生物技術在噴漆廢氣治理中的應用

彭 芬

（航天凱天環保科技股份有限公司，長沙 410100）

生物技術在噴漆廢氣治理中的應用

彭 芬

（航天凱天環保科技股份有限公司，長沙 410100）

采用生物技術治理某機械制造公司的噴漆車間廢氣，檢測結果表明，生物技術對噴漆廢氣具有較好的治理效果，甲苯、二甲苯的治理效果分別高達92%、95%，突顯出生物治理技術在噴漆廢氣治理方面的巨大潛力。文章針對生物治理工藝提出了優化和改進的建議。

生物技術；噴漆廢氣；應用

前言

隨著“大氣污染防治十條措施”政策的出臺，我國正式從國家層面規范了大氣污染治理。廢氣污染情況日益受到重視，常見的廢氣治理技術有吸附法、催化燃燒法、高能離子法和生物法等，其中生物技術因為運行成本低廉、無二次污染，已被廣泛應用[1、2]。但目前生物技術在噴漆廢氣治理中的應用研究仍較少，工業應用更少。

1 生物凈化技術概述

生物凈化技術作為一項凈化低濃度有機廢氣的新型技術，在國內外已受到廣泛關注。工業廢氣的生物凈化是指利用附著于多孔介質填料上的微生物以廢氣成分作為其生命活動的能源及養分，經新陳代謝降解，轉化為簡單的無機物（二氧化碳、水等）及細胞組成物質，從而使廢氣得以凈化[3～5]。

生物凈化廢氣的過程主要可分為三步：

（1）溶解：廢氣與水或固相表面的水膜接觸，污染物由氣相轉移到液相。

（2）吸附、吸收：溶解在水溶液中的有機成分被微生物吸附、吸收，廢氣分子從水中轉移至微生物體內。

（3）生物降解：進入微生物細胞體內的有機物，在各種細胞內酶的催化作用下，進行氧化分解，此過程可用下式表示：

生物凈化技術對低濃度、生物可降解性好的有機廢氣（例如：酯類、醇類）具有明顯的去除效果，利用微生物和生物酶的催化氧化作用，使廢氣中的有機惡臭分子分解氧化成CO2和H2O。

2 項目工況介紹

某機械制造公司的噴漆車間對產品進行噴漆作業，油漆調配間產生大量含揮發性有機污染物的廢氣。噴漆廢氣中含大量有毒有害物質（如“三苯”類物質），若不加以治理，將嚴重污染環境，并會損害作業人員的身體健康。

該噴漆車間采用常溫噴漆作業，產生的廢氣成分以甲苯、二甲苯為主，廢氣濃度見表1。

表1 噴漆廢氣處理設施進口主要成分及濃度

3 工藝設計

3.1 工藝流程

該噴漆車間的廢氣經有效收集后，通過生物處理裝置進行凈化，最終達標排放，保護環境的同時也保護了作業人員的身體健康，其治理工藝流程見圖1。

圖1 生物治理工藝流程示意圖

3.2 生物治理設備

該噴漆間設計風量為4萬m3/h，廢氣在生物濾池內停留時間為20～30s。生物治理裝置的外殼采用方鋼制作骨架，四周拼裝玻璃鋼板，耐腐，箱體總尺寸為25×2.25×2.8（m），填料為多微孔陶粒。整個裝置分為三段，頂部均設有噴淋裝置，第一段是噴淋水洗段，通過持續不斷的噴淋加濕，清洗廢氣中大顆粒粉塵，防止粉塵進入二級處理裝置，同時給廢氣加濕；第二段是一級生物處理段；第三段是二級生物處理段。具體工藝如生物治理裝置示意圖2。

圖2 生物治理裝置示意圖

3.3 關鍵控制因素

3.3.1 生物過濾填料

填料不僅是微生物附著生長的載體，也是氣液兩相傳質的介質，其不僅影響生物凈化系統的凈化效果，也關系整個生物處理系統的穩定性和經濟性等。具體體現在影響微生物的附著性、填料床的含水率、透氣性、更換頻率、營養供給及使用壽命等[6-8]。優質填料需要有大比表面積、高水分持留能力、高孔隙率、較低的密度以及一定的結構強度[3]。

