伴隨當(dāng)前多行業(yè)在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢氣，以及自身擁有的有機廢氣處理技術(shù)，必須采取一定的措施處理廢氣，最大限度的降低影響人類和生態(tài)環(huán)境的程度。在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、市政設(shè)施運行過程中產(chǎn)生的廢氣會對周圍環(huán)境造成污染,對人體健康和生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重危害。

目前,工業(yè)廢氣處理方法主要有吸收法、吸附法、催化法、焚燒法、冷凝法及生物法等。其中生物法VOC廢氣治理生物法具有處理效果好、投資及運行費用低、反應(yīng)條件溫和(常溫、常壓)、無二次污染、易于管理等優(yōu)點,尤其在處理大流量、低濃度的廢氣時更顯其經(jīng)濟性和優(yōu)越性,因而得到了廣泛的應(yīng)用。伴隨著科學(xué)技術(shù)的進步，生物法已逐漸成為凈化廢氣特別是有機廢氣的主要方法之一。

1.目前的生物法VOC廢氣治理技術(shù)

當(dāng)前，國內(nèi)各大生產(chǎn)行業(yè)廣泛應(yīng)用的有機廢氣處理方法主要有3種，具體表現(xiàn)為：生物濾池技術(shù)、生物洗滌塔技術(shù)、生物滴濾池技術(shù)。各自具體的特點以及應(yīng)用情況，如下所示：

(1)生物濾池 

生物濾池是最早被研究和使用的生物法VOC廢氣治理技術(shù),早在1923年,國外就利用土壤過濾床去除污水處理廠散發(fā)的含硫化氫等惡臭物質(zhì)的廢氣,到了20世紀(jì)80年代以后,其應(yīng)用范圍已擴展到去除廢氣中許多易被生物降解的揮發(fā)性有機污染物。生物濾池的填料是具有吸附性的濾料,多為土壤、堆肥、木屑、活性炭或幾種濾料混合而成,濾料要具有良好的透氣性和適度的通水和持水性。含污染物的廢氣經(jīng)加壓預(yù)濕(有的還需要溫度調(diào)節(jié)、去除顆粒物等)預(yù)處理過程后,從反應(yīng)器的底部經(jīng)氣體分布器進入生物處理廢氣治理設(shè)備,廢氣治理設(shè)備的填料表面生長著各種微生物,利用附著在填料上微生物的新陳代謝作用,廢氣中有害成分氧化分解為CO2、H2O、NO3-和SO42-,處理過的氣體從生物濾池的頂部排出。生物濾池處理技術(shù)的工藝特點是生物相和液相都不是流動的,而且只有一個反應(yīng)器,氣液接觸面積大、運行和啟動容易。生物濾池由于投資少,運行費用低,適于處理揮發(fā)性有機污染物,因而在處理工業(yè)揮發(fā)性有機污染物方面應(yīng)用最廣泛。生物濾池法適于處理化肥廠、污水處理廠以及工、農(nóng)業(yè)產(chǎn)生的污染物濃度0.5~1.0g/m3的廢氣。如梁永坤等采用接種生物濾池處理硫化氫和氨氣,達(dá)到較好的效果;利用混合填料生物濾池處理揮發(fā)性有機物,可將有機物質(zhì)量濃度為50g/m3的廢氣中的甲乙酮和甲苯完全去除,效果明顯。

(2)生物洗滌塔

通常，生物洗滌塔有兩大主要組成部分，一部分是裝備填料的洗滌器;另一部分是生物反應(yīng)器，且具有一定的活性污泥特點。噴淋柱在洗滌器中，可適當(dāng)有效的將微小的水珠反方向噴灑，這樣，污染中的廢氣可更好的接觸填料表面的水，水良好吸收后，進而轉(zhuǎn)進液相，實現(xiàn)質(zhì)量更好的傳遞過程。與此同時，濃度為0.5~1.0g/m3的污染物廢氣可適當(dāng)采用生物洗滌塔技術(shù)，并已成功適用于部分產(chǎn)業(yè)。除此之外，生物洗滌塔也可適用于含有散發(fā)揮發(fā)性有機物和惡臭物質(zhì)廢氣的污水處理廠。

(3)生物滴濾池

生物滴濾池處理技術(shù)，主要適用于生物濾池和洗滌塔相間的處理。滴濾池內(nèi)的填料主要是表面積大的惰性填料，為生物生長提供載體是填料的唯一作用，其空隙率較高于生物濾池，更長的使用壽命且阻力相對較小。處理含鹵化物、硫化物和氨等產(chǎn)生酸/堿代謝物的污染,生物滴濾池更容易調(diào)節(jié)pH值,因此,在處理鹵代烴、含硫、含氮等通過微生物降解會產(chǎn)生酸性代謝產(chǎn)物及產(chǎn)能較大的污染物時,生物滴濾池顯得更有效益。

