北極星VOCs在線訊:0引言
隨著國內各領域經濟的發展，許多工業製造的廢氣、有害場所、地下水治理設施等均含有揮發性有機化合物(VOCs)，可引起光化學煙霧，破壞生態環境，並且具有致癌性，嚴重威脅著人們的健康。由於生物工程領域的進步，相應的技術也逐步應用於環保領域。20世紀70年代各國競相開始研究生物法處理揮發性有機廢氣，主要研究淨化設備及優化條件，優勢菌群的馴化與培養，代謝原理及降解過程，動力學模型分析等。相比於傳統方法，生物法處理低濃度有機廢氣具有易操作、維護方便、淨化效率高、運行費用低、安全性高、二次汙染小等優點。本研究針對VOCs處理技術的3種生物淨化工藝原理及研究進展進行了較詳細的探討，並提出該領域存在的問題及發展趨勢。
1生物法處理VOCs廢氣的基本理論
生物法處理VOCs廢氣機理前人已做許多研究，世界較為流行的是荷蘭學者提出的「吸收-生物膜」理論:VOCs廢氣經水吸收，在溶入濃度梯度的作用下擴散至生物膜上，進而與微生物接觸被降解吸收，將汙染物經代謝分解成簡單小分子物質、CO2和H2O。之後孫珮石等人在前人基礎上進行完善，針對低濃度VOCs廢氣的處理提出新型「吸附-生物膜」理論，強調汙染物經擴散被直接吸附在生物膜表面，而與微生物接觸被降解吸收，汙染物作為能源和營養物質被微生物分解，最終轉化為簡單小分子物質、CO2和H2O。其核心重在吸附降解過程，完善修正了國外的理論，詮釋了國外學者對液膜存在與否的質疑。
2VOCs廢氣的生物法處理技術
生物法處理油煙廢氣主要是將廢氣由氣態轉移到液態或固態表面的液膜上，利用微生物的新陳代謝作用對其進行降解轉變為無害的無機物(CO2、H2O)、有機小分子以及自身細胞組成物質，進而使油煙廢氣得以淨化，其過程如圖1所示。與傳統的物理化學廢氣處理技術比較，生物法淨化技術具有操作簡單、易維護、投資運行費用低、安全性好、處理效率高、無二次汙染等特點，特別在淨化低濃度、生物可降解性好的廢氣中更為突出。
目前用於廢氣生物淨化的主要工藝設備有:生物濾池、生物滴濾塔和生物洗滌器裝置等。其設備性能如表1所示。
2.1生物濾池
生物濾池處理廢氣是通過過濾器去除廢氣中的顆粒物，再經調溼調溫後進入填充的具有吸附性濾料的生物濾池中，通過生物填料層時，廢氣汙染物和氧氣從氣相擴散至載體外層的水膜，有機物被微生物作為碳源、能量，氧化分解為無害簡單的有機物、H2O和CO2等。可見微生物量在處理VOCs廢氣過程中起著至關重要的地位，生物濾池能較好地處理單環芳烴、醇、羧酸、醛、酮、酯類等VOCs廢氣，其工藝流程如圖2所示，生物濾池適用於質量濃度低於1000mg/m3的VOCs廢氣處理，具有無水相，設備簡單易操作，生物膜固定比表面積大，二次汙染小等優點。但濾池面積大，基質濃度增大會直接引起微生物快速繁殖而堵塞濾料，影響其傳質效果。
目前生物濾池已被廣泛應用於有機廢氣處理，並取得一定的研究成果。鄭連英等人篩選出以甲苯作唯一碳源的高效降解菌並，設計了生物濾池裝置，結果表明:在溫度為30℃、相對溼度80%、進口濃度1500mg/m3的最佳操作條件下，甲苯的最高降解率可達89.7%。曹旭等人進行了生物過濾塔淨化工業有機氣體的實驗研究，結果表明:有機廢氣入口濃度小於25mg/m3時，其淨化效率在97%以上，當濃度大於25mg/m3時，淨化效率隨著進口氣體流量的增加
而逐漸下降，由入口流量為0.2m3/h增至0.8m3/h時，其對應的淨化效率也由97.2%下降到73.0%，溼度對淨化效率的影響較大，當溼度大於40%時，反應器有良好的去除效果;Cao等人利用預反硝化生物濾池去除鄰苯二甲酸二(2-乙基己基)酯和氮，結果表明，當水力負荷為1.1m3/(m2˙h)時，DEHP的去除率穩定在48%，將水力負荷提高到2.2m3/(m2˙h)時，DEHP的去除率可達82%。無論是反硝化生物濾池和硝化生物濾池均表現出了相似的DEHP去除性能，整體DEHP去除率為83.8%，其中生物降解佔72.3%，在系統中起到了關鍵作用。
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