有機廢氣處理方法探討

高興瑩

【摘 要】生物技術凈化有機廢氣是近年來逐步發展起來的一項新的排放控制技術，具有效率高、投資和運行成本低、無二次污染、安全性好等特點。論述了生物有機廢氣處理技術的概念、機理、特點及系統的研究進展，提出了存在的問題及今后的研究方向。

【關鍵詞】有機廢氣;處理方法;探索分析

一、有機廢氣處理技術概述

開發生物凈化有機廢水已成為微生物廢水處理的基礎。生物凈化本質上是一個氧化和分解的過程：活性微生物在多孔、潮濕的介質上附著于廢氣中的有機成分，作為其能量或生命活性的營養物質，轉化為簡單的無機物質（CO2、H2O）或細胞物質。生物廢水處理過程的最大區別在于：廢氣中的有機物質通過液體（或固體表面膜）傳質過程從氣相到第一個傳質過程，然后溶解在有機物質的液相中，以低濃度的推力進一步擴散周圍的介質，然后吸收被捕獲的微生物;在這種情況下，作為能量來源進入污染微生物的體內，營養物質在其自身的代謝物中分解，作為細胞或物質的能量代謝的一部分通過溶解一部分進入液相而產生，而部分（例如，二氧化碳）沉淀到空氣中。通過上述工藝處理的廢氣中有機物含量下降，可以得到凈化。

二、有機廢氣生物處理原理

有機廢氣生物處理過程本質上是利用微生物的生命活動將廢氣中的有害物質轉化為簡單的無機物質（如 CO2和 H2O）和細胞物質。有機廢氣的生化處理一般經歷三個階段：1）廢氣中的有機污染物首先與水接觸，然后溶解在水中（即從空氣中的膜擴散到膜中）;2）溶解在液體膜中的有機組分，濃度較低時，進一步向微生物膜中擴散，微生物膜反過來又是微生物捕獲和吸收有機污染物的載體;3）有機污染物以能量和營養物的形式進入廢氣中，經過自身的分解反應，最終轉化為無害的。

三、生物處理有機廢氣的技術特征

由于微生物對各種污染物具有強烈、快速的適應性，并且作為代謝基質對其進行降解、轉化。因此，與傳統的廢氣處理技術相比，生物處理技術具有效果好、投資和運行費用低、安全、無二次污染、易于管理等優點。同時，由于廢氣處理吸收劑的生物再生可以直接通過微生物的作用在吸收劑中實現，而不必作為專用設備測定物理和化學吸附和吸收，從而簡化了工藝和工業設備，降低了運行成本。因此，生物處理技術已成為當今世界研究的熱點問題之一。

四、主要生物處理技術

4.1 生物濾床。

是一種填充有吸附介質（如泥炭、土壤、活性炭和其他物質）的生物濾床凈化裝置。在掛生物膜之前，使微生物（主要是細菌、原生動物、藻類等）介質中的床料接觸有機物和廢氣作為生長本身的碳源。這樣，廢氣經過生物濾床后可以得到凈化，濾層在不斷生長和再生過程中微生物降解污染物，使生物濾池運行得以繼續。培養基一年后一般呈酸性，要定期維護和保養。采用不同的濾床對污水進行生物處理，在生物處理過濾床內排放的廢氣時，濾床內表面和生物膜上都沒有形成滯水，可能是單一相的水生生物膜，即所謂的固液混合相。生物濾床中的廢氣凈化過程可以看作是一系列的生化反應。定性地說，氣態污染物的傳質方向是向固液混合相傳遞的。一般認為生化反應速率快于傳質速率，是控制生化反應步驟的過程。同時，由于過濾器（特別是活性炭）具有很高的吸附能力，它可以使微生物胞外酶和微生物污染物以及膜過濾器在界面上集中，從而提高生化反應速度，提高廢氣的凈化程度。因此，生物濾床在廢氣處理中得到了更廣泛的應用。

