维普资讯 http://www.cqvip.com 天津城市建设学院学报第８卷第３期２００２年９月 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｔｉａｎｊｉｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｕｒｂａｎ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｖｏ１．８ Ｎｏ．３ Ｓｅｐ．２００２ 工业废气的生物处理方法 苑宏英 ，郭 静。 （１．天津城市建设学院市政与环境工程系，天津３００３８４；２．天津大学环境科学与工程学院，天津３０００７２） 摘要：生物法处理工业废气是一种经济有效的方法．生物滤池和生物滴滤池是两种最常用的 生物处理系统，适于处理多种挥发性有机物（ＶＯＣｓ）和许多工业废气中的无机蒸气物质．介 绍了生物滤池和生物滴滤池处理废气系统的特点、原理和应用实例． 关 键 词：生物法；生物滤池；生物滴滤池；挥发性有机物（Ｖ０Ｃｓ） 中图分类号：Ｘ７０１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６—６８５３（２００２）０３一Ｏ１７６—０３ 随着公众环保意识的不断提高和执行环保排放 标准愈来愈严格，有害空气污染物质（ＨＡＰｓ）和工厂 臭气造成的环境污染问题越来越受到人们的重视．处 理废气有多种方法，其中生物法是一种有效的、费用较 低的、没有二次污染的方法 ～一．笔者对生物法和其他 行费用省、维护管理简单、不产生二次污染等特点．在 欧洲，燃料费用较高，关于恶臭的规范也很严格，所以 广泛采用生物法去除恶臭气体． 生物法的实质是利用有孔的、潮湿的介质上聚集 的活性微生物的生命活动，将废气中的有害物质转变 为简单的无机物（如ＣＯ 和Ｈ ０）或组成自身细胞．一 的处理废气方法进行对比，重点介绍生物滤池和生物 滴滤池处理废气系统的特点、原理和应用实例． 般认为生物法净化有机废气需经历三个步骤 一：①有 机废气成分首先同水接触并溶于水中（即由气相扩散 进入液相）；②溶解于液相中的有机成分在浓度差的 推动下，进一步扩散至介质周围的生物膜（如图１所 １ 工业废气的物理化学处理方法 污染物质可以通过热处理、活性炭吸附或化学洗 示），进而被其中的微生物捕捉并吸收；⑧进入微生物 体内的有机污染物在其自身的代谢过程中作为能源和 营养物质被分解，经生物化学反应最终转化为无害的 化合物（如ＣＯ 和Ｈ ０）．这一过程见图１． 涤从工业废气中去除．热处理包括直接燃烧和催化氧 化．当有机污染物质的浓度高时，热处理的方法是有 效的．然而，当有机物的浓度低时，热处理的费用将很 高。原因是需要的燃料较多；活性炭吸附中，有机污染 化合物被吸附到炭表面，从而产生清洁空气．每单位 质量的炭的吸附数量同空气中污染物质的浓度有关， ； ； ｉ ｉ ｉ ； 浓度低时吸附率低．因此，当污染物的浓度降低时，吸 附每单位质量的污染物所需的炭量将变得很大；洗涤 作用对于去除许多有毒气体和其它高溶解度的化合物 有效，但是运行费用高． ； ； ｛ ｉ ｊ ｉ ！ ｛ ；一． 工业废气的生物处理方法 图１ 生物化学法净化有机废气过程示意图 工业废气的生化处理系统属于一种环保友好技 低浓度的有毒空气污染物质（翟 ｓＨＡ物法 Ｐ ）竺 且具有投资运 ，两种最常用的生物处理系统是生物滤池和生物一 ～ Ｊ＿ ～一 ’ 收稿日期：２００２ ０５—１０；修订日期：２００２—０６—２８ 作者简介：苑宏英（１ ９７４－－），女，山西大同人，天津城市建设学院讲师，硕士 维普资讯 http://www.cqvip.com 天津城市建设学院学报 苑宏英等：工业废气的生物处理方法 ・１７７・ 滴滤池：生物滤池中，有孑Ｌ的介质通过进气的湿度调节 器和偶尔的喷淋而保持潮湿（如图２所示）；生物滴滤 池中。水流稳定地、持续地循环穿过滤床，对处理后的 空气进行持续收集（见图３）． 图２ 典型的露天生物滤池（喷淋间歇） Ｉ Ｊ １ ．