生物法處理揮發(fā)性有機廢氣VOCs的研究

魏建波 張鵬輝 張小龍

摘 要：對揮發(fā)性有機廢氣采用生物法進行處理，是最近幾年研究出來的一種新型處理方式，而且優(yōu)點較多，例如高效率、運營成本低、維護費用低、對環(huán)境不會造成二次污染、安全性較高等。目前，最常見的生物法處理揮發(fā)性有機廢氣有三種方法：生物過濾池、生物慮滴塔、生物洗滌器。本文通過說明這三種方法的使用步驟以及用圖表的方式列出他們的優(yōu)缺點，提出這三種方法的問題和發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：生物法;揮發(fā)性;有機廢氣

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.19.017

常溫下，飽和蒸氣壓大于70pa，沸點在260攝氏度以內(nèi)的有機化合物稱為揮發(fā)性有機物。揮發(fā)性有機物包括氨氣、碳氫化合物、苯以及苯的衍生物等。一般情況，揮發(fā)性有機物氣體會對人的身體健康和環(huán)境造成巨大的影響。部分揮發(fā)性有機物具有致癌的風(fēng)險，包括氯乙烯、苯等。目前，會采用生物法、燃燒法、吸附法的方式對揮發(fā)性有機物進行處理，揮發(fā)性有機氣體利用生物法進行處理時，其運營成本低、效果顯著、不會對環(huán)境造成污染，在處理氣量大、濃度低且生物降解性較好的廢氣時，優(yōu)點會更顯著一些。

1 生物法處理揮發(fā)性有機氣體的工藝

微生物能夠在適合其生存條件下，將揮發(fā)性有機物中的能源作為自己的營養(yǎng)物質(zhì)，將有機物分解為二氧化碳和水，這就是生物法。利用生物法對揮發(fā)性有機物進行處理，已經(jīng)有很多年的發(fā)展時間，但是目前國際上還是沒有一個統(tǒng)一的理論。荷蘭學(xué)者Ottengraf S P提出的生物膜理論在國際上比較受歡迎，而國內(nèi)則是由孫配石提出的吸附生物酶理論。

生物法處理揮發(fā)性有機氣體采用的設(shè)備為生物過濾池、生物慮滴塔和生物洗滌器三大部分，這些也是活性污泥處理工藝。其工藝大致為增濕器對揮發(fā)性氣體進行潤濕，有機廢氣通過附有生物膜的填料層時，有機廢氣里的污染物就能被生物膜上的微生物所分解。需要注意的是，生物過濾池中的液體是相對靜止或流速很慢的，并且容器也要根據(jù)實際情況對過濾池中的液體進行補充、調(diào)節(jié)PH。

生物慮滴塔和生物過濾池的構(gòu)造基本相同，區(qū)別是生物慮滴塔的液體是從上方的噴頭噴灑出，降解功能很強。當揮發(fā)性有機氣體進入生物慮滴塔時，已經(jīng)和濾膜上的微生物接觸并發(fā)生反應(yīng)，達到凈化氣體的效果，氣體流動過程中，通過塔頂來排除處理后的氣體。

工藝 優(yōu)點 缺點 適用條件生物過濾池 操作簡便，十分簡單，運營成本和維修成本低，對環(huán)境無污染，具有高效的處理能力 占地面積較大，廢氣流量低，無法對高濃度有機廢氣進行處理，無法對處理過程進行控制。 氣量大、揮發(fā)性有機氣體濃度較低。

生物慮滴塔 投資成本低，運營成本低，可對溶液中的PH進行調(diào)節(jié)，可添加營養(yǎng)物質(zhì)，不容易造成堵塞。 操作難度相對較高，很難處理排量大的揮發(fā)性有機氣體，處理設(shè)備需要較大的空間。 氣量大、揮發(fā)性有機氣體濃度低、在降解過程中產(chǎn)生酸性物質(zhì)的揮發(fā)性有機氣體。

生物洗滌器 處理過程可控制，對高濃度揮發(fā)性氣體能進行轉(zhuǎn)移，操作穩(wěn)定，相對占地面積較小。 運行成本高，投資成本高、參與處理的設(shè)備較多，可能在處理過程中會造成堵塞。 氣量小、濃度高、可溶性較高、具有緩慢的生物代謝速度。

2 國內(nèi)外對生物法處理揮發(fā)性有機氣體的研究

2.1 國外研究狀況

美國的Pomeroy RD在1957年申請了一項專利，就是利用土壤處理硫化氫，原理也較為簡單：用緩慢的速度把惡臭氣體導(dǎo)入土壤，降低氣體的濃度。目前，利用生物法對揮發(fā)性有機氣體進行處理應(yīng)普遍在西方和一些發(fā)達國家廣泛使用，相對于一些落后的國家而言，這種技術(shù)發(fā)展是相對成熟的。目前，德國、荷蘭和美國的生物濾池裝置就已經(jīng)達到了500多套。

Daekeun Kim在生物濾池裝置中加入無機填料對甲苯進行處理，其去除率達到了99%。Estela Pagans采取城市固體肥料物和一些堆肥作為濾料，對同時去除氨氣和揮發(fā)性有機化合物的效果進行研究，結(jié)果表明，當NH3的負荷在846～67100 mg/m3 h時，其平均去除率為94.7 %，而當V揮發(fā)性有機化合物的負荷在0.55～28.8 g [C]/m3 h時，其最大去除率為82 %。

2.2 國內(nèi)研究狀況

我國的各大高校和部分研究機構(gòu)于20世紀90年代初開始對生物法處理揮發(fā)性有機氣體進行研究。

汪群慧在生物慮滴塔中加入了特有的ZX02材料作為填充物，對生產(chǎn)青霉素藥廠排除較多混合有機物（包括醋酸丁酯、正丁醇、苯乙酸等）進行處理時，去除率達到90%以上。

孫麗欣采用生物慮滴塔和冷卻塔的方法對油煙進行處理，去除率達到75%，楊虹以沸石作為生物慮滴塔的填充物對味精廠造成的惡臭氣體進行處理時，效果十分明顯，能將臭氣強度從5級降至0級。

3 生物法處理揮發(fā)性有機氣體存在的不足和研究方向

對揮發(fā)性有機氣體進行處理是一門新技術(shù)，但是其反應(yīng)過程涉及到的范圍較廣，受到的影響因素較多且不明確，而且理論情況和實際情況依舊有所差距。許多問題已經(jīng)嚴重阻礙了生物法處理揮發(fā)性有機氣體這一門技術(shù)的發(fā)展，所以，如何解決這些成為當務(wù)之急。

（1）生物法只能對低濃度的揮發(fā)性氣體進行處理，無法處理高濃度廢氣。（2）改善生物處理器中的填充物、濾料、性能能有效增加處理效率，延長使用壽命。（3）自動控制生物處理器，減小維護次數(shù)和維護費用。（4）選取能快速分解且對環(huán)境沒有污染的菌種，縮短反應(yīng)時間和凈化時間，提高處理效率。

4 結(jié)語

隨著社會的發(fā)展，各大工廠和企業(yè)排放出的有機廢氣越來越多，影響著人們的日常出行和生命安全。揮發(fā)性有機廢氣不僅僅會刺激人的感官，而且具有一定的毒性。政府和公民越來越重視環(huán)境的重要性，我國對有機廢氣的排放也更加嚴格，而且采用生物法對揮發(fā)性有機物進行處理，不會對環(huán)境造成二次污染，對人類沒有副作用，并且操作簡單、成本低，勢必會有更廣泛的應(yīng)用前景。

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