有机废气处理方法探讨

高兴莹

【摘 要】生物技术净化有机废气是近年来逐步发展起来的一项新的排放控制技术，具有效率高、投资和运行成本低、无二次污染、安全性好等特点。论述了生物有机废气处理技术的概念、机理、特点及系统的研究进展，提出了存在的问题及今后的研究方向。

【关键词】有机废气;处理方法;探索分析

一、有机废气处理技术概述

开发生物净化有机废水已成为微生物废水处理的基础。生物净化本质上是一个氧化和分解的过程：活性微生物在多孔、潮湿的介质上附着于废气中的有机成分，作为其能量或生命活性的营养物质，转化为简单的无机物质（CO2、H2O）或细胞物质。生物废水处理过程的最大区别在于：废气中的有机物质通过液体（或固体表面膜）传质过程从气相到第一个传质过程，然后溶解在有机物质的液相中，以低浓度的推力进一步扩散周围的介质，然后吸收被捕获的微生物;在这种情况下，作为能量来源进入污染微生物的体内，营养物质在其自身的代谢物中分解，作为细胞或物质的能量代谢的一部分通过溶解一部分进入液相而产生，而部分（例如，二氧化碳）沉淀到空气中。通过上述工艺处理的废气中有机物含量下降，可以得到净化。

二、有机废气生物处理原理

有机废气生物处理过程本质上是利用微生物的生命活动将废气中的有害物质转化为简单的无机物质（如 CO2和 H2O）和细胞物质。有机废气的生化处理一般经历三个阶段：1）废气中的有机污染物首先与水接触，然后溶解在水中（即从空气中的膜扩散到膜中）;2）溶解在液体膜中的有机组分，浓度较低时，进一步向微生物膜中扩散，微生物膜反过来又是微生物捕获和吸收有机污染物的载体;3）有机污染物以能量和营养物的形式进入废气中，经过自身的分解反应，最终转化为无害的。

三、生物处理有机废气的技术特征

由于微生物对各种污染物具有强烈、快速的适应性，并且作为代谢基质对其进行降解、转化。因此，与传统的废气处理技术相比，生物处理技术具有效果好、投资和运行费用低、安全、无二次污染、易于管理等优点。同时，由于废气处理吸收剂的生物再生可以直接通过微生物的作用在吸收剂中实现，而不必作为专用设备测定物理和化学吸附和吸收，从而简化了工艺和工业设备，降低了运行成本。因此，生物处理技术已成为当今世界研究的热点问题之一。

四、主要生物处理技术

4.1 生物滤床。

是一种填充有吸附介质（如泥炭、土壤、活性炭和其他物质）的生物滤床净化装置。在挂生物膜之前，使微生物（主要是细菌、原生动物、藻类等）介质中的床料接触有机物和废气作为生长本身的碳源。这样，废气经过生物滤床后可以得到净化，滤层在不断生长和再生过程中微生物降解污染物，使生物滤池运行得以继续。培养基一年后一般呈酸性，要定期维护和保养。采用不同的滤床对污水进行生物处理，在生物处理过滤床内排放的废气时，滤床内表面和生物膜上都没有形成滞水，可能是单一相的水生生物膜，即所谓的固液混合相。生物滤床中的废气净化过程可以看作是一系列的生化反应。定性地说，气态污染物的传质方向是向固液混合相传递的。一般认为生化反应速率快于传质速率，是控制生化反应步骤的过程。同时，由于过滤器（特别是活性炭）具有很高的吸附能力，它可以使微生物胞外酶和微生物污染物以及膜过滤器在界面上集中，从而提高生化反应速度，提高废气的净化程度。因此，生物滤床在废气处理中得到了更广泛的应用。

