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有机废气VOCs及恶臭治理

作者:白羊 人气:发表时间:2019-12-10
有机废气VOCs及恶臭治理
 
现在净化处理VOCs 有吸收法、吸附法、冷凝法、催化燃烧法、等离子体氧化法、光催化氧化法、生物法等办法。其间,生物法相关于其他净化办法而言,具有投资低、去除效率高、能耗低、无二次污染等优点,已成为大气污染控制技能领域的研讨热门之一。生物法包括生物过滤、生物洗刷和生物滴滤法三种工艺。
 
一、生物法净化VOCs原理
生物法净化VOCs废气的机理如图1.1所示。VOCs废气的生物净化是微生物通过代谢活动,将废气中的VOCs转化为简略的无机物(CO2,水等)及细胞组成物质的进程。废气的生物净化进程与废水的生物净化进程有很大的差异:关于前者,因为气、液相(或固体外表液膜)之间的有机物浓度梯度和水溶性的作用,废气中的污染物首先要通过气、液相间的传质进程,然后在液相中被微生物降解,产生的代谢物一部分溶于液相,一部分作为细胞物质或细胞代谢动力,还有一部分(如CO2)则从液相转移到气相。废气中的污染物通过上述进程不断减少,然后被净化。


 
图1.1 生物法净化VOCs机理
 
用于降解气相污染物的微生物品种很多,根据动力使用状况可以分为自养菌和异养菌:自养菌使用无机碳作为动力,因而一般存在于生物除臭塔中;异养菌则是通过氧化有机物来获得能量,在适合的温度、pH值和有氧的条件下,能较快地完成降解进程。在生物滤塔运转初期,微生物对污染物有一个适应进程,其种群和数量散布逐渐向适合于处理方针污染物的状况改变。在一般状况下,对易降解的有机物,大约需10天时刻,而关于难降解的有机物,所需时刻则更长。
 
二、生物法净化VOCs的工艺
 
1、 生物洗刷法(Bioscrubbing)
生物洗刷法的工艺流程见图2.1。生物洗刷塔由一个吸收塔和一个再生池构成,洗刷液(循环液)自吸收室顶部喷淋而下,废气中的VOCs和O2在这个进程中传入液相。吸收了VOCs的洗刷液再进入再生池(活性污泥池)中,洗刷液中的VOCs被再生池中的活性污泥降解,再生后的洗刷液循环运用。现在,常用的洗刷设备为喷淋塔,也可以选用多孔板式塔和鼓泡塔。一般地,若气相传质阻力较大,可用多孔板式塔;反之,液相传质阻力较大时则用鼓泡法。
因为生物洗刷器的循环洗刷液需选用活性污泥法来再生,所以在一般状况下,循环洗刷液主要是水,因而,该办法只适用于水溶性较好的VOCs,如乙醇、乙醚等,而关于难溶的VOCs,该办法则不适用。


 
图2.1 生物洗刷法工艺流程
 
2、生物过滤法(Biofilitration)
生物过滤法处理VOCs废气的工艺流程如图2.2所示。VOCs废气通过增湿塔增湿后进入生物滤塔,流经约0.5~1 m厚的生物活性填料层,在这进程中,污染物从气相传入生物相,从而被氧化分化。生物过滤法工艺简略,易于操作,并且滤料具有比外表积大、吸附性能好的特性,可大大减缓进口负荷改变引起的净化效率的波动。
生物过滤反响器的性能参数主要有空床停留时刻、外表负荷、质量负荷和去除率,各参数的根本含义及典型规划见表2.1。这些参数及其规划实际上也是生物过滤反响器的规划根据。其间空床触摸时刻表明的是废气通过反响器的相对时刻,因为床内充满填料,而气体只能在填料空隙间通过或停留,因而气体的实际停留时刻,应该是气体流量除以反响器的空隙体积。




 
图2.2 生物过滤法工艺流程
 
生物滴滤是介于生物过滤与生物洗刷的一种生物法废气净化办法。滴滤塔中填充必定体积的惰性填料,为微生物供给必定的附着面。在生物滴滤塔中,液相是接连流动的,且进行必定的循环,如图2.3所示,循环液由滴滤塔的顶部向下喷淋,并沿着填料滴流而下一起控制着床层的湿度。循环液为微生物供给分化有机物所必需的水分和营养液。VOCs由滴滤塔的底部至上运动,流经外表附有微生物的填料,与微生物触摸后被降解。
 
