淺析節(jié)能環(huán)保的廢氣處理系統(tǒng)

文 然

（郎溪經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)管委會(huì)，安徽 宣城 242000）

近年來，國(guó)家在處理環(huán)境問題上取得了較好的成績(jī)，許多城市的環(huán)境污染問題都得到了較好的控制，但是在治理環(huán)境的過程中還是有許多值得注意和優(yōu)化的環(huán)節(jié)。環(huán)境治理最關(guān)鍵的就是要處理好廢氣的達(dá)標(biāo)排放問題，要采取更加環(huán)保、更加經(jīng)濟(jì)的方式來處理廢氣。廢氣的排放如果不加以控制，會(huì)引發(fā)酸雨、光化學(xué)煙霧等環(huán)境問題，尤其是廢氣中的惡臭氣體，不僅會(huì)造成大氣污染，破壞生態(tài)環(huán)境，還會(huì)對(duì)人體的呼吸系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)以及神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重危害。而我國(guó)在高度發(fā)展的工業(yè)化進(jìn)程中，有一些企業(yè)的污染排放尤為嚴(yán)重，所以會(huì)導(dǎo)致大氣污染問題愈來越突出。因此，加強(qiáng)對(duì)廢氣的處理迫在眉睫，本文論述的廢氣處理系統(tǒng)，主要是基于微生物降解的處理方式，較為節(jié)能環(huán)保，能夠有效處理廢氣中的惡臭物質(zhì)。

1 導(dǎo)致大氣污染的主要原因

一是無視資源的節(jié)約，沒有形成全民節(jié)約、全民愛護(hù)環(huán)境的意識(shí)。二是很多生產(chǎn)方式較為落后，未形成完善的環(huán)境保護(hù)措施。所以應(yīng)該建立有償使用的辦法，完善并開發(fā)保護(hù)機(jī)制。由于當(dāng)前的生態(tài)資源市場(chǎng)化機(jī)制不健全，使得自然資源的資產(chǎn)價(jià)值被低估，因而進(jìn)一步造成資源被粗獷式開發(fā)，環(huán)境被破壞，導(dǎo)致可持續(xù)發(fā)展困難。三是資源節(jié)約的法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)不完善，專業(yè)性人才儲(chǔ)備不足，行政執(zhí)法不力。資源的開發(fā)利用需要有政策方面的研究、技術(shù)研發(fā)的支持、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的支撐、先進(jìn)制度的保障和推進(jìn)改革的決心，這些工作都需要相應(yīng)的專業(yè)人才去操作。然而我國(guó)生態(tài)保護(hù)工作起步較晚，缺少專業(yè)性人才，現(xiàn)有人才不了解相關(guān)的法律法規(guī)，無法適應(yīng)當(dāng)前生態(tài)文明建設(shè)的需要。我國(guó)雖然出臺(tái)了一系列的法規(guī)政策，但是實(shí)操性不強(qiáng)，與實(shí)際工作存在出入，再加上相配套的法規(guī)、政策不完善，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化制度落后，缺乏有效的資源節(jié)約和環(huán)境保護(hù)激勵(lì)機(jī)制，導(dǎo)致執(zhí)法人員有法難依，執(zhí)法不嚴(yán)，從而影響了生態(tài)文明經(jīng)濟(jì)建設(shè)。四是技術(shù)裝備落后。數(shù)字化、信息化作為未來市場(chǎng)的兩大重要手段，同樣適用于生態(tài)保護(hù)。為了有效開展生態(tài)文明經(jīng)濟(jì)建設(shè)，就需要科技手段的支撐。信息化平臺(tái)的建設(shè)對(duì)自然資源的開發(fā)、利用、管理、監(jiān)督和資源的循環(huán)利用都具有促進(jìn)作用，要通過大數(shù)據(jù)采集信息，因地制宜地制定相關(guān)措施和法規(guī)。但目前信息化平臺(tái)的建設(shè)不足，缺乏所需要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，無法匹配資源的市場(chǎng)化數(shù)據(jù)，這些導(dǎo)致資源產(chǎn)出率計(jì)算困難，難以評(píng)估資源利用水平和變化趨勢(shì)等一系列因素，造成相關(guān)制度無法落實(shí)，政府調(diào)節(jié)和市場(chǎng)機(jī)制無法發(fā)揮有效作用。五是缺乏適應(yīng)的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制，無法調(diào)動(dòng)市場(chǎng)的積極性，而單純依靠政府宣傳和執(zhí)法，沒有調(diào)動(dòng)群眾和企業(yè)的積極性，因此，加大了工作難度。