4.2 生物洗滌床

生物洗滌床通常由洗滌塔和再生池組成。在洗滌器中，循環液體通過噴射或鼓泡的方式將廢氣中的污染物和氧氣排入液相，以實現傳質。一般來說，如果空氣阻力大，噴霧法是可行的，相反，當空氣阻力大時，液體鼓泡。這一過程中，污染物的吸收和廢氣的總轉移率，噴淋液的接觸面積和平均驅動壓力（廢物中氣體和液體廢物的實際平均濃度之間的差異）有關。吸收洗滌液氣體成分流入再生槽（活性污泥法）。在再生池中，污染物被微生物氧化分解，這一過程實際上是微生物處理工藝廢水，廢水處理是最成熟的技術之一。生物洗滌塔在廢氣處理過程中，由于吸收和氧化是兩個相對獨立的過程，因此易于控制，廢氣中污染物的去除率很高。但是建立兩個獨立的系統，我們需要曝氣設施，這導致了較大的工藝面積，高能耗。

4.3 生物滴瀘池床。

生物滴瀘池床的粗礫石、塑料蜂窩填料、塑料填料瓦通紙、陶瓷、不銹鋼環、樹皮、碳纖維、硅膠等類似的非吸水性填料，填料表面是幾毫米厚的微生物生物膜形成的。從床底排出的廢氣進入滴瀘池，將水從上層填料床返回到上層噴霧中，填料上的生物膜沿著滴流向下，以生物膜的形式溶解在水中，有機污染物附著在填料微生物的吸收上，微生物細胞進入體內微生物代謝過程中的有機污染物作為能源和營養物被分解，最終轉化為無害化合物（如二氧化碳和水）。填料表面生物滴濾床的微生物濃度高，生長穩定，床內存在連續流動的水滴相，因此整個過程涉及氣、液、固傳質。但總的來說，這個過程仍然是一個串聯的傳質和生化反應。

五、有機廢氣生物處理工藝及設備

處理方法可分為生物洗滌法（懸浮態）和生物過濾法（固定態），生物過濾法（固定態）是基于有機廢氣處理微生物目前存在的形式，生物洗滌法（也稱生物吸附法）是指微生物和營養物質存在于液體中的成分，有機物從氣體中經與懸浮液接觸轉移到液體中，微生物降解生物過濾是指微生物附著在固體介質（填料）上生長，廢氣通過固定床層（填料層）組成的吸附、吸附降解層，最終是較典型的生物過濾和生物滴瀘池兩種形式。

將有機廢氣進入生物濾池，通過生物活性填料層50ー100cm，將污染物從氣相轉移到生物相，然后進行微生物氧化。分解過程是在異養好氧微生物完成中性和微堿性條件下一般為有機物 CO2的最終分解。首先有機氮轉化為 NH3，然后轉化為硝酸鹽，硫化物首先轉化為 H2S，接著是硫酸鹽的氧化。凈化后的氣體排出。

生物過濾器填料層是吸附介質、多元混合土壤、堆肥、木屑、木炭或幾種介質。介質必須具有良好的透氣性和適度的持水保水能力，豐富的微生物群落作為過濾微生物（主要是細菌和真菌）的載體，其中濕的微生物生物膜填料顆粒包圍。微生物過濾器還能為其提供必需的營養素，這些營養素可以循環利用，但最終會被礦化破壞。通常，經過幾年的運行，營養物質被耗盡，需要更換過濾粒子的過濾大小，一般只提供合理的吸附表面，并有一個滿意的性停滯適當。生物濾池單濾床開放，多濾床封閉形式。與開放式單濾床生物濾池相比，生物濾池具有密閉性好、維護要求低、受氣候影響小、易于監測等優點，但生物濾池的凈化效率較高.

六、小結

用生物化學方法處理廢水已有100多年的歷史，但廢氣的歷史過程很短，近年來，隨著工業排放物種類的增加，人們對生活環境的要求逐漸提高，廢氣污染的治理越來越受到人們的重視。針對這種情況，正在逐步研究和開發廢氣生物處理技術。目前單組分氣體處理效果良好，在實際運行過程中可能還存在一些問題，已引起國內外的廣泛關注。我國的排放法律法規相對滯后，但隨著大氣污染的加劇和國家管理措施的加強，排放限制將變得越來越嚴格，因此，廢氣技術在中國的化工和石化行業以及涂料等治理方面有著良好的前景。

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（作者單位：沈陽市環境技術評估中心）