關(guān)于生物處理技術(shù)控制VOCs的研究進(jìn)展

李 輝

(麗水市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，麗水 323000)

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關(guān)于生物處理技術(shù)控制VOCs的研究進(jìn)展

李 輝

(麗水市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，麗水 323000)

大氣污染治理已成為當(dāng)下研究的熱點(diǎn)，本文主要探討分析了VOCs的生物控制技術(shù)，包括生物過濾法、生物洗滌法、生物滴濾法，并對(duì)其研究進(jìn)展進(jìn)行綜合闡述。

VOCs；生物控制技術(shù)；研究進(jìn)展

VOCs生物控制技術(shù)相比物理技術(shù)、物理化學(xué)技術(shù)有較為明顯的優(yōu)勢(shì)，其優(yōu)點(diǎn)主要有一次性投資成本低、處理效果明顯、操作方便、無其他二次污染等等。生物控制技術(shù)首先在國外得到廣泛使用。德國78%的有機(jī)惡臭廢氣處理設(shè)施都采用了生物處理技術(shù)，表明該技術(shù)是 VOCs 處理中一類較為常用的技術(shù)[1]。采用生物技術(shù)治理有機(jī)廢氣的主要原理就是通過微生物的新陳代謝、吸收降解的過程，將VOCs 中可利用的有機(jī)成分作為其維持生命所需要的碳源，并將其轉(zhuǎn)為無機(jī)成分，從而實(shí)現(xiàn)污染物的消耗和轉(zhuǎn)化，真正實(shí)現(xiàn)變廢為寶、無二次污染。

1 常規(guī)VOCs生物處理技術(shù)

1.1 生物過濾法

生物濾池較其他生物法早出現(xiàn)，大約在 1950s。廢氣通過裝有填料的生物濾池底部進(jìn)入，隨后在上升的過程中，與填料上的微生物接觸反應(yīng)后，進(jìn)一步被吸附降解分解成小分子物質(zhì)，最終走塔頂排出尾氣，該處理方法具有運(yùn)行簡(jiǎn)單、氣液之間的接觸面積大、運(yùn)成本低等優(yōu)點(diǎn)。有大量學(xué)者研究了生物濾池在短期停運(yùn)和瞬時(shí)啟動(dòng)操作下的去除效果，但連續(xù)運(yùn)行的報(bào)道較少。

1.2 生物洗滌法

生物洗滌法通常是由噴淋系統(tǒng)、吸收系統(tǒng)以及反應(yīng)器系統(tǒng)組成。吸收系統(tǒng)內(nèi)可以填充填料也可以不裝填料；反應(yīng)器是主要用來培養(yǎng)微生物，隨后通過噴淋系統(tǒng)產(chǎn)生的循環(huán)液與系統(tǒng)內(nèi)的廢氣進(jìn)行逆向接觸反應(yīng)，從而達(dá)到吸收VOCs的目的。在循環(huán)的過程中，廢氣被反應(yīng)器內(nèi)或者吸收系統(tǒng)填料上的微生物吸附降解。洗滌法的反應(yīng)條件(如污泥濃度、溶解氧、污泥馴化、營養(yǎng)液的投加量、投加時(shí)間、 pH值)便于控制，操作比較方便，保證微生物在最佳條件下發(fā)揮作用。有相關(guān)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明，要使生物洗滌法達(dá)到較好的處理效果，其反應(yīng)器內(nèi)的污泥濃度應(yīng)該控制在5000～10000mg/L、進(jìn)氣量應(yīng)小于20m3/h。目前生物洗滌法處理有機(jī)廢氣的研究較少，在H2S等無機(jī)氣體處理領(lǐng)域較多，日本有學(xué)者研究了生物洗滌池對(duì)廢氣、廢水聯(lián)合處理，效果較理想。

