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有机废气常见处理方法及微生物处理技术

2018-07-11 15:27:57     来源: 贤集网

常见有机废气处理方法及优缺点

有机废气常见处理方法及微生物处理技术

1、掩蔽法

原理:采用更强烈的芳香气味与臭气掺和,以掩蔽臭气,使之能被人接收;

适用范围:适用于需立即地、暂时地消除低浓度恶臭气体影响的场合,恶臭强度2.5左右,无组织排放源;

优点:可尽快消除恶臭影响,灵活性大,费用低;

缺点:恶臭成分并没有被去除。

2、稀释扩散法

原理:将有臭味地气体通过烟囱排至大气,或用无臭空气稀释,降低恶臭物质浓度以减少臭味;

适用范围:适用于处理中、低浓度的有组织排放的恶臭气体;

优点:费用低,设备简单;

缺点:易受气象条件限制,恶臭物质依然存在。

3、热力燃烧法

原理:在高温下恶臭物质与燃料气充分混和,实现完全燃烧;

适用范围:适用于处理高浓度、小气量的可燃性气体;

优点:净化效率高,恶臭物质被彻底氧化分解;

缺点:设备易腐蚀,消耗燃料,处理成本高,易形成二次污染。

4、催化燃烧法

原理:在高温下恶臭物质与燃料气充分混和,实现完全燃烧;

适用范围:适用于处理高浓度、小气量的可燃性气体;

优点:净化效率高,恶臭物质被彻底氧化分解;

缺点:设备易腐蚀,消耗燃料,处理成本高,易形成二次污染。

5、水吸收法

原理:利用臭气中某些物质易溶于水的特性,使臭气成分直接与水接触,从而溶解于水达到脱臭目的;

适用范围:水溶性、有组织排放源的恶臭气体;

优点:工艺简单,管理方便,设备运转费用低;

缺点:产生二次污染,需对洗涤液进行处理,净化效率低,应与其他技术联合使用,对硫醇,脂肪酸等处理效果差。

有机废气常见处理方法及微生物处理技术

6、药液吸收法

原理:利用臭气中某些物质和药液产生化学反应的特性,去除某些臭气成分;

适用范围:适用于处理大气量、高中浓度的臭气;

优点:能够有针对性处理某些臭气成分,工艺较成熟;

缺点:净化效率不高,消耗吸收剂,易形成而二次污染。

7、吸附法

原理:利用吸附剂的吸附功能使恶臭物质由气相转移至固相;

适用范围:适用于处理低浓度,高净化要求的恶臭气体;

优点:净化效率很高,可以处理多组分恶臭气体;

缺点:吸附剂费用昂贵,再生较困难,要求待处理的恶臭气体有较低的温度和含尘量。

8、生物滤池式脱臭法

原理:恶臭气体经过去尘增湿或降温等预处理工艺后,从滤床底部由下向上穿过由滤料组成的滤床,恶臭气体由气相转移至水—微生物混和相,通过固着于滤料上的微生物代谢作用而被分解掉;

适用范围:目前研究最多,工艺最成熟,在实际中也最常用的生物脱臭方法。又可细分为土壤脱臭法、堆肥脱臭法、泥炭脱臭法等;

优点:处理费用低;

缺点:占地面积大,填料需定期更换,脱臭过程不易控制,运行一段时间后容易出现问题,对疏水性和难生物降解物质的处理还存在较大难度。

9、生物滴滤池式

原理:原理同生物滤池式类似,不过使用的滤料是诸如聚丙烯小球、陶瓷、木炭、塑料等不能提供营养物的惰性材料;

适用范围:只有针对某些恶臭物质而降解的微生物附着在填料上,而不会出现生物滤池中混和微生物群同时消耗滤料有机质的情况;

优点:池内微生物数量大,能承受比生物滤池大的污染负荷,惰性滤料可以不用更换,造成压力损失小,而且操作条件极易控制;

缺点:需不断投加营养物质,而且操作复杂,使得其应用受到限制。

10、洗涤式活性污泥脱臭法

原理:将恶臭物质和含悬浮物泥浆的混和液充分接触,使之在吸收器中从臭气中去除掉,洗涤液再送到反应器中,通过悬浮生长的微生物代谢活动降解溶解的恶臭物质;

适用范围:有较大的适用范围;

优点:可以处理大气量的臭气,同时操作条件易于控制,占地面积小;

缺点:设备费用大,操作复杂而且需要投加营养物质。

有机废气常见处理方法及微生物处理技术

11、曝气式活性污泥脱臭法

原理:将恶臭物质以曝气形式分散到含活性污泥的混和液中,通过悬浮生长的微生物降解恶臭物质;

适用范围:适用范围广,目前日本已用于粪便处理场、污水处理厂的臭气处理;

优点:活性污泥经过驯化后,对不超过极限负荷量的恶臭成分,去除率可达99.5%以上;

