第9章-有机废气生物处理技术.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第九章 有机废气生物处理技术,第一节 有机废气的类型与特点,第二节 有机废气生物处理的基本原理,第三节 有机废气生物处理的方法与工艺,第四节 有机废气生物处理技术的应用,目 录,第一节 有机废气的类型与特点,1有机废气的来源,工业生产中会产生各种有机物废气，主要包括各种烃类、醇类、醛类、酸类、酮类和胺类等。这些废气的来源十分广泛，其中一些主要行业所排放的有机废气如表一所示。,有机废气会危害人体健康。如有机废气通过呼吸道和皮肤进入人体后,能给人的呼吸、血液、肝脏等系统和器官造成暂时性和永久性病变,尤其是苯并芘类多环芳烃能使人体直接致癌。,有机废气还会造成严重的环境污染。如形成光化学烟雾二次污染；造成臭氧层空洞；引起温室效应和恶臭污染等。,有机废气的排放还会造成资源的浪费，加大生产成本。,2,有机废气的危害,我国的有机废气污染现状不容乐观，兰州和上海等地的某些大型石化工业区就曾出现过光化学烟雾现象，南京城区也出现了大规模的恶臭污染，且类似的案例越来越多。,因此，我国对有机污染物的排放和防治作了相关的法律规定，几年来相继颁布了工业企业设计卫生标准、恶臭污染物排放标准、大气污染物综合排放标准 及中华人民共和国大气污染防治法等，这使得有机污染物的排放监督管理和控制逐步走向有序化,。,3.有机废气的排放标准,4,恶臭气体的分类和危害,分类,常见代表气体,含硫化合物,H2S、SO2、硫醇、硫等。,含氮化合物,胺类，酰胺，吲哚等。,卤素及其衍生物,氯气，卤代烃，烯炔等。,烃类,烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃等。,含氧有机物,醇类、醛类、酮类、酚类、酯类、有机酸等,恶臭污染主要特点：,污染源众多，污染面广，涉及行业多；,一般浓度较低；,气体成分复杂，往往含有多种污染成分；,监测、分析浓度大。治理难度较一般大气治理难度大。,第二节 有机废气生物处理的基本原理,一,.,有机废气处理的基本方法,1.,物理法,物理法,掩蔽法,稀释扩散法,吸附法,等离子体法,2.,化学法,方法,特点,燃烧法,适用于高浓度、小气量的可燃气体。分解效率高，分解彻底，但设备易腐蚀，消耗燃料、成本高，形成二次污染,臭氧氧化法,适用于中低浓度气体，可彻底氧化分解恶臭物质。臭氧发生器能耗高，处理费用高。,催化氧化法,工艺简单、效率高，但设备较大，投资成本高。,酸碱吸收法,低浓度和难溶于水恶臭气体处理，需对吸收液进一步处理。,3.,生物法,生物法,生物过滤法,活性污泥法,生物曝气法,生物滴滤法,生物洗涤法,生物滤池法,生物滤池,生物法处理有机废气的优点：,去除效率高,一般的空气污染物去除效率超过,90,。,投资少，运行费用低,不需要投入额外的化学品,;,化学法则需加催化剂和氧化剂等，如次氯酸盐、过氧化氢等,污染少,耗能低,生物反应在常温常压下进行，能量来自微生物利用,VOCs,成分本身产生的能量。,生物处理法消耗的动力只是污染气体进入处理系统时所消耗的能量,(,正压送风或负压引风,),。,二、有机废气生物处理基本原理,1.,有机废气生物处理条件,B,被吸收成分是可生物降解的,C,废气对微生物没有毒性或抑制作用,D,具备微生物的影响需求,E,具备微生物的最佳生长环境,A,有机废气是可被吸收的，溶于水,2.,有机废气传质理论,01,气液转化阶段,03,微生物降解,02,生物吸附、吸收阶段,3.,有机废气生物处理的微生物,自氧菌,：利用,NH,4,+,、,H,2,S,、,Fe,2+,等作为电子供体获取能量，通过,CO,2,获得碳源；,异氧菌,：主要有真菌、细菌、放线菌等以有机物作电子供体获取能量和碳源。