楊桂賢（上海環(huán)香環(huán)保科技服務(wù)有限公司,上海 200540）

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生物法凈化在工業(yè)廢氣處理中應(yīng)用及前景分析

楊桂賢
（上海環(huán)香環(huán)?？萍挤?wù)有限公司,上海 200540）

摘 要：隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，工業(yè)技術(shù)也在不斷的加速發(fā)展中，隨即而來的就是工業(yè)廢氣的污染，廢氣對自然環(huán)境以及人類的健康有著非常嚴(yán)重的影響，因此，對工業(yè)廢氣的凈化處理成為了目前最為重要的一項(xiàng)任務(wù)。

關(guān)鍵詞：工業(yè)廢氣；危害；生物凈化；影響因素；前景分析

生物凈化處理方法最早出現(xiàn)在上個(gè)世紀(jì)50年代，其得到認(rèn)可并開始廣泛使用還是在上世紀(jì)80年代初開始，當(dāng)時(shí)的生物凈化法主要是在德國較為盛行，也因此成為世界廢氣凈化中的一個(gè)熱點(diǎn)研究話題。相對于物理以及化學(xué)處理廢氣的方法比較來說，生物凈化法的特點(diǎn)是投資低、運(yùn)行管護(hù)較為簡單、不會產(chǎn)生二次污染的情況，也逐漸被人們認(rèn)可以及重視。

1 生物法凈化廢氣的基本原理

這里所講到的生物法凈化廢氣方法主要是一種氧化分解的過程：將工業(yè)廢氣中的有機(jī)組分作為填料活性微生物的養(yǎng)分或者是能源，從而使其轉(zhuǎn)化成較為簡單的細(xì)胞組織物或者是無機(jī)物。一般根據(jù)生物膜理論來講，生物法凈化工業(yè)廢氣物的步驟主要有：（1）將工業(yè)廢氣物中的污染物與水進(jìn)行接觸，并能夠使其溶解到水中；（2）工業(yè)廢氣中的污染物在液膜中溶解時(shí)，可以利用其濃度差將污染物進(jìn)一步的擴(kuò)散，在被生物膜中的微生物進(jìn)行吸收或捕獲；（3）工業(yè)廢氣污染物在進(jìn)入微生物的過程中，產(chǎn)生代謝時(shí)將會被當(dāng)做是營養(yǎng)物或者是能源分解開來，而代謝物中的一部分?jǐn)U散到大氣中，另一部分則重回液相中。

有上述可得知，生物法凈化處理工業(yè)廢氣主要是通過降解和傳質(zhì)兩個(gè)過程來完成，從而使廢氣中的污染物逐漸減少，達(dá)到凈化的目的。

2 工業(yè)廢氣的危害

隨著現(xiàn)代工業(yè)建設(shè)的快速發(fā)展，同時(shí)也產(chǎn)生了大量的工業(yè)廢氣，這些廢氣中的有害物質(zhì)被排放到大氣中，不僅對生態(tài)環(huán)境造成了污染，更是對人類的健康問題帶來了巨大的威脅。而在這些廢氣物中，特別是有機(jī)廢氣物，多人體的傷害是非常大的，而不同工業(yè)中的廢氣物毒性也是有所不同的，對于人類身體傷害主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）工業(yè)廢氣物中的苯類有機(jī)物主要是會對人的中樞神經(jīng)造成障礙，嚴(yán)重者則會引起致死性急性中毒；（2）工業(yè)廢氣物中的有機(jī)磷化合物主要是會降低人血液中膽堿醋酶的活性程度，從而造成人體神經(jīng)系統(tǒng)功能性障礙；（3）工業(yè)廢氣物中的腈類有機(jī)物會對可直接引起人類的呼吸困難、意識喪失、嚴(yán)重窒息等，嚴(yán)重者導(dǎo)致死亡。

以上這些危害只是眾多有毒氣體危害中的一類，而工業(yè)建設(shè)的數(shù)量越來越多，排出的有毒氣體也越來越多，對人體的危害也越來越大，由此可見，對于工業(yè)廢棄物凈化的工作是非常重要的。

3 生物法凈化效率的影響因素

3.1 微生物

在工業(yè)廢氣污染物的生物法處理過程中，其微生物占據(jù)著主導(dǎo)的位置，主要作用是能夠降解工業(yè)污染物中的真菌、細(xì)菌以及放線菌等微生物。而這些微生物正是降解工業(yè)廢氣物中的催化劑，將惰性填料裝入之后，更是要對其進(jìn)行馴化掛膜工作。而這里所選擇的微生物可根據(jù)污染物的組成來決定，如果污染物的組成較為單一，則可以選擇單一的微生物；若是較多的，這就需要的是微生物群了。在生物過濾技術(shù)的研究中，主要是以細(xì)菌為主的，近年來，也逐漸對真菌方面的過濾開始進(jìn)行研究。