缺点:受到曝气强度的限制,该法的应用还有一定局限。

12、三相多介质催化氧化工艺

原理:反应塔内装填特制的固态复合填料,填料内部复配多介质催化剂。当恶臭气体在引风机的作用下穿过填料层,与通过特制喷嘴呈发散雾状喷出的液相复配氧化剂在固相填料表面充分接触,并在多介质催化剂的催化作用下,恶臭气体中的污染因子被充分分解;

适用范围:适用范围广,尤其适用于处理大气量、中高浓度的废气,对疏水性污染物质有很好的去除率;

优点:占地小,投资低,运行成本低;管理方便,即开即用;耐冲击负荷,不易污染物浓度及温度变化影响;

缺点:需消耗一定量的药剂。

13、低温等离子体技术

原理:介质阻挡放电过程中,等离子体内部产生富含极高化学活性的粒子,如电子、离子、自由基和激发态分子等。废气中的污染物质与这些具有较高能量的活性基团发生反应,最终转化为CO2和H2O等物质,从而达到净化废气的目的;

适用范围:适用范围广,净化效率高,尤其适用于其它方法难以处理的多组分恶臭气体,如化工、医药等行业;

优点:电子能量高,几乎可以和所有的恶臭气体分子作用;运行费用低;反应快,设备启动、停止十分迅速,随用随开;

缺点:一次性投资较高。


有机废气微生物处理技术

1、生物法的概念

生物法净化有机废气是在已成熟的采用微生物处理废水的基础上发展起来的,生物净化实质上是一种氧化分解过程:附着在多孔、潮湿介质上的活性微生物以废气中有机组分作为其生命活动的能源或养分,转化为简单的无机物(CO2、H20)或细胞组成物质。

与废水生物处理过程的最大区别在于:废气中的有机物质首先要经过由气相到液相(或固体表面液膜)的传质过程,然后溶解于液相中的有机成分在浓度差的推动下,进一步扩散至介质周围的生物膜,进而被其中的微生物捕捉吸收;在此条件下,进入微生物体内的污染物在其自身的代谢过程中作为能源和营养物质被分解,产生的代谢物一部分溶入液相,一部分作为细胞物质或细胞代谢能源,还有一部分,(如CO2)则析出到空气中,废气中的有机物通过上述过程不断减少,从而被净化。

有机废气常见处理方法及微生物处理技术

2、生物法处理有机废气机理

对于生化法处理废气的机理研究尽管已做了不少的工作,当至今仍没有统一理论。目前在世界上公认影响较大的是荷兰学者,依据传统的双模理论提出额生物膜理论。另外一种是PEDERSEN、孙佩石等根据吸附理论提出的吸附-生物膜理论所为生物膜及是由微生物群体在固体载体表面构成的粘性膜结构。润湿环境下,微生物以废气中有机物为能源,将其氧化分解过程中,得以生长、繁殖并形成具有一定厚度的膜。这种生物膜尤其在处理浓度或生物可降解性强的废气时,更显示了优越性。

3、生物法的工艺特点

由于微生物对各种污染物均有较强、较快的适应性,并可将其作为代谢底物而降解、转化,因此,与传统的废气处理技术相比,生物处理技术具有效果好、投资及运行费用低,安全性好,无二次污染,易于管理等优点。同时,由于废气生物处理系手机的再生可直接通过吸收剂中微生物的作用来实现,而不需要先理化吸收和吸附那样的专门设备,从而简化了工艺流程和工业设备,降低运行操作费用,所以,生物处理技术已逐渐成为世界研究的热点课题之一。

4、主要工艺及对比

有机废气常见处理方法及微生物处理技术

4.1、生物过滤床

生物过滤床是一种在其中填入具有吸附性滤料(如泥炭、土壤、活性炭等物质)的净化装置。挂生物膜前,在过滤床中渗入PH缓冲剂和N、P、K等营养元素(如NH4NO3和K2HPO3),当具有一定温度的废气进入生物滤床,通过约0.5-1m厚的生物活性填料层时,滤料中的微生物(主要是细菌、放线菌、原生动物、藻类等)即可通过接触而捕获废气中的哟机务并将其作为自身生长的碳源。因此,废气通过生物过滤床后即可被净化,而滤料层中的微生物在生化降解污染物的过程中不断生长繁殖,从而使生物滤池的操作得以持续进行,滤料使用一年后一半呈酸性,要定期进行维护和保养。

生物过滤床中的水只是滞留在微生物膜的表面和内层中,没有形成贯穿整个滤料床的连续流动相。所以可以将含水生物膜视为一个单相,或称之为固/液混合相。废气再生物过滤床中的净化过程可认为是传质与生化反应的串联过程。而传质方向是气态污染物向固/液混合相中传输,一般认为传质速率要比生化反应速率快,所以生化反应是整个过程的控制步骤。

同时,由于滤料(特别是活性炭)具有较高的吸附能力,可以使微生物胞外酶和污染物在滤料和微生物膜界面处浓缩,从而提高了生化反应速率,并使废气的净化度得以提高。因此,生物过滤床在处理废气方面已经有较广泛的应用。