2 廢氣處理的重要性

企業(yè)生產(chǎn)過程所排放的廢氣大多會(huì)對(duì)環(huán)境造成危害，這些有毒物質(zhì)一旦排放到空氣中，將會(huì)對(duì)人的身體造成極大地影響和危害，同時(shí)還會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成巨大的破壞。其實(shí)，在最近幾年，隨著溫室效應(yīng)現(xiàn)象越來越嚴(yán)重，在一些常年冰凍的地區(qū)，如北極、南極也都出現(xiàn)了氣溫升高，冰雪融化的現(xiàn)象[1]，對(duì)當(dāng)?shù)貏?dòng)物的生存環(huán)境造成了嚴(yán)重威脅。在我國(guó)西藏地區(qū)，有大片凍土，這些凍土在受到氣候變暖的影響下逐漸出現(xiàn)了融化，導(dǎo)致凍土地區(qū)的地基下沉，極大地影響了當(dāng)?shù)氐幕A(chǔ)設(shè)施建設(shè)，對(duì)于國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展也造成了嚴(yán)重的影響。因此，處理好工業(yè)廢氣對(duì)于生態(tài)平衡和環(huán)境保護(hù)具有非常重要的作用和意義。

3 常用的廢氣處理技術(shù)

3.1 熱力焚燒法

熱力焚燒法的本質(zhì)是以高溫的方式，持續(xù)對(duì)廢氣進(jìn)行灼燒以分解廢氣中的惡臭物質(zhì)。但是采用這種方式的經(jīng)濟(jì)成本較高，并且采用熱力焚燒法時(shí)需要明火，存在安全隱患，雖然這種方法具有一定的作用和效果，但是目前使用得并不多。

3.2 吸附法

吸附法是通過使用一些比表面積大的物質(zhì)來吸附廢氣中的惡臭物質(zhì)。常用的吸附劑有活性炭、活性氧化硅和硅膠等，這些物質(zhì)都具有極好的耐受能力，能夠在較為極端的環(huán)境下完成吸附工作。這種吸附法當(dāng)前較為常見，因?yàn)槠湫詢r(jià)比高，使用范圍廣，具有較高的環(huán)保價(jià)值。需要注意的是，當(dāng)吸附劑達(dá)到吸附飽和后要定期更換，否則處理效果會(huì)大幅降低，甚至完全失去吸附能力。此外，使用后的吸附劑屬于危險(xiǎn)廢物，要交給有處置資質(zhì)的單位進(jìn)行處理。

3.3 催化氧化法

催化氧化法是在一定的壓力和溫度條件下，通過專門的催化劑來降低有機(jī)物氧化分解的溫度，從而讓廢氣在不消耗燃料的情況下，發(fā)生氧化反應(yīng)。該方法的原理是在反應(yīng)塔內(nèi)裝填固態(tài)填料，填料內(nèi)部復(fù)配多介質(zhì)催化劑，當(dāng)惡臭氣體在引風(fēng)機(jī)的作用下穿過填料層，與通過噴嘴噴出的液相復(fù)配氧化劑在固相填料表面充分接觸，并在多介質(zhì)催化劑的催化作用下，充分分解惡臭氣體中的污染因子，使分解后的氣體能夠滿足環(huán)保的排放要求。

4 環(huán)保廢氣處理技術(shù)與工藝流程分析

4.1 環(huán)保廢氣處理技術(shù)

目前常用的廢氣處理技術(shù)主要有兩種，第一種是分解技術(shù)，在分解技術(shù)中主要是通過化學(xué)或生物的方式來處理廢氣；第二種技術(shù)是回收技術(shù)，主要是通過一些物理的處理方式對(duì)廢氣進(jìn)行處理。無論采用哪一種方法，都具有其自身的的特點(diǎn)和適用范圍[2]，詳見表1。