／Ｉ＼／Ｉ＼ ｆ ＞＜ 废气 ，ｆ， 体 一 图３ 典型的下向流生物滤池（喷淋连续） ２．１ 生物滤池系统 生物滤池的最初形式是通过挖掘沟渠，在沟中放 置空气布水系统，再用渗透性土壤填埋沟渠建成的． 但是土粒之间的小孑Ｌ尺寸会带来堵塞问题，只有少量 的这样的系统存在着．现在大多数的生物滤池用木片 或肥料填充．如图２所示，废气通过配水系统进入滤 池底部，然后穿过有孑Ｌ的嵌在砾石中的塑料管排出． 放置在砾石层上的填料通常为一层，大约为１ ｍ厚，如 果再厚的话，将要使填料受到压挤而变形．采用喷淋 系统来保持填料潮湿，当下雨和喷淋量大的时候，用排 放系统来排出多余的水．这种生物滤池在运行之前， 要求对填料进行筛滤来控制孑Ｌ隙尺寸，这样可以保证 填料具有较大的孑Ｌ隙并减少水头损失．用肥料做填料 时。填料上活性环境使多种的微生物立即开始起作用， 降解的过程中填料提供营养物质．较低的水头损失和 理想的活性环境意味着生物滤池可以做得小一些． 然而，肥料做填料也有缺陷．当肥料软化时容易 产生水平和垂直压缩作用．水平压缩使滤床内部产生 裂缝。也有可能使滤床离开容器壁；而垂直压缩使填料 孑Ｌ隙堵塞，从而增大了水头损失．当废气经过填料到 达裂缝和开口处，处理过程就失败了．如果增湿和喷 淋系统运行不好，由于干化作用也可能使填料发生收 缩．此外。干肥料通常是疏水性的，这将使填料再次湿 化很困难． 为了解决肥料软化时的问题，人们开始采用混合 无机填料．Ｍｏｎｓａｎｔｏ使用获得专利的聚苯乙烯水珠 和有机材料作为填料．。 也有人采用火山岩、砾石等具 有较大孑Ｌ隙的材料作为填料，还有些生物滤池用大孑Ｌ 的聚氨酯泡沫塑料做填料．用均一的无机填料不仅可 以解决填料压缩问题，而且还可以降低水头损失．无 机填料提供的是无营养物或接种的环境，其所需的较 低的水力负荷使干燥更加容易．采用无机混合填料的 生物滤池必须小心地对其进行管理，提供适当的填料 接种环境，小心地控制水的流量，营养物的添加要有规 律性．总之，如果这些问题能够解决的话。无机填料可 以提供最大的降解率。也可以使生物滤池做得更小． 实际运行中。采用可编程的逻辑编辑器对生物滤池的 运行进行监控，以便调整运行参数，反常条件下可以关 掉系统． 用木片或肥料做填料的生物滤池同无机混合填 料生物滤池相比，其运行和管理费用较低，但是处理效 果比后者差，因此。可以根据当地实际情况做出选择． ２．２ 生物滴滤池系统 生物滴滤池不同于生物滤池，它要求水流连续地 通过有孑Ｌ的填料，这样可以有效地防止填料干燥，精确 地控制营养物浓度与ｐＨ值．另外，由于生物滴滤池底 部要建有水池来实现水的循环运行，所以总体积比生 物滤池大．这就意味着：将有大量的污染物质溶解于 液相中，从而提高了比去除率．因此，生物滴滤池的反 应器的尺寸可以比生物滤池的小．但是，生物滴滤池 的机械复杂性高，从而使投资和运行费用增加．由于 这些原因，所以生物滴滤池最适于那些污染物质浓度 高导致生物滤池堵塞、有必要控制ｐＨ值和使用空间 有限的地方． ２．３ 工业废气生物处理法的应用 生物处理方法也有不适宜的地方．例如，携带油 或油脂的灰尘和空气因为可能会阻塞滤床，从而应用 生物法得不到很好的处理．另外，由于生物滤床的尺 寸有限，降解缓慢的化合物（如特定的氯代烃）也不适 于进行生物处理．低浓度的化合物很难得到降解，原 因是少量的水对空气的分隔作用使水中污染物的浓度 降低，从而降低降解速率．然而，这些情况对于那些较 难溶化合物而言，例如苯和甲苯，虽然溶解度较低，但 ① ＭＣＧＲＡＴＨ Ｍ Ｓ，ＮＩＥＵＷＬＡＮＤ Ｊ Ｃ．