廢氣的生物治理技術一

、概述二

、廢氣生物處理的特點三

、生物法處理廢氣的機理四

、廢氣生物處理基本形式五

、處理廢氣的微生物六

、惡臭的原位處理一

、概述1、

廢氣主要來源●

燃料燃燒●

工業生產活動，例如化工、冶金、生物制品、屠宰、污水

處理及垃圾處理等工廠所產生的廢氣。●

農業生產活動●

交通污染源2、

廢氣的處理●

廢氣處理是環境污染控制的一個重要方面。廢氣處理方法：①理化法：目前主要采用的方法，如掩蔽、吸附、燃燒、氧化等。工藝或設備較復雜，運行費用較高；

用于處理某些惡臭廢氣時，效果不甚理想。②生物法：具有處理效率較高、適應性較廣、工藝較簡單以及費用較省等優點。●

廢氣的微生物處理于1957年在美國獲得專利，但到1970年代才開始引起重視，直到1980年代才在德國、

日本、荷蘭等國家有相當數量工業規模的各類生物凈化裝置投入運行。●

廢氣生物反應器處理對許多一般性的空氣污染物的去除率可達到90%以上。二

、廢氣生物處理的特點1.

適應范圍廣●

揮發性有機化合物

(volatile

organic

compounds,VOCs)

以及其它有毒或有臭味的氣體，如NH?

和H?S

等。化工、制藥、電鍍、噴漆、印刷等行業產生的有害污染物(hazardous

air

pollutants,HAPs)

以及廢水處理廠、堆肥廠、垃圾填埋廠產生惡臭

(odor)等。2.

去除效率高◆

一般的空氣污染物去除效率超過90%。3.

投資少，運行費用低不需要投入額外的化學品；化學法則需加催化劑和氧化劑等，如次氯酸過氧化氫、二氧化氯等。鹽、4、污染少生物處理的產物是生物量，很容易處理。5、

耗能低◆

生物反應在常溫常壓下進行，能量來自微生物利用VOCs

成分本身產生的能量。適宜處理的污染氣體應具有的特點：1.

水溶性強主要有無機物如

H?S

和NH?

等、醇類、醛類、酮類

以及簡單芳烴(如BTEX)

等有機物。2.

易降解分子被吸附在生物膜上必需被降解，否則將導致污染物濃度增高，毒害生物膜或影響傳質，降低

生物濾器效率，或使處理完全失敗。三

、

生物法處理廢氣的機理有機廢氣生物凈化是利用微生物以廢氣中的有機組分作為其生命活動的能源或其他養分，經代謝降解，轉化為簡單的無機物(C02、

水等)及細胞組成物質。與廢水生物處理過程最大區別在于：廢氣中的有機物質首先要經歷由氣相轉移到液相(或固體表面液

膜)中的傳質過程，然后由液相(或固體表面液

膜)被微生物吸附降解。凈化后氣體有機成分水吸收

微生.物降解簡單無機成分有機廢氣圖

6

3

8

傲生物凈化有機廢氣模式圖生物反應器處理廢氣一般經歷以下三個階段：1、溶解過程●

廢氣與水或固相表面的水膜接觸，污染物溶于水中成為液相中的分子或離子，完成由氣膜擴

散進入液膜的過程。2.

吸著過程●

有機污染物組分溶解于液膜后，在濃度差的推動下進一步擴散到生物膜，被微生物吸附、吸

收，污染物從水中轉入微生物體內。作為吸收

劑的水被再生復原，繼而再用以溶解新的廢氣

成分。3.

生物降解過程進入微生物細胞的污染物作為微生物生命活動的能源或養分被分解和利用，從而使污染物得以去除。烴類和其它有機物成分被氧化分解為CO?

和H?O,

含硫還原性成分被氧化為S、SO?2-,

含氮成分被氧化分解成NH?

,NO?

和NO?

等。四

、廢氣生物處理的基本形式◆

根據介質性質不同，分為：1.

生物洗滌(bioscrubbing)生

物

洗

滌

器(bioscrubber)內是液態介質。2.

生物過濾(biofiltration)

生物過濾采用是固態介質

生

物

濾

池(biofilters)②

生物滴濾池(biotrickling

filters)1.

