第四讲-废气生物处理技术

7污染气体的生物处理第一节废气的生物反应器处理第二节恶臭的原位处理废气主要来源人类生产及生活中的燃料燃烧；生产活动，例如化工、冶金、生物制品、屠宰、污水处理及垃圾处理等工厂所产生的废气。废气的处理废气处理是环境污染控制的一个重要方面。废气处理方法：①理化法：目前主要采用的方法，如燃烧、吸附、吸收和还原等。工艺或设备较复杂，运行费用较高；用于处理某些恶臭废气时，效果不甚理想。②生物法：具有处理效率较高、适应性较广、工艺较简单以及费用较省等优点。一、废气生物处理的特点第一节废气的生物反应器处理二、废气生物处理的基本形式三、生物法处理废气的机理四、处理废气的微生物五、废气生物处理的基本条件废气的微生物处理于1957年在美国获得专利，但到1970年代才开始引起重视，直到1980年代才在德国、日本、荷兰等国家有相当数量工业规模的各类生物净化装置投入运行。废气生物反应器处理对许多一般性的空气污染物的去除率可达到90％以上。第一节废气的生物反应器处理Biologicalwastegastreatmentsystemsrelyontheactivityofmicroorganisms,whichareabletodegradeorganiccontaminantsfromtheairstream.Themicroorganismsfeedonodoroussubstancesandoxidisethem,atbesttoCO2andH2Oorotherodourlessproducts.Thus,biologicalsystemssustainablyreduceodorousemissionsanddonotshifttheproblemtoothermedialikescrubbingliquidsoradsorbents,whichremainasproblematicresidues.Furthermore,ifatall,fewchemicalagentshavetobeaddedandenergycostsarerelativelylow,astheyareoperatedatatmosphericpressureandambienttemperatures.Accordingly,investmentandoperationalcostsforbiologicalwastegastreatmentsystemsarecomparablylow.一、废气生物处理的特点1.废气或尾气(wastegas，off-gas)在生物反应器内进行。挥发性有机化合物(volatileorganiccompounds，VOCs)以及其它有毒或有臭味的气体，如NH3和H2S等。化工、制药、电镀、喷漆、印刷等行业产生的有害污染物(hazardousairpollutants，HAPs)以及废水处理厂、堆肥厂、垃圾填埋厂产生恶臭(odor)等。3.投资少，运行费用低不需要投入额外的化学品;化学法则需加催化剂和氧化剂等，如次氯酸盐、过氧化氢、二氧化氯等。2.去除效率高一般的空气污染物去除效率超过90％。4.污染少生物处理的产物是生物量，很容易处理。5.耗能低生物反应在常温常压下进行，能量来自微生物利用VOCs成分本身产生的能量。生物处理法消耗的动力只是污染气体进入处理系统时所消耗的能量(正压送风或负压引风)。表1臭气浓度控制参考值序号控制项目一级标准二级标准1氨1.54.02硫化氢0.060.323甲硫醇0.0070.024甲硫醚0.070.555臭气浓度（倍数）20606甲烷气（厂区最高浓度）557氯气0.40.6我国规定的恶臭污染物排放标准(GBl4554-93)表2臭气强度表示方法1.水溶性强兼具有蒸汽压低、亨利定律常数低的特点，向介质表面微生物膜扩散速率高；主要有无机物如H2S和NH3等、醇类、醛类、酮类以及简单芳烃(如BTEX)等有机物。适宜处理的污染气体应具有的特点：2.易降解分子被吸附在生物膜上必需被降解，否则将导致污染物浓度增高，毒害生物膜或影响传质，降低生物滤器效率，或使处理完全失败。除臭系统组成图二、废气生物处理的基本形式根据介质性质不同，分为：1.生物洗涤(bioscrubbing)生物洗涤器(bioscrubber)内是液态介质。2.生物滤过(biofiltration)生物滤过采用是固态介质*生物滤池(biofilters)*生物滴滤池(biotricklingfilters)技术名称化合物浓度化合物溶解度生物滤器低低生物滴滤低－中低－高生物净化器低－中中－高表3工艺类型比较Biofilterscanbedescribedasbiochemicalfixedbedreactorswherethewastegasistreatedwhilepassingabiofilterbed.Microorganismssettleonitssurfaceandformabiofilminwhichtheairbornesubstancesareabsorbed.Animportantcriterionforbiofiltermediaistoprovideoptimumenvironmentsforthemicroorganisms,thusanessentialpropertyistheabilitytostorewater.Additionalcriteriaarealowpressuredroptoassureanevenairdistributionandalargespecificsurfaceforthemasstransferandthemicroorganismstosettleon.BiofiltersOneofthekeyparametersofbiofiltrationisthemoisturecontentofthebiofiltermaterial.Theoptimalrangeforbiologicallyactiveorganicmediaisbetween40%and60%.Toavoiddryingofthefiltermedia,thewastegasshouldbesaturatedwithwatervapour.Usuallytheairishumidifiedusingwetscrubbersorevenbioscrubbers.Boththedryairstreamsandahighmicrobialactivitycancausedryingofthebiofiltermaterial.Thatiswhyevenifthewastegasinitiallyissaturatedwithwater,thebiofiltermediamaystilldryout.Anadditionalirrigationsystemforthefiltermaybeinstalledtoensuretheoptimalmoisturecontent.Anyway,addingtoomuchwatershouldbeavoidedasitresultsincloggingandconsequentlyinanincreasingpressuredrop,alimitationofthemasstransfer,andpossiblyinanaerobiczones.Biofilterbedsareupto2mdeep.1．生物滤池Frequentlyusedbiofiltermediaarecompost,peat,rootwood,bark,woodchips(normallyusedasbulkingagent)anddifferentkindsofcombination.优点：充填有机材料，利用介质表面的可溶化学物质和微生物净化气体，反应器内部条件佳，合理维护，去除滤可达95％或以上。缺点：水浸导致处理效率降低。Traditionally,biofilterswereusedtotreatoff-gasesfromsewagetreatmentplants,compostingfacilitiesandrenderingplants,whichmainlycontainbiologicalintermediatedegradationproducts.Inrecentyears,furtherapplicationshavebeenopenedtothistechnologyincludinginfoodandtobaccoproducingandprocessingindustries,aswellasthetreatmentofwastegasescontainingindustrialsolventsandothervolatileorganiccompounds.Problematicsubstancesregardingbiofiltrationaresulphurousandnitrogenousorganicorinorganiccompounds,astheycauseacidificationofthebiofiltermediaduetotheiroxidisationproducts,sulphuricandnitricacid.Fortheseapplications,acombinationwithothertreatmentprocessesshouldbeconsidered.Applicablefilterloadsusuallyrangebetween40and150m3m-3biofiltermaterialperhour(upto500m3m-3h-1).滤料的选择①堆肥原料常用污水处理厂污泥、有机垃圾和畜粪以及植物凋落物。须筛选，滤层要均匀、疏松，空隙率40％，滤料须保持湿润，滤层含水量不低于40％，但不能有积水。滤层保持适当的温度。②土壤腐殖土为好，其它土质需要改良，有效厚度不应小于50cm，土壤水分40％~70％。③草炭其通气性能良好，适于微生物生长，除臭效果比用土壤好。◆设备实图：Inbioscrubbersandbiotricklingfilters,themicroorganismsgenerallyaresuspendedinascrubbingliquidbutmayadditionallybeimmobilisedonpackingmaterial.Themostimportantcomponentofthesedevicesistheabsorptioncolumnwherethemasstransferbetweengaseousandaqueousphasetakesplace,andthustheairbornesubstancesaremadeavailabletothemicroorganisms.Usuallypackingmaterialsareinstalledtoenhancethecontactsurfaceofbothphases.Inmostapplicationsthegaseousandtheaqueousphasesaredistributedincounterflowtoeachother.However,ifnopackingmaterialsareinstalled,cross-flowsystemsoftenareused.2．生物滴滤池滤料使用惰性材料，如炉渣、矿渣、陶瓷、塑料或金属等，使用颗粒状或有空隙的材料，耐受强挤压，使填料之间提供充分的空隙和高的比表面积。床层厚度一般在0.5~1.0m，依需要而定。•水不断循环通过，从上往下滴流，多数情况在上升气体和下降水之间形成一个逆流，因此，提高了气体的溶解效率。处理的浓度100mg/m3~5g/m3，流量5~500