生物法膜分离法.ppt

生物净化法,生物吸收法 生物过滤法 生物法的应用实例-微生物脱硫,1,废气的微生物处理于1957年在美国获得专利，但到1970年代才开始引起重视，直到1980年代才在德国、日本、荷兰等国家有相当数量工业规模的各类生物净化装置投入运行。 废气生物反应器处理对许多一般性的空气污染物的去除率可达到90以上。,2,利用微生物的生命活动过程把废气中的气态污染物转化成少害甚至无害的物质。,特点,不需要再生过程和其它高级处理，与其它净化法相比，其处理设备简单，费用也低，并可以达到无害化的目的。但不能回收污染物质，只适用于污染物浓度很低的情况。,应用,广泛地应用于废气治理工程中，特别是有机废气的净化，如屠宰厂、肉类加工厂、金属铸造厂的臭气处理。,生物净化,3,生物净化废气的方式,生物吸收方法,生物过滤法,先把污染物从气相转移到水中，然后进行废水的微生物处理。,用附着在固体过滤材料表面的微生物来完成。,活性污泥法，微生物悬浮液法,土壤法，堆肥法,4,废气生物处理的基本形式,根据介质性质不同，分为： 生物洗涤 生物洗涤器内是液态介质。 生物过滤 生物过滤采用是固态介质 生物滤池 生物滴滤池,5,生物洗涤,生物洗涤装置一般由洗涤器和生物反应器两部分组成，吸收器和生物反应器分开设置。 吸收主要是物理溶解过程，采用的吸收设备有喷淋塔、鼓泡塔等，吸收过程进行很快，水在吸收设备中的停留时间仅约几秒钟； 生物反应的净化过程较慢，吸收了挥发性气体的废水在反应器中一般需要停留几分钟至十几小时。 生物反应器中可进行好氧处理，活性污泥法和生物膜法,6,7,生物吸收装置,8,9,生物洗涤装置,10,吸收液组成：微生物、营养物和水； 适合处理水溶性强的气态污染物，如醇类、酯类、醛类和酮类等。 污水处理厂剩余活性污泥配制混合液作为吸收剂可用于处理复合型臭气，特别能脱除很难治理的焦臭。,11,2生物过滤设备 污染物被过滤材料所吸附，并被微生物所降解。常用的固体颗粒有土壤和堆肥，有的是专门设计的生物过滤床。,12,生物滤池,生物滤池内的固态介质是一些天然材料，常用的固体颗粒有土壤和堆肥，这些材料为微生物的附着和生长提供表面，微生物可以吸收废气中的污染物将其转化为无害物质。 适用于处理肉类加工厂、动物饲养场、污水处理厂和堆肥厂等处产生的废气。 这类废气的主要特点是浓度不高，但带有强烈的臭味。,13,在地面挖浅坑或筑池，池底设排水管，池中设输气管，并覆盖砂石等材料，形成厚50mm100mm的气体分配层，在分配层上再铺放厚500mm600mm的堆肥过滤层。过滤气速通常在0.01ms0.1ms。,14,15,滤料的选择,堆肥 原料常用污水处理厂污泥、有机垃圾和畜粪以及植物凋落物。 须筛选，滤层要均匀、疏松，空隙率40，滤料须保持湿润，滤层含水量不低于40，但不能有积水。滤层保持适当的温度。 土壤 腐殖土为好，其它土质需要改良，有效厚度不应小于50cm， 土壤水分40-70， 草炭 其通气性能良好，适于微生物生长，除臭效果比用土壤好。,16,生物滴滤池,生物滴滤池主要由箱体、生物活性床层、喷水器等组成。 废气经过预处理室去除颗粒物和增湿后进入滤床底部。 滤料使用人工材料，如陶瓷、塑料或金属等，使用颗粒状或有空隙的材料，床层厚度一般在0.5-1.0m，依需要而定。,17,优点： 滤料重量轻、空隙大、表面积大、废气和介质接触时间短(几秒钟)，处理效率高，同时滤料不需更换。 处理的浓度100mg/m3-5g/m3，流量5-50000m3/h。,18,19,20,水溶性强 兼具有蒸汽压低、亨利定律常数低的特点，向介质表面微生物膜扩散速率高； 主要有无机物如H2S和NH3等;醇类、醛类、酮类以及简单芳烃(如BTEX)等有机物。,适宜处理的污染气体应具有的特点：,21,易降解 分子被吸附在生物膜上必须被降解，否则将导致污染物浓度增高，毒害生物膜或影响传质，降低生物滤器效率，或使处理完全失败。