生物法凈化在工業廢氣處理中應用及前景分析

楊桂賢（上海環香環保科技服務有限公司,上海 200540）

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生物法凈化在工業廢氣處理中應用及前景分析

楊桂賢
（上海環香環保科技服務有限公司,上海 200540）

摘 要：隨著社會經濟的快速發展，工業技術也在不斷的加速發展中，隨即而來的就是工業廢氣的污染，廢氣對自然環境以及人類的健康有著非常嚴重的影響，因此，對工業廢氣的凈化處理成為了目前最為重要的一項任務。

關鍵詞：工業廢氣；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在上個世紀50年代，其得到認可并開始廣泛使用還是在上世紀80年代初開始，當時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熱點研究話題。相對于物理以及化學處理廢氣的方法比較來說，生物凈化法的特點是投資低、運行管護較為簡單、不會產生二次污染的情況，也逐漸被人們認可以及重視。

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：將工業廢氣中的有機組分作為填料活性微生物的養分或者是能源，從而使其轉化成較為簡單的細胞組織物或者是無機物。一般根據生物膜理論來講，生物法凈化工業廢氣物的步驟主要有：（1）將工業廢氣物中的污染物與水進行接觸，并能夠使其溶解到水中；（2）工業廢氣中的污染物在液膜中溶解時，可以利用其濃度差將污染物進一步的擴散，在被生物膜中的微生物進行吸收或捕獲；（3）工業廢氣污染物在進入微生物的過程中，產生代謝時將會被當做是營養物或者是能源分解開來，而代謝物中的一部分擴散到大氣中，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廢氣主要是通過降解和傳質兩個過程來完成，從而使廢氣中的污染物逐漸減少，達到凈化的目的。

2 工業廢氣的危害

隨著現代工業建設的快速發展，同時也產生了大量的工業廢氣，這些廢氣中的有害物質被排放到大氣中，不僅對生態環境造成了污染，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，特別是有機廢氣物，多人體的傷害是非常大的，而不同工業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在以下幾個方面：（1）工業廢氣物中的苯類有機物主要是會對人的中樞神經造成障礙，嚴重者則會引起致死性急性中毒；（2）工業廢氣物中的有機磷化合物主要是會降低人血液中膽堿醋酶的活性程度，從而造成人體神經系統功能性障礙；（3）工業廢氣物中的腈類有機物會對可直接引起人類的呼吸困難、意識喪失、嚴重窒息等，嚴重者導致死亡。

以上這些危害只是眾多有毒氣體危害中的一類，而工業建設的數量越來越多，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

在工業廢氣污染物的生物法處理過程中，其微生物占據著主導的位置，主要作用是能夠降解工業污染物中的真菌、細菌以及放線菌等微生物。而這些微生物正是降解工業廢氣物中的催化劑，將惰性填料裝入之后，更是要對其進行馴化掛膜工作。而這里所選擇的微生物可根據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。在生物過濾技術的研究中，主要是以細菌為主的，近年來，也逐漸對真菌方面的過濾開始進行研究。

3.2 填料

在進行工業廢氣凈化的過程中，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物質。在進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行考察，而在填料應用的影響中，最根本的還是其成本問題，如果能夠滿足所需的條件，價格方面當然也是越廉價越好。一般比較常用的幾種填料有：泥炭、多孔陶瓷、顆粒活性混合物等。

3.3 壓降

在生物法凈化處理工業廢氣的工作中，床層壓降是非常重要的一項工藝參數，其工作機理與凈化成本是息息相關的。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，如果是相對于有機填料來講的話，雖然可以為降解工業廢氣污染物中的微生物提供所需的營養，但由于填料會產生礦化，從而引發壓降增加的情況。

隨著技術的不斷改革，目前有機填料已經逐漸被無機惰性填料所取代，無機惰性填料的應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，與此同時還需要額外的進行營養的補充。如果壓降過大的話會導致床層中溝流的出現，影響氣體與填料上微生物的充分接觸，對工業污染物的凈化效果造成一定的阻礙。

