VOCs生物法

生物法控制VOCs污染是近年發展起來的空氣污染控制技術,該技術已在德國、荷蘭得到規模化套用,有機物去除率大都在90%以上。與常規處理法相比,生物法具有設備簡單、運行費用低、較少形成二次污染等優點,尤其在處理低濃度、生物降解性好的氣態污染物時更顯其經濟性。

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簡介

VOCs的主要成分有:烴類、鹵代烴、氧烴和氮烴,它包括:苯系物、有機氯化物、氟里昂系列、有機酮、胺、醇、醚、酯、酸和石油烴化合物等。而具致畸致癌性的多環芳烴是人體健康的重要殺手之一。
塗料及相關塗層中揮發性有機化合物含量測定的標準實施規範ASTMD3960--2005將揮發性有機物(VOC)界定為任何能參加大氣光化學反應的有機化合物。美國聯邦環保署(EPA)的定義:揮發性有機化合物是除CO、CO2、H2CO3、金屬碳化物、金屬碳酸鹽和碳酸銨外,任何參加大氣光化學反應的碳化合物。世界衛生組織(WHO,1989年)對總揮發性有機化合物(TVOC)的定義為:熔點低於室溫而沸點在50~260℃之間的揮發性有機化合物的總稱。

基本原理

VOCs生物淨化過程的實質是附著在濾料介質中的微生物在適宜的環境條件下,利用廢氣中的有機成分作為碳源和能源,維持其生命活動,並將有機物分解成CO2、H2O的過程。氣相主體中VOCs首先經歷由氣相到固相或液相的傳質過程,然後才在固相或液相中被微生物分解。

分類

常見的處理VOCs的生物法有生物洗滌法、生物過濾法和生物滴濾法。

生物滌法

生物洗滌法是利用微生物、營養物和水組成的微生物吸收液處理廢氣.適合於吸收可溶性氣態污染物。
生物洗滌法中氣、液相接觸方法,除採用液相噴淋外.還可以採用氣相鼓泡。一般,若氣相阻力較大時,可採用噴淋法;反之,液相阻力較大時則採用鼓泡法,由於生物洗滌法的循環洗滌液需採用活性污泥法來再生。所以在通常情況下,循環洗滌液主要是水,因此,該方法只適用於水溶性較好的VOCs,如乙醇、乙醚等,而對於難溶的VOCs,該方法則不適用。

生物滴濾法

VOCs氣體由塔底進入,在流動過程中與生物膜接觸而被淨化,淨化後的氣體由塔頂排出。循環噴淋液從填料層上方進入濾床,流經生物膜表面後在濾塔底部沉澱,上清液加入N、P、pH調節劑等循環使用,沉澱物排出系統。

生物過濾法

生物過濾法淨化系統由增濕塔和生物過濾塔組成。揮發性有機氣體在增濕塔增濕後進入過濾塔,與已經接種掛膜的生物濾料接觸而被降解,最終生成CO2、H2O和微生物基質,淨化氣體由頂部排出。定期在塔頂噴淋營養液,為濾料上的微生物提供養分、水分和維持恆定的pH值。

設備

生物洗滌塔主要由活性污泥池和洗滌塔組成。洗滌塔包括吸收和生物降解兩部分。經有機物馴化的循環液由洗滌塔頂部布液裝置噴淋而下,與沿塔而上的氣相主體逆流接觸,使氣相中的有機物和氧氣轉入液相,進入活性污泥池,被微生物氧化分解,得以降解。
生物滴濾塔與生物過濾塔之間的最大區別是循環液從填料上方噴淋,設備中除產生傳質過程外還存在著很強的生物降解作用。VOCs氣體由塔底進入,在流動過程中與已接種掛膜的生物濾料接觸而被淨化,淨化後的氣體由塔頂排出。滴濾塔集廢氣的吸收與液相再生於一體,塔內增設了附著微生物的填料,為微生物的生長、有機物的降解提供了條件。
生物過濾塔淨化VOCs的工作原理為:VOCs氣體由塔頂進入過濾塔,在流動過程中與已接種掛膜的生物濾料接觸而被淨化,淨化後的氣體由塔底排出。

優缺點

優點:去除率高,設備簡單、運行費用低,較少形成二次污染,尤其是在處理低濃度、生物降解性好的氣態污染物時更顯經濟性。
缺點:壓力損失大,抗衝擊負荷能力差,微生物對生長環境要求高,對溫度和濕度變化敏感,體積大,不適用於高鹵素化合物。

適用範圍

生物法可處理的有機化合物種類包括:
烴類:苯、甲苯、二甲苯、乙烷、石腦油、環己烷等;
鹵烴:三氯乙烯、四氯乙烯、三氯乙烷、二氯甲烷、三氯苯、三氯甲烷、四氯化碳等;
酮類:丙酮、環己酮等;
酯類:醋酸乙酯、酷酸丁酯、甲基環己烷等;
乙醚類:乙酸乙酯、二氧雜環己烷、糠醛、甲基溶纖劑等;
醇類:甲醇、乙醇、異丙醇、丁醇等;
重合用單分子物體:氯乙烯、丙烯酸、丙烯酸酯、苯乙烯、醋酸乙烯等。
該技術適應的行業有:汽車、造船、機車、腳踏車、家用電器、鋼琴、貨櫃生產廠的噴漆、塗裝車間或生產線產生的有機廢氣;印鐵制罐、化式塑膠、印刷油墨、電纜、漆包線等流水線產生的有機廢氣;製鞋粘膠、製革揉革過程中產生的有機廢氣;污水處理廠、垃圾處理廠、屠宰廠產生的臭氣;化學品生產、儲藏過程中產生的有機廢氣;膠捲生產和製藥過程中產生的有機廢氣。

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