常見的填料為有機和無機兩大類，有機填料包括高分子鮑爾環、木屑、玉米芯等，無機填料包括活性炭、沸石及陶粒等，其特性對比情況見表2。

表2 填料特性對比[9-12]

無機填料的密度較大，不能給微生物提供營養物質，需定期補充營養物質。有機填料機械強度不高，容易引起床體壓實，產生較大壓降。該項目選用的主體填料采用優質陶質填料（如圖3），不易腐爛，使用壽命可確保大于十年。陶質填料具有比表面積大、親水性良好、耐腐蝕性強等優點，具有優良的通透性和穩定結構，可確保廢氣治理效果穩定。陶粒填料含有金屬氧化物成分，主要成分見表3。

圖3 陶質填料

表3 陶粒填料主要成分

3.3.2 溫度

微生物適宜生長的溫度是25℃～35℃。溫度過低，微生物會進入休眠模式，廢氣治理效率低；溫度超出微生物的最高生長溫度時，微生物會停止生長甚至死亡，廢氣治理效率同樣低。溫度還會影響污染物的物理狀態，進而影響廢氣凈化效果。為確保進入生物治理裝置的廢氣溫度符合要求，在設備入口處增設溫度感應器，當進氣溫度過高時，往廢氣中補充冷風進行降溫；當進氣溫度過低時，利用加熱器對循環水進行加熱，尤其北方冬天室外較為寒冷，設備殼體須用保溫材料制作，減少熱量散發。

3.3.3 濕度

濕度對微生物生長的影響主要體現在：1）濕度影響溶解氧的含量；2）只有溶解于水中的污染物才可能被微生物降解。濕度太高，會使氣體通過濾床的壓降增大、停留時間減小、供氧不足，使降解速率降低。濕度太低，將使微生物失活。微生物適宜生長的濕度為40%～60%。為確保廢氣濕度滿足要求，生物治理裝置的第一段設計為噴淋水洗段，保持持續噴淋，為廢氣加濕，而生物治理裝置的后兩級生物處理段的噴淋設計為間歇式噴淋。

3.3.4 pH值

pH值是影響微生物生理活動的重要因素之一。大多數微生物適宜生長的pH值是6.5～7.5。為確保pH值符合微生物生長要求，在水池設有pH值在線監測，與加藥裝置聯動，及時添加酸/堿液。

4 結果檢測

該項目的現場情況見圖4。

經檢測，噴漆廢氣處理設施出口的廢氣濃度及速率見表4、表5。國家大氣污染物綜合排放二級標準詳見表6。

圖4 噴涂廢氣生物治理裝置現場

表4 噴漆廢氣處理設施出口主要成分及濃度

表5 噴漆廢氣處理設施出口監測速率

表6《大氣污染物綜合排放標準》（GB16297-1996）二級標準

檢測結果表明，經生物技術治理后的廢氣完全符合《大氣污染物綜合排放標準》（GB16297-1996）二級標準的要求，且治理效率較高，甲苯、二甲苯的治理效率分別高達92%、95%。

5 結論

該項目的檢測結果表明，利用生物技術治理噴漆廢氣可取得較好效果，且具有現實意義。鑒于生物技術在噴漆廢氣治理中的應用有限，未來的生物治理技術還需不斷優化和改進。

（1）研發質優且價廉的生物填料；

（2）培育針對高濃度及較難降解的物質的菌種；

（3）優化改進生物治理裝置的結構設計，減小占地面積；

（4）目前，生物技術使用的生物菌種大都針對單一污染物，培育能夠降解混合廢氣的生物菌群很有必要；

（5）用生物法治理的有機廢氣大都是親水性或易降解的成分，提高疏水性或難降解廢氣的處理能力是一個亟待解決的難題。

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Application Research of Biotechnology in Treatment of Spray-paint Waste Gas

PENG Fen
(Kaitian Environmental Technology Co., Ltd, Changsha 410100, China)

The paper adopts biotechnology to treat spray-paint waste gas from painting workshop in a certain mechanical manufacturing company. The test result indicates that the biotechnology bears a good treatment effect on spray-paint waste gas. The treatment effciency of toluene and xylene attains 92% and 95% respectively, which shows the high potential of biotechnology in spray-paint waste gas control. Finally the paper puts forward the optimizing and improving suggestions based on the bio-treatment technology.

biotechnology; spray-paint waste gas; application

X701

A

1006-5377（2017）02-0050-04