4 生物法凈化工業廢氣的處理工藝

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行集合形成的處理方法。由于工業廢氣物中污染物的降解與吸收是在同一個反應器內生成的，而一般容器里的填料主要是一些比表面積大的物質，有聚丙烯小球、碎石、陶瓷等，而這些物質的作用是作為微生物生長的媒介。

在進行污染物的處理之前，應先在填料的表面噴灑上營養液，從塔底流出的時候對其進行回收，并再次利用。在進行污染物凈化的過程中采用生物滴濾法，其去除代謝產物的主要方法是通過更換回流液體來完成的，其特點是緩沖能力較大。這樣的方法主要適合于降解之后所產生的酸性代謝物。比如：代烴和含S、N等有機物質。

4.2 生物過濾法

在生物處理技術中，生物過濾法的研究與使用是出現最早的一項處理技術，硫化氫等惡臭氣體剛開始就是用這項技術處理的，現在這項技術被使用到揮發性有機氣體的生物降解中。過濾過程中，揮發性有機氣處理之后使其能夠進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，各類有機廢氣被它們進行的新陳代謝分解為NO3-、H2O、SO4-和CO2，使其能夠達到有效的過濾、純化的效果。在生物過濾方的工作中，其反應器只有一個，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，從而降低了運行費用，這一凈化處理方法主要在醛酮等揮發性物質中有較好的使用效果。

4.3 生物吸收法

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

以上處理工藝的優點主要是：反應條件較好把控，但其投資較高、處理設備較多、且需要進行額外養料的添加。

4.4 生物洗滌工藝

這里所說的生物洗滌塔主要是一個具有活性的污泥處理系統，組成部分一般是再生池與洗滌塔兩個部分，這個處理系統中不需要填料，是與生物滴濾塔和生物濾池完全不同的一個處理系統。洗滌塔的處理工藝，主要是工業廢氣是從底部進入的，在經過循環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，與空氣進行氧化分解之后再生，此時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行循環利用。由于其再生與吸收的時間有所不同，因此吸收與再生是兩個獨立完成的過程。

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

4.5 電暈法

電暈法主要用于脫除廢氣中的SO2、NOx，近年來才被應用于處理有機廢氣，并且反應器、處理效率、機理等方面進行分析與研究。VOCs在進入高電壓反應器之后，可以通過脈帶窄、前沿陡峭等高壓脈沖進行放電，在常溫作用下可以產生大量的OH、O等活性基，可以與VOCs相關分子進行氧化降解反映，有效的將其轉換為無害物質。這種方法主要對芳烴類的VOCs具有很好的效果，并且，現階段使用前脈沖電暈放電法對VOCs廢氣進行處理還處于試驗階段，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廢氣的應用前景及其展望

隨著對工業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大，而把合成填料加入到其中也在原有的硬度上有所增強，支撐率與孔隙率也因此更加良好。在設計的過程中，如何使生物滴濾塔具有負荷力強、凈化反應速度快以及微生物濃度高等特點，由于其發展前景較好，因此這項設計是目前研究人員共同想要達成的目標。在目前生物法凈化處理技術的過程中，雖然已經達到了管理簡單且比較環保的程度，但還是需要根據工業的擴大不斷進行技術的改善。

截止目前，去除惡臭氣體以及VOCs 中，單一的生物反應器還無法滿足共同解決的目的，因此，在改進設計的過程中，還需要考慮聯合生物器的設計以滿足目前的需求。與此同時，還要對降解菌方面進行更深層次的研究，從而在以后的廢氣處理中能夠實現多種污染物降解的目標。

6 結語

文中所講到的生物凈化處理工業廢氣方法，它的主要特點是省投資且運行費用低、在管理方面也比較簡單，由此可見，生物法凈化處理工業廢氣技術將會在現代工業技術中取得良好的成績，并能夠為社會經濟的可持續發展提供有力的幫助。

參考文獻：

［1］李曉梅.生物—化學法凈化甲醛廢氣應用基礎研究［D］.昆明理工大學,2014.

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［3］武曉峰.生物法凈化廢氣技術研究進展［J］.環境,2011（S1）：138-141.

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