2.生物法VOC廢氣治理技術(shù)的優(yōu)缺點

基于獨有的反應(yīng)器前提下，面積較大的氣液接觸，并易于運行與啟動，具有非流動性特點的生物相和液相處理技術(shù)，也即是生物濾池處理技術(shù)，在揮發(fā)性有機污染物產(chǎn)生來源的工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。與此同時，基于便于控制反應(yīng)條件、較小壓力的前提下，通常分別有獨個備有填料的洗滌器以及具有一定活性污泥的生物反應(yīng)器構(gòu)成生物法VOC廢氣治理技術(shù)，在較高污染物濃度產(chǎn)生來源的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用更為廣泛。不可忽視的是，較多的設(shè)備，維護較難，需額外添加一定的營養(yǎng)，成本較高。同時，確保擁有一定控制條件的基礎(chǔ)之上，此 工業(yè)廢氣治理技術(shù)還需在活性污泥反應(yīng)器中配備適當(dāng)?shù)钠貧庠O(shè)備，由于其不容易調(diào)控，在應(yīng)用上常受一定的限制。全面融合以上兩種處理技術(shù)優(yōu)點的生物滴濾池有機廢氣處理技術(shù)，具有單獨的反應(yīng)器，壓降低，不易堵塞填料，較長的使用壽命，便于控制營養(yǎng)物以及pH，較大的污染承受負(fù)荷，并具備獨特的緩沖技能，主要針對于濃度0.5g/m3以下的廢氣污染物的處理。全面有效的結(jié)合吸收法、吸附法以及其他處理有機廢氣技術(shù)的前提下，深度治理產(chǎn)生高污染物濃度的廢氣，進而取得意想不到的良好效果。因此，工農(nóng)業(yè)及市政設(shè)施的有機廢氣處理已廣泛應(yīng)用了該 工業(yè)廢氣處理技術(shù)。

3.新型生物法VOC廢氣治理技術(shù)開發(fā)

實際污染廢氣中,物質(zhì)種類繁多,氣體的溶解性及可生物降解性差異比較大,而且,某種氣體的降解可能會受到其他氣體降解的影響,造成某類或某種氣體去除效率不佳。為了解決這個問題,一些學(xué)者研究開發(fā)了一些特殊的生物處理反應(yīng)器如復(fù)合式生物反應(yīng)器、真菌生物濾池、低pH值生物濾池、二段式生物反應(yīng)器等,并加以應(yīng)用,取得了較好的效果。李琳等利用復(fù)合式反應(yīng)器中的細(xì)菌與真菌微生物的協(xié)同作用,去除混合廢氣中親水性和疏水性污染物質(zhì),得到了較好的處理效果。普通細(xì)菌生物濾池濕度控制不當(dāng)容易造成填料干燥、開裂,引起氣流短路,當(dāng)處理產(chǎn)酸氣體時,會形成酸性積累而使反應(yīng)器pH降低,從而降低氣體的處理效果。而真菌生物濾池的出現(xiàn)可以解決這個問題,真菌在較低濕度,低pH下生存的能力明顯高于細(xì)菌,特別是對于疏水性或水溶性差的有機物,真菌菌絲生長形成絲網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),與氣相污染物在三維空間內(nèi)接觸,傳質(zhì)過程加快,降解效率提高。許多研究表明,真菌降解許多揮發(fā)性有機物的速率和去除能力要高于或至少與細(xì)菌相當(dāng)。低pH值生物濾池的出現(xiàn)就是為了解決H2S等產(chǎn)酸氣體的處理。低pH值生物濾池在較低的pH值下運行,通過對適宜低pH條件下生長的硫桿菌等微生物的培養(yǎng),氧化去除H2S。當(dāng)pH呈酸性時,生物濾池中嗜酸性硫細(xì)菌和真菌可能占主要地位。而且,在產(chǎn)酸的生物濾池中,較少的水淋洗就可以實現(xiàn)對低pH的調(diào)控。二段式生物濾池。第一段為酸性氣體生物濾池,采用惰性填料,用來處理產(chǎn)酸氣體,第二段是傳統(tǒng)的開放式生物濾池,采用碎木塊作填料,用以處理其他的一些揮發(fā)性有機物。還有一些學(xué)者提出了兩段式生物處理工藝,第一段硫化氫被氧化,pH保持在酸性,不含硫化氫的氣體進入第二段,第二段保持pH中性。

4.生物法VOC廢氣治理技術(shù)存在的問題及發(fā)展趨勢

(1)實際生產(chǎn)過程中排放的廢氣往往為復(fù)雜的多組分混合氣,物質(zhì)類型多樣,水溶性、生物降解性之間都有差別,濃度波動也比較大,多組分物質(zhì)之間常存在相互影響作用。因此,研究動態(tài)負(fù)荷、多組分混合氣體的降解操作條件、組分間的相互作用關(guān)系和降解規(guī)律,具有非常重要的實際意義和應(yīng)用價值。另外,針對難降解污染物和低濃度氣體的處理工藝和方法也需要研究。

(2)生物法VOC廢氣治理涉及到氣、液/固相傳質(zhì)及生化降解過程,影響因素多而復(fù)雜,有關(guān)的理論研究及實際應(yīng)用還不夠深入、廣泛,需要進一步探討和研究。

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