杨慎文,袁 健,马兆丽,张华俊

(鱼台县环保局,山东鱼台 272300)

用生物法技术处理废气的探讨

杨慎文,袁 健,马兆丽,张华俊

(鱼台县环保局,山东鱼台 272300)

介绍了废气生物处理技术的几种主要工艺和几种新型处理技术的研究进展,并对未来研究需解决的问题进行了探讨。

废气;生物处理;进展

在工农业生产、市政设施运行过程中产生的废气会对周围环境造成污染,对人体健康和生态环境造成严重危害。目前,废气处理的主要方法有吸收法、吸附法、催化法、焚烧法、冷凝法及生物法等。其中,生物法具有处理效果好、投资及运行费用低、反应条件温和 (常温、常压)、无二次污染、易于管理等优点,尤其在处理大流量、低浓度的废气时更显其经济性和优越性,因而得到了广泛的应用。

利用生物法处理气体中的污染物可以追溯到20世纪 50年代中期,国外一个“利用土壤微生物处理 H2S废气”的专利问世以来,陆续在这一领域开展广泛研究,从 20世纪 80年代起,德国和荷兰越来越多地采用生物过滤法控制工业生产过程中产生的挥发性有机物和有毒气体。到目前为止,生物法已逐渐成为净化废气特别是有机气体的主要方法之一。德、日、荷等国已把废气生物处理技术成功应用于化工、轻工等行业,投入运行的生物净化装置已逾千套。

1 现有的废气生物处理技术

1.1 生物滤池

生物滤池是最早被研究和使用的废气生物处理技术,早在 1923年,国外就利用土壤过滤床去除污水处理厂散发的含硫化氢等恶臭物质的废气,到了 20世纪 80年代以后,其应用范围已扩展到去除废气中许多易被生物降解的挥发性有机污染物。

生物滤池处理技术的工艺特点是生物相和液相都不是流动的,而且只有一个反应器,气液接触面积大、运行和启动容易。生物滤池由于投资少,运行费用低,适于处理挥发性有机污染物,因而在处理工业挥发性有机污染物方面应用最广泛。生物滤池法适于处理化肥厂、污水处理厂以及工、农业产生的污染物浓度 0.5～1.0g/m3的废气。如梁永坤等采用接种生物滤池处理硫化氢和氨气,达到较好的效果;利用混合填料生物滤池处理挥发性有机物,可将有机物质量浓度为 50 g/m3的废气中的甲乙酮和甲苯完全去除,效果明显。

1.2 生物洗涤塔

生物洗涤塔通常由一个装有填料的洗涤器和一个具有活性污泥的生物反应器构成。洗涤器里的喷淋柱将微小的水珠逆着气流喷洒,使废气中的污染物与填料表面的水接触,被水吸收而转入液相,从而实现质量传递过程。如果污染物的浓度较低、水溶性较高,则极易被水吸收,带入生物反应器。在生物反应器内,污染物通过活性污泥中微生物的氧化作用,最终被去除。

生物洗涤塔的优点是反应条件易控制,压降小,但设备多,需外加营养,成本较高,为了防止活性污泥沉积和降解有机物,活性污泥反应器需要曝气设备,并控制有关条件,如温度,pH值,碳、氮、磷之间比率,以确保微生物在最佳条件下发挥作用。

生物洗涤塔适于处理工业产生的污染物浓度 1～5g/m3的废气,已成功用于一些产业。搪瓷厂烘炉释放出的含有乙醇、丙酮、乙醇醚、芳香族化合物、树脂等的废气,由煅烧装置、铸造车间 (含胺、酚、甲醛、氨气)以及炼油厂排放的废气均可用生物洗涤塔除去。污水处理厂散发的含挥发性有机物和恶臭物质的废气也能利用生物洗涤塔处理。

1.3 生物滴滤池

生物滴滤池被认为是介于生物滤池和生物洗涤塔之间的处理技术。废气中污染物的吸收和生物降解同时发生在一个反应装置内。滴滤池内填充粗碎石、塑料、陶瓷、聚丙烯小球、木炭、颗粒活性炭等填料比表面积大的惰性填料,填料只起生物生长载体的作用,其空隙率比生物滤池的要高,使用寿命长、阻力小。含可溶性无机营养液的液体从塔上方均匀地喷洒在填料上,液体自上向下流动,然后由塔底排出并循环利用。废气由塔底进入生物滴滤塔,在上升的过程中与润湿的生物膜接触而被净化,净化后的气体由塔顶排出。

生物滴滤池的优点是只有一个反应器,压降低,填料不易堵塞,营养物和 pH易于控制,微生物代谢产物也可以通过更换回流液体而去除,可承受比生物滤池较大的污染负荷,同时具有很大的缓冲能力,操作条件亦可灵活控制调节。处理含卤化物、硫化物和氨等产生酸/碱代谢物的污染,生物滴滤池更容易调节 pH值,因此,在处理卤代烃、含硫、含氮等通过微生物降解会产生酸性代谢产物及产能较大的污染物时,生物滴滤池更有效。