1.3 生物滴濾法

生物滴濾法處理廢氣是一種介于生物洗滌法和生物過濾法之間處理技術(shù)。生物滴濾池的反應(yīng)裝置只有一個(gè)，裝置內(nèi)填充填料，填料上附著有微生物，循環(huán)水連續(xù)噴淋在填料表面，保持一定的濕度為微生物提供適宜的生長(zhǎng)環(huán)境。VOCs從池底通入后，在通過填料的過程中被微生物吸附降解。與洗滌法不同的是，生物滴濾池的微生物相是固定的，液相是流動(dòng)的，適宜于微生物的長(zhǎng)期生存。若生物滴濾池的填料比表面積較小時(shí)，VOCs與微生物接觸面積就相對(duì)較小，不適宜處理水溶性較差的有機(jī)廢氣。生物滴濾池較生物濾池反應(yīng)條件更加容易控制，生物滴濾池可以提供適宜于微生物生長(zhǎng)的條件包括溫度、pH、濕度、營養(yǎng)物質(zhì)等。生物滴濾池處理VOCs效果的決定性因素就是微生物的數(shù)量和活性，當(dāng)處理入氣負(fù)荷較大的VOCs時(shí)，可以提高微生物數(shù)量或者提供適宜的微生物生長(zhǎng)環(huán)境來提高去除效率[2]。

2 生物滴濾法研究進(jìn)展

近幾年，生物滴濾池處理工藝在中國風(fēng)靡，人們都意識(shí)到了生物滴濾池帶給企業(yè)的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益，因此有很多學(xué)者開始對(duì)生物滴濾池進(jìn)行了研究，基本停留在小試試驗(yàn)階段，大型的實(shí)際應(yīng)用還不是很多。因?qū)嶒?yàn)條件限制，目前的研究主要集中在單一氣體的研究，對(duì)于多組分氣體的研究相對(duì)較少。因此多組分VOCs的研究更加適宜工業(yè)應(yīng)用，是以后研究的又一大發(fā)展方向。目前的研究方向主要集中在：工藝性能、填料選擇、微生物及馴化、操作方式以及組合工藝等的研究上。

2.1 工藝性能研究

在國內(nèi)外學(xué)者的研究中，生物滴濾系統(tǒng)的處理效率指標(biāo)主要有：生化降解量和污染物去除率。現(xiàn)有研究主要考察了工藝參數(shù)、填料特性、微生物種類等對(duì)VOCs凈化性能的影響。國外對(duì)生物滴濾器凈化有機(jī)廢氣的研究起始于上世紀(jì)90年代初，研究處理對(duì)象有易降解的有機(jī)物，如二氯甲烷、丙酮、甲醇。西班牙學(xué)者Prado等人研究了生物滴濾池凈化甲醇和甲醛混合廢氣的效果，發(fā)現(xiàn)甲醛和甲醇的生化去除量分別為101g/(m3·h)和552g/(m3·h)。Seignez等人采用氯苯作為目標(biāo)污染物對(duì)生物滴濾池進(jìn)行了研究，穩(wěn)定運(yùn)行3個(gè)月后，去除率達(dá)95%以上[3]。

我國在關(guān)于生物滴濾池處理有機(jī)廢氣的研究起步較晚，主要始于九十年代初期。昆明理工大學(xué)孫佩石等比較系統(tǒng)地對(duì)生物膜填料塔凈化甲苯廢氣進(jìn)行了初步研究，生物膜填料塔對(duì)甲苯的去除率達(dá)到80%以上，最大生化去除能力可達(dá)157.13g/(m3·h)。目前為止，生物滴濾池處理有機(jī)廢氣的工程應(yīng)用只是停留在小試、中試實(shí)驗(yàn)上，大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用還未普及。

2.2 填料選擇

填料的選擇對(duì)生物滴濾池的性能影響較大，適宜的填料可以為微生物提供良好的生長(zhǎng)環(huán)境，微生物生長(zhǎng)較好時(shí)，其凈化效果也會(huì)很好。因此，填料間接影響著凈化效果。在填料的選擇上，應(yīng)該著重考慮填料的比表面積、對(duì)微生物的附著性、機(jī)械強(qiáng)度、是否容易堵塞、化學(xué)性質(zhì)和市場(chǎng)價(jià)格等方面。生物滴濾池內(nèi)的填料最主要的功能就是為大氣污染物提供在氣-液或者氣-生物兩相之間的反應(yīng)過程所需要的載體場(chǎng)所，對(duì)于比表面積大且孔隙率比較高的生物填料來說，其所對(duì)用的單位體積微生物的生長(zhǎng)量比較多，微生物的量的多少又影響著整個(gè)系統(tǒng)的壓降，壓降增大說明填料發(fā)生了堵塞，應(yīng)當(dāng)采取反沖洗，操作較難相對(duì)繁瑣。因此，對(duì)于填料的選擇，需要根據(jù)實(shí)際情況綜合考慮。魏在山等人研究發(fā)現(xiàn)，以輕質(zhì)陶塊為填料的生物滴濾池對(duì)甲苯的凈化效率達(dá)98%，凈化性能優(yōu)于不銹鋼環(huán)為填料的生物滴濾池。

