shù)。

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