VOCs及惡臭的生物處理技術最新研究進展
工業生產、污水處理及垃圾填埋等過程會產生揮發性有機污染物(VOCs)及惡臭物質,這些污染物質逸散到空氣中會污染環境,危害人體健康,并且隨著空氣的流動逸散到各處帶來區域性的影響,因此在排放前需要采取適當的技術手段對其進行處理。H2S、硫醇、羰基硫等含硫物質,氨、乙胺、氮氧化物等含氮物質,苯類,芳香烴以及鹵代烴等物質是廢氣中常見的VOCs及惡臭物質。與常規的物理、化學方法相比,生物處理技術具有高效、成本低廉、操作簡便、清潔、無二次污染等特點,因而應用廣泛。 生物處理方法,即在微生物的作用下廢氣中的VOCs和惡臭物質被降解為CO2、H2O和低害類物質。 早在1923年生物處理技術就用于處理污水處理廠產生的H2S,20世紀90年代歐洲、美國、日本等發達國家開始大面積推廣生物處理技術,獲得了很好的社會效應和環境效應。90年代末期我國開始注重生物廢氣處理技術并取得了大量的研究成果。 本文闡述了常規和新發展的生物處理技術的特點、研究及應用現狀,介紹了各種技術的適用條件及控制參數,為開發研究新的反應器提供參考依據。 1 常規生物處理技術 生物濾池、生物洗滌器、生物滴濾池是常見的三種廢氣生物處理技術。其中生物濾池應用最為廣泛。 1.1 生物濾池 生物濾池是最早被研究和使用的VOCs和惡臭物質的生物處理技術。 生物濾池內部填充填料,填料上附著微生物,加壓預濕后的廢氣從底部進入生物濾池,與填料表面的微生物接觸,被微生物降解。廢氣中的污染物給微生物提供生長所必需的碳源和能源,處理后的氣體從生物濾池的頂部排出。填料需要定期噴淋營養液為微生物提供維持活性所需的水分和養分。常見的填料包括泥炭/煤、土壤、堆肥、沙土等,其中土壤和堆肥是最常見的兩種填料。這些填料均勻性較好、比表面積大、能夠保持一定的濕度、孔隙度較大、對污染物和營養物質有良好的吸附能力。
圖1 生物濾池 通常亨利系數小于1的物質一般適合采用生物濾池處理。 底物種類與性質,反應器內部環境如pH、溫度,運行參數如負荷、停留時間等因素對生物濾池的處理效果以及微生物種群結構均有影響。研究顯示,底物去除效果會隨著氣體停留時間的增加而提高。當氣體停留時間由10s增加到40s時, H2S 和氨的去除率分別由87.2%和91.7%提高到97.3%和99%。低pH值的生物濾池適合處理H2S等含硫物質;填料濕度越大氨等親水性物質的去除率越高。采用生物濾池處理垃圾填埋場的H2S,濾池內部微生物種群結構沿著填料高度呈現空間變化,種群結構與H2S的降解效果具有相關性。 生物濾池通常采用有機填料,長期運行易發生堵塞和腐化,使處理效果降低。另外填料濕度和pH較難控制。近年的研究主要集中在減小這些因素的影響方面。 |
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