3.2 填料

在進(jìn)行工業(yè)廢氣凈化的過程中，填料是直接影響生物法凈化處理效果好壞的主要因素，而其中一些填料中還需要為微生物的新陳代謝提供其所需要的營養(yǎng)物質(zhì)。在進(jìn)行填料的選擇過程中，還要滿足以下幾種要求：首先是要對其持水能力、表面積、PH值、密度以及緩沖能力和孔隙率進(jìn)行考察，而在填料應(yīng)用的影響中，最根本的還是其成本問題，如果能夠滿足所需的條件，價(jià)格方面當(dāng)然也是越廉價(jià)越好。一般比較常用的幾種填料有：泥炭、多孔陶瓷、顆?；钚曰旌衔锏?。

3.3 壓降

在生物法凈化處理工業(yè)廢氣的工作中，床層壓降是非常重要的一項(xiàng)工藝參數(shù)，其工作機(jī)理與凈化成本是息息相關(guān)的。在生物法凈化處理的工作中，其滴濾法中的壓降工作主要涉及微生物膜與填料，如果是相對于有機(jī)填料來講的話，雖然可以為降解工業(yè)廢氣污染物中的微生物提供所需的營養(yǎng)，但由于填料會產(chǎn)生礦化，從而引發(fā)壓降增加的情況。

隨著技術(shù)的不斷改革，目前有機(jī)填料已經(jīng)逐漸被無機(jī)惰性填料所取代，無機(jī)惰性填料的應(yīng)用能夠讓污染物中的氣體分布更加均勻，從而保證與生物良好接觸，與此同時(shí)還需要額外的進(jìn)行營養(yǎng)的補(bǔ)充。如果壓降過大的話會導(dǎo)致床層中溝流的出現(xiàn)，影響氣體與填料上微生物的充分接觸，對工業(yè)污染物的凈化效果造成一定的阻礙。

4 生物法凈化工業(yè)廢氣的處理工藝

4.1 生物滴濾法

生物滴濾法主要是將生物過濾與生物吸收進(jìn)行集合形成的處理方法。由于工業(yè)廢氣物中污染物的降解與吸收是在同一個(gè)反應(yīng)器內(nèi)生成的，而一般容器里的填料主要是一些比表面積大的物質(zhì)，有聚丙烯小球、碎石、陶瓷等，而這些物質(zhì)的作用是作為微生物生長的媒介。

在進(jìn)行污染物的處理之前，應(yīng)先在填料的表面噴灑上營養(yǎng)液，從塔底流出的時(shí)候?qū)ζ溥M(jìn)行回收，并再次利用。在進(jìn)行污染物凈化的過程中采用生物滴濾法，其去除代謝產(chǎn)物的主要方法是通過更換回流液體來完成的，其特點(diǎn)是緩沖能力較大。這樣的方法主要適合于降解之后所產(chǎn)生的酸性代謝物。比如：代烴和含S、N等有機(jī)物質(zhì)。

4.2 生物過濾法

在生物處理技術(shù)中，生物過濾法的研究與使用是出現(xiàn)最早的一項(xiàng)處理技術(shù)，硫化氫等惡臭氣體剛開始就是用這項(xiàng)技術(shù)處理的，現(xiàn)在這項(xiàng)技術(shù)被使用到揮發(fā)性有機(jī)氣體的生物降解中。過濾過程中，揮發(fā)性有機(jī)氣處理之后使其能夠進(jìn)入到生物過濾裝置中去。過濾裝置中的濾料大多是具有吸附性的，多為堆肥、土壤、鋸末和孔隙率、比較面積大的活性炭混合而成。

大量的微生物生長吸附在濾料上，各類有機(jī)廢氣被它們進(jìn)行的新陳代謝分解為NO3-、H2O、SO4-和CO2，使其能夠達(dá)到有效的過濾、純化的效果。在生物過濾方的工作中，其反應(yīng)器只有一個(gè)，液相及生物都是靜止的，且氣體與液體的接觸面積也相對較大，從而降低了運(yùn)行費(fèi)用，這一凈化處理方法主要在醛酮等揮發(fā)性物質(zhì)中有較好的使用效果。