,22,生物反应器处理废气三个阶段： 1.溶解过程 废气与水或固相表面的水膜接触，污染物溶于水中成为液相中的分子或离子，这一过程是物理过程，符合亨利定律。 2.吸着过程 溶于水中的污染物被微生物吸附、吸收，污染物从水中转入微生物体内。作为吸收剂的水被再生复原，继而再用以溶解新的废气成分。,23,3.生物降解过程 进入微生物细胞的污染物作为微生物生命活动的能源或养分被分解和利用，从而使污染物得以去除 烃类和其它有机物成分被氧化分解为CO2和H2O，含硫还原性成分被氧化为S、SO42-，含氮成分被氧化分解成NH3，NO2-和NO3-等。,24,废气生物处理的基本条件,水分、养分、温度、氧气(有氧或无氧)以及酸碱度等。 1水分 微生物生命活动的必要成分； 吸收废气的溶剂 采用土壤或堆肥等固态处理系统时，适宜的水分含量可保证氧与水分的供给。 50-70为适宜的含水量。 通常预处理需要加湿，防止滤料变干。,25,2养分,废气可为微生物提供一定的养分，VOCs可以提供碳源和能源，但是需要适当补足其它养分。 不同的处理工艺对养分控制有差异，例如生物滴滤池补充营养盐十分重要，但是堆肥生物滤池补给营养盐的次数可以减少，一年补给二次即可。,26,3温度,废气生物处理多用中温条件(2535)，少用高温。 土壤或堆肥处理废气时通常采用自然温度，如果微生物分解基质放热造成温度过高则需采取降温措施。,27,4氧气,废气处理多用异养型好氧微生物； 氧的供给量与供给方式对处理效率的影响很大，微生物数量、基质浓度和温度等因素也会影响供氧。 少数厌氧条件，例如着色菌处理硫化氢，则需控制无氧条件，以氨气取代反应系统的氧气。,28,5、酸碱度,以中性或微碱性为宜。 废气生物处理中的细菌多数适应于中性至微碱性环境，只有少数种类对酸碱度要求比较特殊,29,膜分离法,基本原理: 多孔型膜（吸附膜） 非多孔型膜（扩散膜） 气体分离膜（固体膜/液膜） 膜分离设备（中空纤维/平板型膜分离器） （P245） 膜分离法的应用,混合气体在压力梯度作用下，透过特定薄膜时，不同气体具有不同的透过速度，从而使气体混合物中的不同组分达到分离的效果。,玻璃，醋酸纤维素膜，硅氧烷橡胶，聚碳酸酯等,要求（p245）,30,气态污染物的其他治理方法,稀释法 核辐射法 微波碳还原-烟气脱硫脱硝（P247）,31,高烟囱稀释法 50年代-60年代，欧洲工业发展迅速，一时找不到适用的治理技术，又不能污染城市，就产生了高达几百米的烟囱，利用高空气流扩散快的特点，使气体污染物得到稀释。 这种方法至今仍广泛使用，如德国的鲁尔工业区利用欧洲多南风的特点，通过高度200米-300米的烟囱，可以把废气扩散到2000千米以外。美国、日本一些大型企业也常采用这种办法来逃避对环境保护的责任。,32,高烟囱排放应遵循的原则：,污染物浓度较低 总排放量较少 缺乏经济有效的治理方法 能够利用大气的自净作用,33,电子射线辐射法烟气脱硫技术由烟气冷却、加氨、电子束照射、粉体捕集四道工序组成， 其工艺流程是温度约为150左右的烟气经预除尘后再经冷却塔喷水冷却到6070左右，在反应室前端根据烟气中SO2及NOX的浓度调整加入氨的量，然后混合气体在反应器中经电子束照射，排气中的SO2和NOX受电子束强烈作用，在很短时间内被氧化成硫酸和硝酸分子，与周围的氨反应生成微细的粉粒（硫酸铵和硝酸铵的混合物），粉粒经集尘装置收集后，洁净的气体排入大气.,电子束照射法（核辐射法）,34,该工艺能同时脱硫脱硝，具有进一步满足我国对脱硝要求的潜力； 系统简单，操作方便，过程易于控制，对烟气成分和烟气量的变化具有较好的适应性和跟踪性； 副产品为硫铵和硝铵混合肥，对我国目前硫资源缺乏、每年要进口硫磺制造化肥的现状有一定的吸引力， 研究阶段,35,36,成都热电厂和日本荏原制作所合作建造了的电子束脱硫工艺装置