文档介绍：化工安全与环境保护大作业
题目 VOC废气的生物处理原理和技术应用
姓名孙超
学号1091601117
系部生命科学与化学工程学院
专业化学工程与工艺
班级化工1091
VOC废气的生物处理原理和技术应用
摘要:介绍了含有挥发性有机化合物废气(VOC废气)的生物处理原理和技术应用。对在德国应用较广的生物滤池和生物洗提工艺的工作原理、适用范围、工艺设计的基本要求进行了说明。通过和其他VOC废气处理工艺进行的经济技术对比,表明了生物处理工艺在其适用范围内的优越性。
关键词:挥发性有机化合物废气生物处理生物滤床生物洗提反应器
在塑料、橡胶加工、油漆生产、汽车喷漆和涂料生产等诸多工业领域中,工业品的生产和加工过程产生了大量含有挥发性有机化合物(pounds,VOC)的废气(VOC废气)。这些废气未经处理排入大气,在一定条件下会形成光化学污染,影响大气质量,影响动植物生长和人类的健康。某些有毒VOC废气有致残、致畸、致癌作用,对长期暴露其中的人体造成严重伤害。为此,各国颁布了相应的法令,限制该类气体的排放,我国于1997年颁布并实施的《大气污染综合排放标准》,限定33种污染物的排放限值,其中包括苯、甲苯、二甲苯等挥发性有机物。
对VOC废气的治理,有多种处理技术可供使用。但对于VOC浓度低、风量大的废气,传统工艺存在投资运行费用高、处理效率低和处理后存在二次污染等问题。近年来,逐渐发展的废气生物处理技术作为一种新型的空气污染控制技术,得到日益广泛的应用。该项技术与传统的燃烧法、催化氧化法、吸收法、吸附法相比,对VOC低含量废气的处理有明显的优势。本文主要介绍现行的德国废气生物处理技术,以期对我国相应技术的推广应用起到借鉴作用。
一、废气生物处理工艺
生物处理原理
废气的生物处理技术首先应用于农业生产过程中异味气体的处理,例如养殖业中动植物加工产生的臭气、堆肥发酵和生物污泥废气处理等。随着工业生产中产生的挥发性有机气体的污染日益严重,这项技术逐步应用到工业废气净化领域。其净化的基本原理是:有机废气或异味气体流经带有液体吸收剂的处理器;在处理器中,由于废气中的污染物在气、液相之间存在浓度梯度,浓度差使其从气相转移到液相,被生存其中的微生物吸附;通过微生物的代谢作用,有机物被分解、转化为生物质和无机物。
反应处理工艺分类
生物处理技术的基本工艺流程以生物过滤为例,如图1所示,废气经过一定的除尘、温度和湿度调节,进入生物处理单元,经过微生物的处理,气体可以达标排放。
图1 有机废气的生物处理工艺流程图
根据处理运行方式不同,处理工艺主要分为生物滤床工艺和生物洗提工艺两种。
生物滤床
废气流经生物滤床(见图2)中的活性滤层,有机物被滤料上的湿润水膜吸收,通过滤料上生活的微生物的代谢作用而降解。
(a)生物滤床示意图(b)多层布置的生物滤床
图2 生物滤床
生物滤床主要由进气系统、布气承托层、生物滤层和维护装置组成。在生物滤床处理废气过程中,微生物的活性和数量对处理效果具有决定意义,它们取决于如下因素:进气流量、温度和湿度;废气中物质组成;浓度的稳定性和水溶性;氧气和营养物的供给;滤床的布置和温度、湿度保持;滤料的选择;滤床中的pH控制等。
滤料影响微生物的生长,从而直接影响净化效果。滤料选择必须考虑滤料的孔隙率、孔径分布、比表面积、亲水性、自身气味、pH等参数。在工程实践中,一般可选择有机滤料或无机滤料。无机滤料选择比表面积大,有一定强度的无机填料,如加气混凝土、多孔陶粒、熔岩颗粒或矿渣等。有机滤料主要有腐殖树皮、植物根须、枝杈、锯末、泥炭等及其混合物。由于有机滤料廉价易得,获得广泛的应用。~ m。运行3~5年后,由于密实度增大造成阻力增大,应进行更换;更换滤料时,宜分次进行,以保持滤料中微生物种群的稳定。
生物洗提工艺
生物洗提工艺采用了污染物的液体吸收和生物处理的联合作用。废气首先被液体(吸收剂)有选择地吸收形成混合污水,再通过微生物的作用将其中的污染物降解。根据污水处理的方式(吸收剂再生方式)不同,可分为活性污泥法和生物膜法(生物滴滤池),构筑物示意图如图3、图4所示。
图3 生物洗提—活性污泥法示意图图4 生物滴滤池示意图
从图3中可以看出,生物洗提-活性污泥法是将吸收剂(水和微生物的混合液)和废气在吸收塔内采用通过喷淋、填料填充或曝气等方式进行混合,溶解于水的有机物被微生物吸附,排入活性污泥反应器后进一步被降解,吸收剂得到净化再生和重复使用。因为吸收剂的再生速度不受处理负荷和吸收速度的影响,所以这种方法适用于处理生物降解速度较慢的