表1 廢氣處理技術(shù)的分類

在選擇具體的工藝方法時(shí)，首先應(yīng)當(dāng)考慮污染源的特性，如氣體的流量、污染物的濃度等，其次，還要考慮不同技術(shù)的處理效果，以及所涉及到的投資成本等各種因素。采用微生物處理方法，其工藝流程與設(shè)備都極為可靠，整體管理難度較低，使用范圍較廣。生物處理法的本質(zhì)就是選取合適的微生物來吸收、分解惡臭物質(zhì)，這些微生物會(huì)把惡臭物質(zhì)作為養(yǎng)分，通過自身的新陳代謝將有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化成無害物質(zhì)，該工藝過程主要分為三個(gè)階段：第一階段：將廢氣中的惡臭物質(zhì)與水接觸，并溶于水；第二階段：當(dāng)惡臭物質(zhì)溶于水后，水中的微生物開始吸收這些惡臭氣體，并把氣體吸附于體內(nèi)；第三階段：生物體內(nèi)的惡臭物質(zhì)開始被分解、轉(zhuǎn)化并應(yīng)用，成為無臭物質(zhì)。

利用微生物法處理廢氣的系統(tǒng)主要有：生物濾池、生物滴濾池、生物洗滌池等，其具體優(yōu)缺點(diǎn)見表2。

表2 三種生物處理工藝優(yōu)缺點(diǎn)的比較

4.2 廢氣生物處理系統(tǒng)的工藝流程

當(dāng)前，污水處理廠實(shí)際作業(yè)時(shí)所排放的廢氣中含有多種惡臭污染物，這些污染物對(duì)環(huán)境的破壞極大。基于此，本次設(shè)計(jì)的環(huán)保廢氣處理系統(tǒng)主要采用生物滴濾池和生物濾池組合的方式，以有效處理廢氣中的惡臭氣體。這種組合式的除臭工藝，具有較高的環(huán)保性能。具體的設(shè)置方式如下[3]：

（1）在設(shè)計(jì)本次裝置系統(tǒng)時(shí)，最主要同時(shí)也是最重要的就是要設(shè)計(jì)出專門用來過濾廢氣的濾室，為了能夠有效確保過濾掉廢氣當(dāng)中的惡臭物質(zhì)，濾室的設(shè)計(jì)應(yīng)采取兩層濾室的設(shè)計(jì)方式，兩層濾室都分別裝了生物填料，通過生物填料來過濾這些惡臭物質(zhì)。在設(shè)計(jì)時(shí)還需要考慮通風(fēng)的效果，因此，還設(shè)計(jì)了專門的進(jìn)、出氣口，以確保濾室內(nèi)部的氣流暢通。

（2）針對(duì)兩層濾室的設(shè)計(jì)，前一級(jí)濾室中的生物滴濾池填料主要是以惰性填料為主，這種填料的特點(diǎn)為表面積足夠大，且具有較高的孔隙率，單個(gè)的質(zhì)量較低，因此風(fēng)阻較小，在實(shí)際投入使用時(shí)不容易出現(xiàn)堵塞的情況。

（3）后一級(jí)濾室的濾池采用的是一種天然有機(jī)填料，這種填料本身帶有微生物菌，因此不需要在這種填料中再放入其他的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，通過這種有機(jī)填料能夠高效分解吸入的廢氣，氧化降解掉廢氣中的惡臭物質(zhì)。

（4）填料之間的配比要適當(dāng)，能夠讓生物填料具有較強(qiáng)的強(qiáng)度，可以承受一定的壓強(qiáng)而不會(huì)出現(xiàn)變形，且兩層濾室之間具有較好的通氣能力，從而較好地構(gòu)成適合微生物生長(zhǎng)的環(huán)境，搭建出能夠有效處理廢氣的一個(gè)多單元的組合式生物處理系統(tǒng)。

（5）廢氣在經(jīng)過封閉的收集系統(tǒng)后，其濕度會(huì)因此增加，在抽風(fēng)機(jī)的作用下，會(huì)被帶入到生物滴濾池內(nèi)，然后再受到填料中硫氧化菌等細(xì)菌的影響和作用，使廢氣中的惡臭氣體硫化氫經(jīng)過微生物降解成硫酸。隨后，廢氣再進(jìn)入第二層濾室，剩余的惡臭有機(jī)物會(huì)在這一層被降解為水和二氧化碳等產(chǎn)物。

（6）廢氣通過兩層濾室之后，所排放出來的凈化氣體符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，能夠直接排入到大氣中，具體的工藝流程如圖1所示。