Ｃａｓｅ Ｓｔｕｄｙ：ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ｔｒｅａｔｉｎｇ ｈｉｇｈ ｌｅｖｅｌｓ ｏｆ ＶＯＣｓ ｕｓｉｎｇ ｂｉｏｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ，ｉｎ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ １ ９９８ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｂｉｏｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ（ａｎ ａｉｒ Ｐｏｌ】ｕｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ），Ｔｈｅ Ｒｅｙｎｏｌｄｓ Ｇｒｏｕｐ，Ｔｕｓｔｉｎ，ＵＳＡ． 维普资讯 http://www.cqvip.com ・１７８・ 天津城市建设学院学报 ２００２年 第８卷 第３期 相对其他处理方法，用生物处理方法可以得到稳定的 处理．一般情况下。生物处理系统较其他的处理系统 体积较大．不能安装在空间有限的地方． 生物处理方法适宜处理多种挥发性有机物 需花费３６ ０００美元，而生物滴滤池的每年费用为５ ０００ 美元． 结 论 （ＶＯＣｓ）和许多工业废气中的无机蒸气物质．这些物 质中含有氮、氯或可产生少量酸的硫化合物．例如， Ｈ？Ｓ通常是恶臭问题的来源，用生物滤池可以得到很 好的处理。仅仅是产生少量的酸．在处理低浓度的易 降解的污染物质方面，生物滤池和生物滴滤池是最成 功的． 相对于传统的处理废气的方法，如燃烧法、化学 洗涤法、催化氧化法和吸附法，生物法的优点是：维护 管理方便，费用较低，没有二次污染，对人类健康和生 态的影响较少，适宜处理多种挥发性有机物（Ｖ０Ｃｓ） 和许多工业废气中的无机蒸气物质．生物法在工业的 废气处理方面将发挥越来越重要的作用． 在美国新泽西州的Ｌａｗｒｅｎｃｅｖｉｌｌｅ＿４ ，采用生物滴 滤池处理挥发性有机物（ＶＯＣｓ）、有害空气污染物质 （ＨＡＰｓ）和海边污水处理厂的恶臭排放物．此污水处 理厂位于加利福尼亚州的圣地亚哥市的海空基地，处 参考文献： ［１］王家德，陈建盂，唐翔宇．有机废气的生物处理概述［Ｊ］． 上海环境科学，１９９８，１７（４）：２１—２４． ｒ ２］ ＳＯＲＩＡＬ Ｇ Ａ，ＳＭＩＴＨ Ｆ Ｌ，ｅｔ ａ１．Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｒｉｃｋｌｅ 理的废气来自工业废水、炼油厂的处理池．处理流程 是：污染气体下向流，同循环的液体一起运行，经过两 个生物滴滤池（填料是４５５ ｋｇ的活性炭）处理后而排 放．系统的设计参数是：空气进气流速３ ０００ １ＴＩ。／ｈ；反 应器面积为３．１ １ＴＩ×９．１ ｍ，完全由玻璃纤维合成树 脂制成，滤床体积为３１ １ＴＩ。；气体停留时间为３６ Ｓ；平均 有机负荷率大约是１２ ｇ／（ｍ。・ｈ）．对于污染物质的去 ｂｅｄ ａｉｒ ｂｉｏｆｉｌｔｅｒ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｆｏｒ ＢＴＥＸ ｒｅｍｏｖａｌ［Ｊ］．Ｊ Ｅｎｖｉｒｏｎ Ｅｎｇ，ＡＳＣＥ，１９９７，１２３（６）：５３０—５４０． ［３］ＳＩＭＯＮ Ｐ Ｐ．Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍ ｇａｓ ｅｌｉｍｉｎａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｔｒｅｎｄｓ ｉｎ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏ１０ｇｙ，１９８７，５（５）：１３２—１３７． 除。包括酚、亚甲基氯化物、丁酮、苯、甲苯、乙苯、二甲 苯和硫化氢，总的去除率达到８５ ． ［４］ ＷＥＢＳＴＥＲ Ｔ Ｓ，ＴＯＧＮＡ Ａ Ｐ，ＧＵＡＲＩＮ１ ｗ Ｊ，ｅｔ ａ１． Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｖａｐｏｒ Ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ Ｇｅｎｅｒａｔｅｄ ｆｒｏｍ ａｎ Ｉｎ— ｄｕｓｔｒｉａｌ Ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ Ｐｌａｎｔ Ｕｓｉｎｇ ａ Ｆｕｌｌ－ｓｃａｌｅ 水厂的气体污染物在采用生物滴滤池处理之 前 ．