生物處理技術在有機廢氣處理的探究

2021-01-08 北極星環保網

北極星大氣網訊:隨著有機合成工業和石油化學工業的迅速發展, 進入大氣的有機化合物越來越多, 這類物質往往帶有惡臭, 不僅對人體各種感官有刺激作用, 而且不少有機化合物具有一定毒性,產生 「三致」效應,從而對人體和環境產生很大的危害。微生物對各類汙染物均有較強、較快的適應性,並可將其作為代謝底物降解、轉化。同常規的有機廢氣處理技術相比,生物技術具有效果好、投資及運行費用低、安全性好、無二次汙染、易於管理等優點( 如表 1 所示) ,尤其在處理低濃度( < 3mg/ L)、生物可降解性好的有機廢氣時更顯其優越性。

表1.生物技術與傳統的方法費用比較

*以每106立方英尺的處理氣量計，單位為：美元;

**以單位時間(分)處理每立方英尺氣量計，單位為：美元;

***以單位時間(分)處理每立方英尺氣量計，單位為：瓦。

一、生物法淨化有機廢氣的原理

有機廢氣生物淨化是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它養分,經代謝降解,轉化為簡單的無機物( C O2, 水等)及細胞組成物質。 與廢水的生物處理過程的最大區別在於:廢氣中的有機物質首先要經歷由氣相轉移到液相(或固體表面液膜)中的傳質過程,然後在液相(或固體表面生物層)被微生物吸附降解

圖1 微生物淨化有機廢氣模式圖

由於氣液相間有機物濃度梯度、有機物水溶性以及微生物的吸附作用, 有機物從廢氣中轉移到液相(或固體表面液膜)中,進而被微生物捕獲、吸收。在此條件下,微生物對有機物進行氧化分解和同化合成, 產生的代謝產物一部分溶入液相, 一部分作為細胞物質或細胞代謝能源,還有一部分(如 CO2)則析出到空氣中。廢氣中的有機物通過上述過程不斷減少,從而得到淨化。

二、有機廢氣生物處理的工藝研究與應用

根據微生物在有機廢氣處理過程中存在的形式, 可將處理方法分為生物吸收法(懸浮態)和生物過濾法(固著態) 2類。生物吸收法(又稱生物洗滌法)即微生物及其營養物配料存在於液體中,氣體中的有機物通過與懸浮液接觸後轉移到液體中而被微生物所降解。生物過濾法則是微生物附著生長於固體介質(填料)上,廢氣通過由介質構成的固定床層(填料層)時被吸附、吸收,最終被微生物降解,較典型的有生物濾池和生物滴濾池2種形式。

1. 生物吸收法( bio scrubber)

生物吸收法由一個吸收室和一個再生池構成,如圖2所示。

圖2 生物吸收法示意圖

生物懸浮液(循環液) 自吸收室頂部噴淋而下,使廢氣中的汙染物和氧轉入液相(水,實現質量傳遞。吸收了廢氣中組分的生物懸浮液流入再生反應器(活性汙泥池)中,通入空氣充氧再生。被吸收的有機物通過微生物氧化作用, 最終被再生池中 的活性汙泥懸浮液從液相中除去。 生物吸收法處理有機廢氣,其去除效率除了與汙泥的 M LSS濃度、 pH 值、溶解氧等因素有關, 還與汙泥的馴化與否、營養鹽的投加量及投加時間有關[ 5]。 福山等[6]在臭氣淨化處理的實驗中發現,當活性汙泥濃度控制在5000～10000m g/ L、氣速< 20m3/ h 時, 裝置的負荷及去除率均較理想。 日本一鑄造廠[ 7]採用此法處理含胺、酚和乙醛等汙染物的氣體, 設備採用兩段洗滌塔, 裝置運行十多年來一直保持較高的去除率( < 95 % )。德國開發的二級洗滌脫臭裝置,臭氣從下而上經二級洗滌,濃度從2100mg/ L 降至50mg/L,且運行費用極低。

生物吸收法中氣、液兩相的接觸方法除採用液相噴淋外, 還可以採用氣相鼓泡。 一般地,若氣相阻力較大可用噴淋法,反之液相阻力較大時則用鼓泡法。 鼓泡與汙水生物處理技術中的曝氣相仿,廢氣從池底通入,與新鮮的生物懸浮液接觸而被吸收。由此,許多文獻中將生物吸收法分為洗滌式和曝氣式2種。 日本某汙水處理廠用含有臭氣的空氣作為曝氣空氣送入曝氣槽,同時進行廢水和廢氣的處理,取得了脫臭效率達99%的效果。

延伸閱讀：

微生物處理技術在有機廢氣處理的市場前景

【技術】有機廢氣處理之微生物處理技術

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