3、生物滴滤法(Trickling Biofiltration)
生物滴滤塔填料的挑选准则与生物过滤塔根本相同,一般选用粗碎石、塑料、陶瓷等无机资料,比外表积一般为100~300 m2/m3。选用这类填料,一方面为气流通过供给了很多的空间;另一方面,也可下降填料压实程度,避免因为微生物成长和生物膜掉落引起的填料堵塞。
与生物过滤塔比较,生物滴滤塔的反响条件(pH值、湿度)易于控制(通过调理循环液的pH值、湿度),故在处理卤代烃、含硫、含氮等微生物降解进程中会产生酸性代谢产物的污染物时,生物滴滤塔较生物过滤塔更有用。另外,因为生物滴滤塔的反响条件由人为控制,所以滤塔中的环境更适于微生物的成长和繁殖,单位体积填料的生物量较生物过滤塔多,也更适于净化负荷较高的废气。


 
图2.3 生物滴滤塔工艺流程示意图
 
4、 生物法工艺比较
对不同成分、浓度、气量的VOCs各有其适合的生物净化体系。净化气量小、浓度大且生物代谢速度较低的气体污染物时,可选用以穿孔板式塔、鼓泡塔为吸收设备的生物洗刷器,以增加气液触摸时刻和触摸面积,但体系的压降较大;对易溶气体则可选用生物喷淋塔;关于大气量、低浓度的VOCs可选用生物过滤体系,该体系工艺简略、操作方便。关于负荷较高,降解进程易产酸的VOCs则宜选用生物滴滤法。
 
 
三、国内外研讨进展及研讨方向
 
1、国内外研讨进展
 
现在,生物法处理有机废气在德国、荷兰、美国和日本等国已得到广泛的使用,其间生物滤池和生物滴滤塔技能现已十分成熟。Bayer AG,Braintech Gmbh,Roth,Bioteg,HHAS,Monsanto,Comprimo B V 等公司供给的成套设备现已成功地运用于处理在酿酒厂、食品加工厂、化工厂、纸加工厂和烟草出产厂等地方中产生的有机废气,它们对VOCs 的去除率在50 %~99 %之间。R.S. Singh等选用木豆秸秆作滤料,研讨生物滤池处理甲苯的效率,通过7天的运转体系到达稳定。Estela Pagans等选用城市固体废弃物中的有机部分和动物副产品堆肥做滤料,研讨了生物滤池一起去除NH3和挥发性有机化合(VOCs)的效率,当NH3的负荷在846~67100 mg/(m3·h),其均匀去除率为94.7 %。
 
我国从20 世纪90 时代起,各高校和研讨机构也展开了生物处理VOCs 废气的研讨。汪群慧等选用装有ZX02 型特制填料的生物滴滤塔,对某药厂青霉素出产车间精馏残液挥宣布的含醋酸丁酯、正丁醇和苯乙酸等杂乱多组分的混合有机废气,进行中试规划的动态接连处理。当醋酸丁酯、正丁醇和苯乙酸的最大进气质量浓度别离<20000 mg/m3、24000 mg/m3 和370 mg/m3 时,其去除率别离>95 %、92 %和接近100 %。俞敏等报道的某制药厂生物滴滤处理兼氧池高浓度恶臭废气工程设备。兼氧池恶臭成分主要是H2S,当进气量为8000 m3/h,有用均匀空床停留时刻为12.0 s,H2S 进气质量浓度为394.26~776.52mg/ m3、均匀为524.36 mg/ m3 时,H2S 去除率保持在86.53 %~94.79 %,均匀去除率为90.60 %;去除负荷为59.14~122.63 g/(m3·h),均匀去除负荷为81.47 g/(m3·h)。杨虹等使用生物滴滤器处理味精厂挥发性恶臭废气,实验表明以沸石为填料的生物滴滤器能较好地处理成分杂乱的挥发性恶臭气体,在进气量<3.0 m3/h、pH 为7.0~8.0、喷淋水量为2.0 L/h、温度为20~25 oC 的条件下,体系除臭作用较好,能将臭气强度从4~5 级降至0 级。
 
2、存在问题及研讨方向
(1)现在,生物法仅限用于处理低浓度有机废气,如何将这些技能和办法用于高浓度有机废气的管理有待于研讨。
 
(2)影响污染物去除率的要害进程是将污染物从气相转移到液相中,现在的大部分研讨是关于易溶物和易降解污染物进行处理,在实际使用中将会遭到必定的限制,开宣布适合于难降解和疏水性污染物处理工艺就显得尤为火急。使用基因工程技能开宣布高效的降解菌种;增加必定的有机溶剂进步疏水性污染物的溶解性,会进步污染物的净化率。
 
(3)生物法所用填料的比外表积、孔隙率等直接影响反响器的生物量以及整个填充床的压降及填充床是否易堵塞问题,污染物完成从气相到液、固相传质进程,在两相中的分配系数是处理工艺可行性的决定因素。因而,改进生物滤料、填料的物理性能和运用寿命,以节省投资和能耗。
 
(4)在原有菌种的基础上通过挑选最佳成长条件,筛选出能高效降解VOCs的优势菌种,然后缩短反响发动时刻,加快生物反响进程,进步处理效率。
 

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