圖1 廢氣生物處理系統(tǒng)工藝流程圖

4.3 系統(tǒng)運(yùn)行的控制

在本次設(shè)計(jì)中，廢氣處理系統(tǒng)的正常運(yùn)行需要注意填料層的微生物供氧、填料層的壓強(qiáng)、濕度和內(nèi)部的溫度等環(huán)境因素。因?yàn)檫@些環(huán)境因素的變化，比如進(jìn)口處的廢氣流量等會(huì)對(duì)實(shí)際的廢氣降解效率帶來影響，因此需要關(guān)注這些變量，尤其是生物滴濾池填料中pH值的變化以及其內(nèi)部溫度的變化等對(duì)于填料層的降解能力具有極為重要的影響。

4.3.1 填料濕度的控制

為了確保填料中的微生物具有一定的活力，能夠持續(xù)對(duì)廢氣進(jìn)行降解，需要注意微生物所處環(huán)境的濕度。只有當(dāng)環(huán)境達(dá)到一定濕度時(shí)，微生物才能較好地發(fā)揮出自身的降解能力。對(duì)此，在濾室中可以設(shè)計(jì)專門用于噴灑的工具，采取循環(huán)水的形式不斷對(duì)填料進(jìn)行噴灑，但是需要合理控制生物滴濾池底部循環(huán)儲(chǔ)水槽的液位，確保水液的位置保持在合理范圍內(nèi)，防止?jié)穸冗^高。

4.3.2 溫度的控制

溫度的控制與選擇會(huì)極大地影響生物滴濾池的處理效果。首先，溫度的高低會(huì)影響細(xì)菌的實(shí)際生長(zhǎng)和繁殖能力，目前，適合微生物生長(zhǎng)的溫度一般控制在25 ℃左右，也有的學(xué)者認(rèn)為35 ℃是生物反應(yīng)的最合適溫度，因?yàn)闇囟葧?huì)對(duì)生化反應(yīng)速率有所影響，生化反應(yīng)速率會(huì)隨著溫度的升高而升高。然而，當(dāng)溫度升高的時(shí)候，雖然能夠加快微生物的代謝速率，但是會(huì)導(dǎo)致微生物整體附著性的降低，使其吸附能力減弱，最終會(huì)導(dǎo)致整體處理效果的下降，不利于實(shí)際的處理過程。因此，在控制溫度的方式上，可以結(jié)合循環(huán)水的方式來進(jìn)行預(yù)處理，合理地控制溫度的高低。

4.3.3 pH值的控制

在設(shè)計(jì)本系統(tǒng)時(shí)，主要是通過中性細(xì)菌來對(duì)廢氣進(jìn)行降解，由于在降解H2S的過程當(dāng)中，會(huì)產(chǎn)生H2SO4等物質(zhì)，這些產(chǎn)物不斷積累會(huì)出現(xiàn)酸化現(xiàn)象，導(dǎo)致填料的pH值呈強(qiáng)酸性。為了能夠確保微生物可以在這種環(huán)境中正常生長(zhǎng)，同時(shí)減少對(duì)生物濾池裝置的腐蝕性，可以在循環(huán)水中適當(dāng)?shù)丶尤胍恍A液來調(diào)節(jié)生物濾池pH值，也可在生物濾池的填料中事先加入一些石灰石等物質(zhì)，從而使整個(gè)系統(tǒng)保持在一個(gè)比較穩(wěn)定的pH值范圍內(nèi)。

5 結(jié)論

根據(jù)專業(yè)的數(shù)據(jù)調(diào)查報(bào)告顯示，在全世界范圍內(nèi)，每年所排放的大量廢氣中含有上百種有害物質(zhì)，這些物質(zhì)嚴(yán)重地影響著地球的空氣質(zhì)量。而這些危害物中的硫化氫氣體，是污水處理廠排放廢氣中主要的惡臭物質(zhì)，給人們的生活帶來十分嚴(yán)重的危害。因此，相關(guān)部門需要高度重視惡臭氣體的處理，需采用合理的措施治理廢氣。本文所提出的一種基于微生物降解的廢氣處理系統(tǒng)，其整體造價(jià)不高，且具有一定的實(shí)用性。在該系統(tǒng)中，共設(shè)計(jì)了兩個(gè)濾室，通過這兩個(gè)濾室可有效分解廢氣中的有害氣體，從而實(shí)現(xiàn)廢氣的有效處理。在設(shè)計(jì)該系統(tǒng)時(shí)，需要考慮濾室中微生物的生存環(huán)境問題。首先要考慮到濕度的問題，可通過循環(huán)水的方式確保微生物能夠獲得一定的水分，保持在一定的濕度，其次，還要考慮到微生物所處環(huán)境的pH值，最后，還要考慮微生物所處環(huán)境的溫度。