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废气的生物处理 姓名 周武学号 41110131东南大学生物工程系 澳联玻璃厂废气污染广州员村蓝天 简介 废气主要来自燃料燃烧和工厂的各种排气 废气大部分为无机气体 少部分为有机化合物 目前的废气处理技术主要分物化法和生物法 生物法因具有工艺设备简单 运行费用低 能耗少 易操作 效果较好以及形成二次污染小等优点 已逐步受到人们的重视并正在成为研究的热点 原理与微生物相 内容导览 主要影响因素 工艺类型 应用与进展 原理与微生物相 一 废气生物处理原理目前适合于用生物处理的废气主要是含有乙醇 硫醇 酚 甲酚 吲哚 脂肪酸 乙醛 酮 二氧化硫 氨和胺等污染组分的废气 生物法净化废气过程的实质是利用微生物的代谢作用将废气分解为简单的无机物 由于这一过程在气相中很难进行 废气必须首先经历由气相转移到液相或固相表面液膜中的传质过程 然后污染物才能在液相或固相表面被微生物吸附降解 传质过程 传质过程表达式F K a c c c cg H式中 F 质量传递速率 mol m3 K 整个界面的质量传递系数 m s a 单位体积的界面积 m2 m3 c 与气相平衡时液相中的浓度 mol m3 c 液相中的浓度mol m3 H 气体的亨利系数 传质速率取决于填料表面的物理性质 挥发性物质及其浓度 微生物的降解是一个自然的过程 人们所进行的技术开发主要是强化传质和控制有利于转化的反应过程 原理与微生物相 二 废气生物处理反应器中的微生物相同废水的生物处理一样 特定的待处理成分都有适宜处理的微生物群落 当处理挥发性有机污染物时 大多数生物反应器中的微生物种类以异养菌细菌为主 霉菌为次 极少有酵母菌 当废气中只含无机成分时 微生物是以CO2为碳源的化能自养型菌为主 废气生物处理反应器属开放系统 微生物种群随环境改变而变化 在某些情况下 起净化作用的多种微生物在正常情况下均可增殖 因此 在一个装置里有可能同时处理含多种成分的废气 主要影响因素 1 湿度在生物滤池中 填料 生物固体水分的最佳含量为40 60 质量分数 当反应器过湿时 水分充满了滤料孔隙 减少了气体的停留时间 同时也会增加阻力 当湿度太低时 滤层会发生老化现象 使微生物活性降低 填料干燥 开裂使气体极易短流 处理效率下降 主要影响因素 2 温度生物反应器的运行温度一般在20 40 为宜 35 是生物滤池好氧微生物生长的最佳温度 高温气体应预先冷却 随温度的升高 扩散速率和生化反应速率都会增加 但水溶性物质在水相膜中的浓度降低 会影响污染物的去除 主要影响因素 3 pH生物反应器的水相pH为6 9 但在降解一些含氯 氮 硫的化合物时 会有酸的积累 可以通过在液相中投加碱或加缓冲物质来调节pH 亦可通过定期冲洗和排放的方法避免酸的积累 4 其他因素污泥的MLSS浓度 溶解氧 污泥的驯化与否 营养盐的投加量及投加时间等 2020 3 16 11 可编辑 工艺类型 按微生物在废气处理过程中存在的形式不同可将处理工艺分为附着生长系统和悬浮生长系统 附着生长系统中微生物是附着在固体介质上 废气通过固定床时被吸附 吸收 最终被微生物所降解 典型的方式是生物过滤法 悬浮生长系统中微生物存在于液体中 废气通过传质进入液相中 从而被微生物降解 典型的方式是生物吸收法 同时具有两种生长系统特性的典型的方式是生物滴滤法 生物过滤法 废气在增湿后 通过反应器的生物活性填料层 污染物从气相转移到生物滤料层并被附着的微生物氧化分解 废气得到净化 滤池进气浓度受污染物是否有毒有害或可生物降解性大小影响 污染物负荷的大小各不相同 生物吸收法 生物吸收法的工艺一般由废气吸收段和悬浮液再生段两部分组成 相应的装置为吸收设备和再生反应器 废气吸收段的工艺过程为废气从吸收设备下部进入 向上流动与由吸收设备顶部喷淋而下的生物悬浮液在填料层接触 使废气中的污染物和氧转入液相并被微生物所吸收 净化后的气体从上部排出 吸收设备常采用喷淋塔和鼓泡塔 一般气相阻力较大时可用喷淋法 反之则采用鼓泡法 生物吸收法 悬浮液再生段的工艺过程为吸收了废气污染物的生物悬浮液从再生反应器底部流入 通入空气充氧 污染物通过微生物的氧化作用从液相中除去 再生后的悬浮液又从吸收设备顶部喷淋 反复循环进行 再生反应器常采用活性污泥法或生物膜法 吸收过程进行很快 停留时间仅几秒钟 而再生过程较慢 停留时间为几分钟至十几小时 因此工艺是在两个独立单元中进行 达到各自的最佳运行状态 生物滴滤法 生物滴滤法工艺集生物吸收和生物氧化于一体 传质方向是废气向固液混合相传输 即经历以下步骤 1 废气与固相 水相接触 溶于水 从而从气相转移至液相 2 溶解在水中的污染物被微生物吸收 3 进入微生物的污染物 在微生物体内代谢过程中作为能源和营养物质被分解为CO2 H2O和中性盐等 三种废气生物处理工艺的比较 应用与进展 生物净化废气最初用于脱臭 以后逐步用于化工厂排气及其他污染物的净化 生物过滤法大多用于气态无机污染物和挥发性或气态有机污染物 生物吸收法大多用于有机废气的处理和在液相中溶解度较大的废气如目前已广泛用于屠宰场 食品加工厂 禽畜饲养场 堆肥场 污水处理厂及一些化工厂的废气脱臭处理 大多数可达到99 的脱臭效果 应用与进展 在德国 日本及荷兰等国 运用生物法脱臭及处理有机废气已经有了许多成功的范例 我国在废气生物处理方面还处于起步阶段 并且大多研究处理有