是通过４个的２５０ ｋｇ的活性炭吸附柱进行 处理．活性炭的更新和再生需要一个月的时间，每年 Ｂｉｏｔｒｉｃｋｌｉｎｇ Ｆｉｌｔｅｒ Ｒｅａｃｔｏｒ Ｆ－ｃ］．Ｓａｌｔ Ｌａｋｅ Ｃｉｔｙ：ＡＷＭＡ Ａｎｎｕａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ．２０００． Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｆ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｗａｓｔｅ ｇａｓ ＹＵＡＮ Ｈｏｎｇ—ｙｉｎｇ ，ＧＵＯ Ｊｉｎｇ。 （１．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｍｕｎｉｃｉｐａｌ＆Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴＩＵＣ，Ｔｉａｎｊｉｎ ３００３８４，Ｃｈｉｎａ：２．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎ— ｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｔｉａｎｊｉｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ ３０００７２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｆ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｗａｓｔｅ ｇａｓ ｉｓ ａｎ ｅｃｏｎｏｍｉｃａｌ ａｎｄ ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ａｐｐｒｏａｃｈ．Ｔｗｏ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｃｏｍ— ｍｏｎ ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍｓ ａｒｅ ｂｉｏｆｉｌｔｅｒｓ ａｎｄ ｂｉｏｔｒｉｃｋｌｉｎｇ ｆｉｌｔｅｒｓ．Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｉｓ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｆｏｒ ｔｒｅａｔｉｎｇ ａ ｗｉｄｅ ｒａｎｇｅ ｏｆ ＶＯＣｓ ａｎｄ ｍａｎｙ ｉｎｏｒｇａｎｉｃ ｖａｐｏｒｓ ｉｎ ｔｈｅ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｗａｓｔｅ ｇａｓ．Ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ａｎｄ ａｐ— ｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｂｉｏｆｉｌｔｅｒｓ ａｎｄ ｂｉｏｔｒｉｃｋｌｉｎｇ ｆｉｌｔｅｒｓ ｉｎ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｗａｓｔｅ ｇａｓ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ；ｂｉｏｆｉｌｔｅｒ；ｂｉｏｔｒｉｃｋｌｉｎｇ ｆｉｌｔｅｒ；ｖｏｌａｔｉｌｅ ｏｒｇａｎｉｃ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ（ＶＯＣｓ）