4.2、生物洗涤床

生物洗涤床通常由一个洗涤塔和一个再生池构成,在洗涤塔中循环液通过喷淋或鼓泡的方式将废气中的污染物和氧气转入液相,实现质量传递,一般地,若气相阻力较大可用喷淋法,反之,液相阻力较大时则用鼓泡法,鼓泡和污水生物处理技术中的曝气相仿。废气从洗涤塔底通入,与生物悬浮液接触而被吸收,该过程中,污染物的吸收率与废气的总量传递率、喷淋液的接触面积和平均驱动压(气态废物的平均浓度与液相中废物的实际浓度之差)有关。吸收了废气组分的洗涤液,流入再生池(活性污泥池)中,通入空气充氧后再生,在再生池中,污染物被微生物氧化分解,该过程实际上废水的微生物处理过程。是污水处理最成熟的工艺之一。污染物的去除率主要与污染物的可生化性、再生池的操作条件等有关。

在生物洗涤塔处理废气过程中,由于吸收和氧化时相对独立进行的两个过程,因此易于控制,废气中污染物去除率高。但这两个系统分开建立,需鼓风曝气设施,这就造成该工艺占地面积较大,能耗高。

有机废气常见处理方法及微生物处理技术

4.3、生物滴滤床

生物滴滤床使用的是粗碎石、塑料蜂窝状填料、塑料波纹板填料、陶瓷、不锈钢拉西环、树皮、活性炭纤维、微孔硅胶等一类不具有吸附性的填料。填料的表面是微生物形成的几毫米厚的生物膜,废气从滴滤床地步进入,回流水由上部喷淋到填料床层上部、并沿着填料上的生物膜滴流而下,溶解于水中的有机污染物被一生物膜形式附着在填料上的微生物吸收,进入微生物细胞的有机污染物在微生物体内的代谢过程中作为能源和营养物质被分解,最终转化成无害的化合物(如CO2和H2O),填料的比表面积一般为100-300M2/M3,这一方面为气体通过提供了大量的空间。另一方面使气体对填料层造成的压力及微生物生长引起的空间堵塞危险性降到了最低限。生物滴滤床的反应条件也易于控制。可通过调节循环液的PH,加入K2HPO4、NH4NO3等物质得以实现。

生物滴滤床中,填料表面微生物浓度高,生长稳定,在滴滤床中存在一个连续流动的水相,因此整个过程涉及气液固三相,但从整体上讲,仍然是一个传质与生化反应的串联过程,如果设计合理,将具有微生物浓度高,有较好的抗冲击负荷能力,净化反应速度快,气体停留时间短等优点,因此该方法具有反应器体积小,设备投资费用低等优点,有较好的开发与应用前景,也是目前各国生物法处理空气污染物的热门研究之一。

4.4、几种生物技术的比较

有机废气常见处理方法及微生物处理技术

不同成分、浓度及气量的气态污染物各有其有效的生物净化系统。生物洗涤床适宜于处理净化气量较小、浓度大、易溶且生物代谢速率较低的废气;而对于负荷较高以及污染物降解后会生成酸性物质的则以生物滴滤床为好。

5、现存问题及主要研究方向

废气生物处理是一项新技术,由于生物反应器涉及到气、液/固相传质与生化降解过程,影响因素多而复杂,有关的理论研究和实际应用还不够深入广泛,许多问题需要进一步探讨和解决,大致有如下几个方面。

5.1、反应动力学模式研究反应动力学即使研究污染物降解速率以及微生物增长率与污染物浓度、生物量等因素之间的定量关系,而这些关系直接决定着降解速率与污染物的去除效率。通过反应机理的研究,可以找出决定反应速度的内在依据,有效的控制和调节反应速度,最终提高污染物的净化效率。

5.2、填充物的特性研究填充物的比表面积、孔隙率等直接影响着反应器的生物量以及整个填充床的压降及填充床时候易堵塞等问题。更重要的是,填充物对液/固传质分配系数有较大影响。同时,填料的使用寿命也直接影响整个装置的运行费用,因此,填料特性研究可以改善反应器运行状况、节省运行费用。

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5.3、动态负荷研究目前,大多数实际生产的尾气均是非常态负荷气流,气量与浓度都处在时刻的变化过程中,因此,模拟动态负荷可解决一系列实际运用中碰到的问题。

5.4、高校优势菌种的筛选在原有菌种的基础上通过选择最佳生长条件,筛选出能高效降解各种恶臭有毒气体的优势菌种,从而缩短反应启动时间,加快生物反应进程,提高处理效率。

5.5、生物菌群研究处理废水的生物膜反应器中生物膜从表到内分为好氧菌层、兼性好氧菌层,这使微生物对有机污染物的净化作用得以全面发挥,剩余污泥量也因厌氧菌层的存在大大降低。处理废气时,流体的性质和流动状态都发生了变化,研究存在的菌种类型也将进一步促进生物技术在废气治理中的应用。

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