2.3 微生物選擇

微生物在生物滴濾池內(nèi)起著重要的作用，微生物的好壞(數(shù)量、種類以及活性)直接影響著整個(gè)系統(tǒng)的去除效果。微生物中也會(huì)有少量的真菌，且真菌在去除能力上較細(xì)菌強(qiáng)。多數(shù)真菌大都屬于氣生一類，能夠耐受強(qiáng)酸性或極度干燥的惡劣環(huán)境。因此，真菌微生物滴濾池的研究和開發(fā)也逐漸成為生物滴濾池技術(shù)研究中的一個(gè)熱點(diǎn)。在多數(shù)的生物滴濾池內(nèi)，微生物往往不是以單一種群的形式存在，而是具有一定的群落特征。因此，有些學(xué)者針對(duì)生物滴濾池中微生物群落及其代謝特性展開研究，并分析和揭示了生物滴濾池運(yùn)行的機(jī)理和提高生物滴濾池運(yùn)行性能的途徑。

2.4 組合工藝

在實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)中，產(chǎn)生的VOCs氣體成分較為復(fù)雜，理化性質(zhì)各不相同，單一的處理工藝可能對(duì)多組分VOCs氣體處理效果不明顯，針對(duì)這一問題，國內(nèi)外已有部分學(xué)者進(jìn)行了多種不同處理方法的聯(lián)合。國內(nèi)有學(xué)者將生物滴濾和生物過濾聯(lián)合起來，用于處理某汽車噴漆車間產(chǎn)生的VOCs，發(fā)現(xiàn)組合工藝廢氣中的污染物有較好的處理效果，但不同的污染組分在不同處理單元中的去除特性不同，其中親水性的乙酸乙酯、乙酸丁酯、丁醇和丙酮在生物滴濾池中的去除效率較高，而疏水性的甲苯、二甲苯和甲基丙基甲酮主要在生物濾池中被去除。也有生物洗滌與生物滴濾組合的工藝，其處理VOCs效率達(dá)99.1%。目前對(duì)于生物滴濾池組合其他工藝處理有機(jī)廢氣的研究比較欠缺，這方面的應(yīng)用研究具有更加廣闊的前景。

[1]余關(guān)龍.生物滴濾器去除VOC的性能及其強(qiáng)化研究[D].湖南大學(xué)，2011.

[2]吳祖良，謝德援，陸豪，高翔，駱仲泱，岑可法.揮發(fā)性有機(jī)物處理新技術(shù)的研究[J].環(huán)境工程，2012，03：76-80.

[3]吳丹，李法云，陳曉陽，劉永慧，李霞，劉強(qiáng).生物過濾法處理揮發(fā)性有機(jī)化合物研究進(jìn)展[J].科技導(dǎo)報(bào)，2009，16：99-103.

Research on the Progress of VOCs Biological Treatment Control Technology

LI Hui

(Lishui Environmental Monitoring Centre，Lishui 323000)

Air pollution has become a hot topic of current research；this paper analyzed the main biological control technology of VOCs (including biological filtration，biological washing method，bio trickling filter)，and take comprehensive description of the research progress.

VOCs；biological control technology；research progress

李輝，本科，中級(jí)工程師，主要從事環(huán)境監(jiān)測(cè)中，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)工作

X823

A

1673-288X(2016)06-0094-02

引用文獻(xiàn)格式：李 輝.關(guān)于生物處理技術(shù)控制VOCs的研究進(jìn)展[J].環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展，2016，41(6)：94-95.