生物滴滤池适于处理工农业生产及市政设施产生的污染物浓度低于 0.5g/m3的废气。

1.4 三种废气生物处理技术的优缺点比较

生物滤池技术的工艺特点是生物相和液相都不是流动的,而且只有一个反应器,气液接触面积大,运行和启动容易。由于投资少,运行费用低,广泛适用于处理工农业生产中产生的挥发性有机污染物。废气污染物浓度处理为 0.5～1.0g/m3。

生物洗涤塔技术通常由一个装有填料的洗涤器和一个具有活性污泥的生物反应器构成,其反应条件易于控制,压降小,适于处理污染物浓度较高的工农业生产中的废气。但设备多,需外加营养,成本较高。另外在活性污泥反应器中需要曝气设备,并控制有关条件,如温度,pH,N、P、C之间的比率等,由于其不容易调控,在应用上常受一定的限制。

生物滴滤池吸取了以上两种技术的优点。它只有一个反应器,压降低,填料不易堵塞,使用寿命长,营养物和 pH容易控制,承受污染负荷大,并具特有的缓冲能力,适用于处理污染物浓度 0.5g/m3以下的废气。而对于产生高污染物浓度的废气可与吸收法、吸附法等其它废气处理技术结合应用,进行废气的深度治理,达到更好的效果。因此该技术被广泛应用于工农业及市政设施的废气处理上。

2 新型废气生物处理技术开发

实际污染废气中,物质种类繁多,气体的溶解性及可生物降解性差异比较大,而且,某种气体的降解可能会受到其他气体降解的影响,造成某类或某种气体去除效率不佳。为了解决这个问题,一些学者研究开发了一些特殊的生物处理反应器如复合式生物反应器、真菌生物滤池、低 pH值生物滤池、二段式生物反应器等,并加以应用,取得了较好的效果。

李琳等利用复合式反应器中的细菌与真菌微生物的协同作用,去除混合废气中亲水性和疏水性污染物质,得到了较好的处理效果。

普通细菌生物滤池湿度控制不当容易造成填料干燥、开裂,引起气流短路,当处理产酸气体时,会形成酸性积累而使反应器 pH降低,从而降低气体的处理效果。而真菌生物滤池的出现可以解决这个问题,真菌在较低湿度,低 pH下生存的能力明显高于细菌,特别是对于疏水性或水溶性差的有机物,真菌菌丝生长形成丝网状结构,与气相污染物在三维空间内接触,传质过程加快,降解效率提高。许多研究表明,真菌降解许多挥发性有机物的速率和去除能力要高于或至少与细菌相当 。

低 pH值生物滤池的出现就是为了解决 H2S等产酸气体的处理。低 pH值生物滤池在较低的 pH值下运行,通过对适宜低 pH条件下生长的硫杆菌等微生物的培养,氧化去除 H2S。当 pH呈酸性时,生物滤池中嗜酸性硫细菌和真菌可能占主要地位。而且,在产酸的生物滤池中,较少的水淋洗就可以实现对低 pH的调控。

二段式生物滤池。第一段为酸性气体生物滤池,采用惰性填料,用来处理产酸气体,第二段是传统的开放式生物滤池,采用碎木块作填料,用以处理其他的一些挥发性有机物。还有一些学者提出了两段式生物处理工艺,第一段硫化氢被氧化,pH保持在酸性,不含硫化氢的气体进入第二段,第二段保持 pH中性。

3 废气生物处理技术存在的问题及发展趋势

(1)实际生产过程中排放的废气往往为复杂的多组分混合气,物质类型多样,水溶性、生物降解性之间都有差别,浓度波动也比较大,多组分物质之间常存在相互影响作用。因此,研究动态负荷、多组分混合气体的降解操作条件、组分间的相互作用关系和降解规律,具有非常重要的实际意义和应用价值。另外,针对难降解污染物和低浓度气体的处理工艺和方法也需要研究。

(2)废气生物处理涉及到气、液/固相传质及生化降解过程,影响因素多而复杂,有关的理论研究及实际应用还不够深入、广泛,需要进一步探讨和研究。

Discuss on Waste Gas Treatment by Biological Method

YANG Shen-wen,YUAN Jian,MA Zhao-li,ZHANG Hua-jun

(Yutai Environmental Protection Bureau,Yutai Shandong 272300 China)

The main several processes of biological methods treating waste gas are introduced as well as the latest research development of the treatment process.The problems needed to be solved in the future are discussed.

waste gas;biological treatment;advance

X701

A

1673-9655(2010)增 1-0064-03

2009-01-06