生物處理技術在VOCs廢氣處理過程中的分析

陶國建 黃旭 陳曉

摘要：很多工業(yè)企業(yè)在生產(chǎn)過程中都會形成大量的VOCs廢氣，如果沒有進行有效處理直接排放，就會對空氣造成嚴重的污染。采用生物凈化技術對VOCs廢氣進行處理，可以把有機污染物在微生物降解作用下轉(zhuǎn)變?yōu)榈秃Φ奈镔|(zhì)。本文對VOCs廢氣生物處理原理進行論述，并對VOCs廢氣生物處理采用的生物洗滌器、生物濾池和生物滴濾塔的應用和研究情況進行探討，最后對VOCs廢氣生物處理技術存在的問題進行分析，并提出多項建議。

關鍵詞：VOCs廢氣;生物濾池;減排

中圖分類號：X701 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2019）12-00-01

Abstract：Many industrial enterprises will produce a large amount of VOCs exhaust gas in the production process. If they are not directly treated and discharged directly， they will cause serious pollution to the air. Using biological purification technology to treat VOCs waste gas， organic pollutants can be transformed into low-hazard substances by microbial degradation. This article discusses the principle of biological treatment of VOCs exhaust gas， and discusses the application and research of biological scrubbers， biological filters and biological drip filter towers used for biological treatment of VOCs exhaust gas. Finally， it analyzes the problems of VOCs biological treatment technology And make multiple suggestions.

Key words： volatile organic compounds;Biological filter;Emission reduction

VOCs廢氣，也就是人們常說的揮發(fā)性有機物，可以進行空氣光化學反應，是形成臭氧及PM2.5顆粒的基礎物質(zhì)，空氣中會出現(xiàn)霧霾和光化學煙霧等污染，會對人體呼吸系統(tǒng)造成嚴重的傷害，使人體組織出現(xiàn)癌變和畸變等疾病。生物處理技術是對VOCs廢氣進行末端治理，處理成本低而且操作比較便利，有著較高的安全性，可以達到很高的凈化效果。

1 VOCs廢氣生物處理原理

早在20世紀70年代，世界各國就開始對生物處理VOCs廢氣進行了研究，主要對凈化處理設備、菌群馴化培養(yǎng)、代謝原理和降解過程等進行了分析，應用較廣的為吸收-生物膜處理原理，也就是利用水先對VOCs進行吸收，在濃度梯度驅(qū)動下進入到生物膜，從而與微生物菌群進行接觸，經(jīng)過降解吸收把污染物質(zhì)代謝降解為小分子物質(zhì)、二氧化碳和水分。在生物處理技術實際應用過程中，對該原理進行改進和優(yōu)化，形成了低濃度VOCs氣體處理吸附-生物膜原理，將污染物質(zhì)通過擴散作用運動到生物膜表面，通過微生物接觸進行降解和吸收，將污染物質(zhì)作為能量和養(yǎng)分被微生物菌群進行降解，分解為小分子物質(zhì)、二氧化碳和水分，形成了吸附降解處理工藝流程。

2 VOCs廢氣生物處理工藝

2.1 生物洗滌器

該裝置是由傳質(zhì)洗滌器和生物降解反應器構(gòu)成，內(nèi)部存在著呈現(xiàn)出懸浮態(tài)的微生物群，與水相結(jié)合以循環(huán)方式持續(xù)流動。洗滌器內(nèi)部設置有懸浮處理系統(tǒng)，當VOCs氣體進入吸收室，懸浮液會在吸收室上側(cè)進行噴淋，氣體與生物懸浮液產(chǎn)生接觸。吸收完以后會使生物懸浮液進入到吸收室下側(cè)，經(jīng)過導出設備進入到再生池，通過空氣可以實現(xiàn)再生。物料可以通過反吸作用進入到噴淋部位建立噴淋循環(huán)回路。VOCs氣體經(jīng)過微生物凈化處理以后，在洗滌器頂部排放出來。懸浮液為活性較強的污泥和微生物構(gòu)成，再生過程需要較長的時間，會結(jié)合微生物自身的性質(zhì)來決定選用那種反應器。生物洗滌處理器內(nèi)的反應器操作比較方便，加入的生物填料不容易產(chǎn)生堵塞問題，無法達到較高的氣體處理量，可以處理的化合物質(zhì)濃度不超過每方5千毫克，無法對難溶性廢氣進行處理。

2.2 生物濾池

該裝置對VOCs廢氣進行處理需要利用過濾器將顆粒物質(zhì)先清除掉，再經(jīng)過調(diào)溫調(diào)濕處理后，進入到具備吸附性過濾材料的濾池當中，濾池中填充具備活性的生物填料，填料層厚度需要達到0.5-1米，VOCs氣體會經(jīng)過管道引導從濾池底部進入到上面的生物填料中，可以提高廢氣分解效率。廢氣污染物質(zhì)及氧氣會以氣相方式不斷擴散運動到外部的水膜當中，微生物將有機物質(zhì)當作能量和碳物質(zhì)源，VOCs廢氣經(jīng)過分解會形成如下多種物質(zhì)：（1）VOCs廢氣內(nèi)氮會降解處理為氨氣，再進行深度處理會轉(zhuǎn)變?yōu)橄跛猁}。（2）VOCs氣體內(nèi)含有的有機物質(zhì)會經(jīng)過微生物處理轉(zhuǎn)變成二氧化碳。（3）VOCs廢氣內(nèi)的硫化物會經(jīng)過分解產(chǎn)生硫化氫，經(jīng)過深度處理后可以轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛩猁}。

當前，生物濾池在VOCs廢氣處理中得到了廣泛的應用，鄭連英等采用經(jīng)過篩選的甲苯作為碳源，培養(yǎng)出高效降解的生物菌群，從實驗結(jié)果中發(fā)現(xiàn)，在環(huán)境溫度為30℃和濕度80%情況下，進口濃度保持在每方1500毫克可以取得很好的處理效果，甲苯VOCs氣體降解處理效率可以達到90%。曹旭等開展了生物過濾塔VOCs氣體過濾實驗，從實驗數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)，VOCs氣體入口濃底低于每方25毫克，可以達到以97%的凈化效率。如果濃度超過每方25毫克，凈化處理效率會隨著氣體流量速度的提升而減小，入口流量從原來的每小時0.2方提升到0.8方，凈化處理效率會從原來的97%減小到73%。溫度對VOCs氣體凈化效率會產(chǎn)生很大的影響，如果溫度超過40%，反應器就可以達到很好的去除效果。