4.2 生物洗涤床

生物洗涤床通常由洗涤塔和再生池組成。在洗涤器中，循环液体通过喷射或鼓泡的方式将废气中的污染物和氧气排入液相，以实现传质。一般来说，如果空气阻力大，喷雾法是可行的，相反，当空气阻力大时，液体鼓泡。这一过程中，污染物的吸收和废气的总转移率，喷淋液的接触面积和平均驱动压力（废物中气体和液体废物的实际平均浓度之间的差异）有关。吸收洗涤液气体成分流入再生槽（活性污泥法）。在再生池中，污染物被微生物氧化分解，这一过程实际上是微生物处理工艺废水，废水处理是最成熟的技术之一。生物洗涤塔在废气处理过程中，由于吸收和氧化是两个相对独立的过程，因此易于控制，废气中污染物的去除率很高。但是建立两个独立的系统，我们需要曝气设施，这导致了较大的工艺面积，高能耗。

4.3 生物滴泸池床。

生物滴泸池床的粗砾石、塑料蜂窝填料、塑料填料瓦通纸、陶瓷、不锈钢环、树皮、碳纤维、硅胶等类似的非吸水性填料，填料表面是几毫米厚的微生物生物膜形成的。从床底排出的废气进入滴泸池，将水从上层填料床返回到上层喷雾中，填料上的生物膜沿着滴流向下，以生物膜的形式溶解在水中，有机污染物附着在填料微生物的吸收上，微生物细胞进入体内微生物代谢过程中的有机污染物作为能源和营养物被分解，最终转化为无害化合物（如二氧化碳和水）。填料表面生物滴滤床的微生物浓度高，生长稳定，床内存在连续流动的水滴相，因此整个过程涉及气、液、固传质。但总的来说，这个过程仍然是一个串联的传质和生化反应。

五、有机废气生物处理工艺及设备

处理方法可分为生物洗涤法（悬浮态）和生物过滤法（固定态），生物过滤法（固定态）是基于有机废气处理微生物目前存在的形式，生物洗涤法（也称生物吸附法）是指微生物和营养物质存在于液体中的成分，有机物从气体中经与悬浮液接触转移到液体中，微生物降解生物过滤是指微生物附着在固体介质（填料）上生长，废气通过固定床层（填料层）组成的吸附、吸附降解层，最终是较典型的生物过滤和生物滴泸池两种形式。

将有机废气进入生物滤池，通过生物活性填料层50ー100cm，将污染物从气相转移到生物相，然后进行微生物氧化。分解过程是在异养好氧微生物完成中性和微碱性条件下一般为有机物 CO2的最终分解。首先有机氮转化为 NH3，然后转化为硝酸盐，硫化物首先转化为 H2S，接着是硫酸盐的氧化。净化后的气体排出。

生物过滤器填料层是吸附介质、多元混合土壤、堆肥、木屑、木炭或几种介质。介质必须具有良好的透气性和适度的持水保水能力，丰富的微生物群落作为过滤微生物（主要是细菌和真菌）的载体，其中湿的微生物生物膜填料颗粒包围。微生物过滤器还能为其提供必需的营养素，这些营养素可以循环利用，但最终会被矿化破坏。通常，经过几年的运行，营养物质被耗尽，需要更换过滤粒子的过滤大小，一般只提供合理的吸附表面，并有一个满意的性停滞适当。生物滤池单滤床开放，多滤床封闭形式。与开放式单滤床生物滤池相比，生物滤池具有密闭性好、维护要求低、受气候影响小、易于监测等优点，但生物滤池的净化效率较高.

六、小结

用生物化学方法处理废水已有100多年的历史，但废气的历史过程很短，近年来，随着工业排放物种类的增加，人们对生活环境的要求逐渐提高，废气污染的治理越来越受到人们的重视。针对这种情况，正在逐步研究和开发废气生物处理技术。目前单组分气体处理效果良好，在实际运行过程中可能还存在一些问题，已引起国内外的广泛关注。我国的排放法律法规相对滞后，但随着大气污染的加剧和国家管理措施的加强，排放限制将变得越来越严格，因此，废气技术在中国的化工和石化行业以及涂料等治理方面有着良好的前景。

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（作者单位：沈阳市环境技术评估中心）