微生物吸收工藝(微生物洗滌)●

生物洗滌裝置一般由洗滌器和生物反應器兩部分

組成，洗滌器(吸收器)和生物反應器分開設置。●

吸收主要是物理溶解過程，采用的吸收設備有噴淋

塔、篩板塔、鼓泡塔等，吸收過程進行很快，水在

吸收設備中的停留時間僅約幾秒鐘；●

生物反應的凈化過程較慢，吸收了揮發性氣體的

廢水在反應器中一般需要停留十幾小時。●

生物反應器中可進行好氧處理，活性污泥法和生物

膜法。生

物

反

應

器沉

淀

池吸

收

塔循

環

液循

環

液廢

氣余

氣室

氣凈

氣進氣循環液空

氣活性污泥池循環液生物懸浮液生

物

吸

收

裝

置

流

程

[根據王建龍等，2001]凈化氣←吸收室●

生物懸浮液(循環液)自吸收塔頂部噴淋而下.使廢

氣中的污染物和氧轉入液相(水相)。吸收了廢氣中

有機組分的生物懸浮液進入再生反應器(活性污泥

池)中，通入空氣充氧再生。被吸收的有機物通過

微生物的氧化作用.最終被再生池中活性污泥懸液

除去。●

一般，當活性污泥濃度控制在5000-10000mg/L,

氣

速小于200m/h,

去除較理想生物洗滌裝置●

在生物滴濾池內充滿了惰性填料，

微生物在填料表面附著生長并形成生物膜。生物膜中微生物以有機廢氣為碳源

和能源，以循環液中的營養物質為

氮源，進行生命活動。

一部分有機

廢氣通過微生物的分解代謝被轉化

為無害的水和二氧化碳，并為微生物

提供能量；另一部分有機污染物通

過合成代謝被轉化為微生物自身的生命物質。空

氣廢氣

沉淀池=生物滴濾池法工藝流程示意圖循環水凈氣●

廢氣經過預處理室去除顆粒物和增濕后進入濾床底部。●

濾料使用惰性材料，如陶瓷、塑料或碎石。生生備生物滴濾池具有以下特點：●

內裝有惰性填料，它只起生物載體作用，其孔隙率高、阻力小、

使用壽命長，不需頻繁更換；●

設有循環液裝置，可調節濕度和pH

值，供給營養和微量

元素，生物相靜止而液相流動，因而填料上可生存世代周

期長、降解特殊氣體的菌群，可承受比生物過濾器更大的

處理負荷，且抗沖擊負荷能力強，填料不易堵塞、壓降小；

豢離資警型結物障解在同一反應器內進行，設備簡單，操●

安裝有溫度控制裝置，,當內部氣體溫度顯示下降至微生物

的正常生長溫度時，控制系統發信號給熱風機，使其工作

以提高池內的溫度。當氣體低于200℃時，熱風機開始運轉，

直至溫度達到微生物適宜溫度為止，

一般為25℃左右。●

生物濾池內的固態介質是一些有生物活性的天然材料，

常用的固體顆粒有土壤和堆肥，這些材料為微生物的附

著和生長提供表面，微生物可以吸收廢氣中的污染物將

其轉化為無害物質。●

具有一定溫度的有機廢氣進人生物濾池，通過約o.5—1m

厚的生物活性填料層，有機物從氣相轉移到生物層，

進而被氧化分解。生物濾池的填料層是具有吸附件的濾

料(如土壤、堆肥、活性炭等)。生物濾池因其較好的通氣

性和適度的通水和持水性，以及豐富的微生物群落，能

有效地去除烷烴類化合物，如丙烷、異丁烷.酯類及乙

醇等.生物易降解物質的效果更佳。●

土壤濾池●

堆肥濾池●

微生物過濾箱緩沖營養液(

不

連

續

)鼓

風

機

凈

化

氣廢

氣加濕器生物濾池

(上圖為常規開放式生物濾池，下圖為下流式封閉濾床)[引自Devinny

JS

and

Chitwood

DE,2002]緩沖營養液(不連續)進

水鼓

風

機度

氣加濕器介

質礫

石進

水

不連續補充水不連續補充水配氣管多

孔

陶

瓷

管堆

肥

濾

池砂

礫

層排

水

管堆

肥生物過濾箱影響生物濾池性能的因素1、

填料選擇堆肥

原料常用污水處理廠污泥、有機垃圾和畜糞以

及植物凋落物。須篩選，濾層要均勻、疏松，空隙率

>40%,濾料須保持濕潤，濾層含水量不低于40%,

但不能有積水。濾層保持適當的溫度。土壤腐殖土為好，其它土質需要改良，有效厚度不應小于50cm,

土壤水分40%~70%,草炭其通氣性能良好，適于微生物生長，除臭效果比用土壤好。2、

填料濕度⑩

微生物生命活動的必要成分；四

吸收廢氣的溶劑。>

采用土壤或堆肥等固態處理系統時，適宜的水分含量可保證氧與水分的供給。>

40%~60%為適宜的含水量。>

通常預處理需要加濕，防止濾料變干。3.

溫度⑩

廢氣生物處理多用中溫條件(25～35℃),少用高

溫。⑩

土壤或堆肥處理廢氣時通常采用自然溫度，如果微生物分解基質放熱造成溫度過高則需采取降溫措施。4.

氧氣⑩

廢氣處理多用異養型好氧微生物；氧的供給量與供給方式對處理效率的影響

很大，微生物數量、基質濃度和溫度等因

素也會影響供氧。⑩少數厭氧條件，例如著色菌處理硫化氫，

則需控制無氧條件，以氨氣取代反應系統

的氧氣。5、酸堿度●

以中性或微堿性(7-8)為宜。廢氣生物處理中的細菌多數適應于中性至微

堿性環境，只有少數種類對酸堿度要求比較

特殊，●

例如氧化硫硫桿菌最適pH為2.6~2.8,最低為pH1.0,

最高為pH4.0~6.0。五

、

處

理

廢

氣

的

微

生

物●

多為混合微生物，因為：①含有多種成分的混合廢氣，需要多種微生物分別降解；②有的成分需要幾種微生物的相繼作用才能分解轉化為無害物質，●

氨先經硝化細菌再經反硝化作用細菌才能成為分子態氮；③

一

些難降解的成分要由幾種微生物聯合作用才能

被完全降解；鹵代有機化合物先經厭氧微生物還

原脫鹵，再被好氧微生物徹底分解；④工藝需要，盡管廢氣成分能夠被單一微生物分解，但還

需利用其它微生物，在硫化氫氧化中，為了使自養型脫

氮硫桿菌(T