4.3 生物吸收法

反應(yīng)工藝的組成主要是由微生物氧化反應(yīng)和工業(yè)廢氣吸收兩個(gè)部分。工業(yè)廢氣有機(jī)污染物首先從反應(yīng)器的下部進(jìn)入，再向上行走的過程中會與填料層中的水相互接觸，從而會發(fā)生質(zhì)量傳遞的一個(gè)目的；這時(shí)，被溶解的廢氣會與水一起進(jìn)入到生物反應(yīng)器中，里面的懸浮液中會有大量的微生物存在，并以此來進(jìn)行污染物的去除。

以上處理工藝的優(yōu)點(diǎn)主要是：反應(yīng)條件較好把控，但其投資較高、處理設(shè)備較多、且需要進(jìn)行額外養(yǎng)料的添加。

4.4 生物洗滌工藝

這里所說的生物洗滌塔主要是一個(gè)具有活性的污泥處理系統(tǒng)，組成部分一般是再生池與洗滌塔兩個(gè)部分，這個(gè)處理系統(tǒng)中不需要填料，是與生物滴濾塔和生物濾池完全不同的一個(gè)處理系統(tǒng)。洗滌塔的處理工藝，主要是工業(yè)廢氣是從底部進(jìn)入的，在經(jīng)過循環(huán)液或者是鼓泡在液相中溶解，再跟著懸浮液流入到再生池中，與空氣進(jìn)行氧化分解之后再生，此時(shí)的廢氣污染物會被再生池中的微生物氧化降解，而再生池中的所流出來的可以在進(jìn)行循環(huán)利用。由于其再生與吸收的時(shí)間有所不同，因此吸收與再生是兩個(gè)獨(dú)立完成的過程。

以上可以看出，生物洗滌塔有較多的優(yōu)點(diǎn)：壓降小、易管理以及填料不易堵塞等，但由于用到的處理設(shè)備較多，因此費(fèi)用也會相對較高。

4.5 電暈法

電暈法主要用于脫除廢氣中的SO2、NOx，近年來才被應(yīng)用于處理有機(jī)廢氣，并且反應(yīng)器、處理效率、機(jī)理等方面進(jìn)行分析與研究。VOCs在進(jìn)入高電壓反應(yīng)器之后，可以通過脈帶窄、前沿陡峭等高壓脈沖進(jìn)行放電，在常溫作用下可以產(chǎn)生大量的OH、O等活性基，可以與VOCs相關(guān)分子進(jìn)行氧化降解反映，有效的將其轉(zhuǎn)換為無害物質(zhì)。這種方法主要對芳烴類的VOCs具有很好的效果，并且，現(xiàn)階段使用前脈沖電暈放電法對VOCs廢氣進(jìn)行處理還處于試驗(yàn)階段，這種方法主要用于濃度比較低的VOCs廢氣。

5 生物法凈化處理工業(yè)廢氣的應(yīng)用前景及其展望

隨著對工業(yè)廢氣凈化處理的深入研究，對于填料方面的研究也逐漸將范圍擴(kuò)大，而把合成填料加入到其中也在原有的硬度上有所增強(qiáng)，支撐率與孔隙率也因此更加良好。在設(shè)計(jì)的過程中，如何使生物滴濾塔具有負(fù)荷力強(qiáng)、凈化反應(yīng)速度快以及微生物濃度高等特點(diǎn)，由于其發(fā)展前景較好，因此這項(xiàng)設(shè)計(jì)是目前研究人員共同想要達(dá)成的目標(biāo)。在目前生物法凈化處理技術(shù)的過程中，雖然已經(jīng)達(dá)到了管理簡單且比較環(huán)保的程度，但還是需要根據(jù)工業(yè)的擴(kuò)大不斷進(jìn)行技術(shù)的改善。

截止目前，去除惡臭氣體以及VOCs 中，單一的生物反應(yīng)器還無法滿足共同解決的目的，因此，在改進(jìn)設(shè)計(jì)的過程中，還需要考慮聯(lián)合生物器的設(shè)計(jì)以滿足目前的需求。與此同時(shí)，還要對降解菌方面進(jìn)行更深層次的研究，從而在以后的廢氣處理中能夠?qū)崿F(xiàn)多種污染物降解的目標(biāo)。

6 結(jié)語

文中所講到的生物凈化處理工業(yè)廢氣方法，它的主要特點(diǎn)是省投資且運(yùn)行費(fèi)用低、在管理方面也比較簡單，由此可見，生物法凈化處理工業(yè)廢氣技術(shù)將會在現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)中取得良好的成績，并能夠?yàn)樯鐣?jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展提供有力的幫助。

參考文獻(xiàn)：

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DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.12.045