,在原有菌种的基础上通过选择最佳生长条件，筛选出能高效降解各种恶臭有毒气体的优势菌种，从而缩短反应启动时间，加快生物反应进程，提高处理效率。,多为混合微生物，因为：,含有多种成分的,混合废气,，需要多种微生物分别降解；,有的成分需要几种微生物的相继作用才能分解转化为无害物质；,一些难降解的成分要由几种,微生物联合,作用才能被完全降解；,卤代有机化合物先经厌氧微生物还原脱卤，再被好氧微生物彻底分解；,工艺需要，尽管废气成分能够被单一微生物分解，但还需,利用其它微生物,。,在硫化氢氧化中，为了使自养型脱氮硫杆菌,(,Thiobacillus denitrificans,),凝絮持留于反应器内，需与活性污泥中的异养型微生物一起共培养。,第三节 有机废气生物处理的方法与工艺,根据介质性质不同，分为：,生物洗涤,(bioscrubbing),生物洗涤器内是,液态介质,。,生物过滤,(biofiltration),生物过滤采用是,固态介质。,生物滤池,生物滴滤,一、生物滤池法,首先含污染物的气体进入加湿器进行润湿；,润湿废气进入填料层，微生物进行生物代谢。,净化后气体在滤池顶部排出。,生物滤池所用,填料特性,是影响其处理效果的,关键因素。,填料选择要考虑比表面积、机械强度、化学稳定性、持水性等问题。,土壤滤池,堆肥滤池,箱式滤池,1.,土壤滤池,土壤是多相疏松多孔体，孔隙率为,40%-50%,，比表面积为,1-100m,2,/g,，有机质含量为,1%-5%,。滤料由两部分组成，下层为气体分配层，由粗石子、细石或轻质陶粒填料组成，上部由黄沙或细粒骨料组成；上层为土壤滤层。,腐殖土为好，其它土质需要改良，有效厚度不应小于,50cm,，土壤水分,40,70,。,A,投资低,B,无二次,污染,C,脱臭率高,D,抗冲击能力强,E,服务年限长,土壤滤池优点：,缺点：占地面积大，易出现酸化,2.,堆肥滤池,滤料是堆肥，如城市垃圾、畜粪、污水厂污泥、树皮、泥炭、木屑、草等。堆肥具有,50%-80%,孔隙率、,1-100m,2,/g,比表面积，含有,50%-80%,腐殖化有机质。,在地面挖浅坑或筑池，池底设排水管，在池的一侧或中央铺设输气总管，总管上接出多孔配气管，管上覆盖砂石材料形成气体分配层，在分配层上在铺设堆肥过滤层,3.,箱式滤池,箱式生物滤池为封闭式装置，其结构主要分为箱体、滤床、喷水器,3,部分。滤床由多种有机物混合制成的颗粒状载体构成，有较强的生活活性与耐用性，微生物部分附着在载体表面，部分悬浮在床层水体中。,4.,影响生物滤池的因素,填料的选择；,填料的湿度；,微生物生命活动的必要成分；,吸收废气的溶剂。,温度,废气生物处理多用中温条件,(25,35),，少用高温。,氧气,废气处理多用异养型好氧微生物。,酸碱度,以中性或微碱性（7-8）为宜。,二、生物滴滤法,滤料使用,惰性材料,，如炉渣、矿渣、陶瓷、塑料或金属等，使用颗粒状或有空隙的材料，,耐受强挤压,，使填料之间提供,充分的空隙,和,高的比表面积,。床层厚度一般在,0.51.0m,，依需要而定。,水不断循环通过,，从上往下滴流，多数情况在上升气体和下降水之间形成一个逆流，因此，,提高了气体的溶解效率,。,滴滤塔的进气方式分为水气逆流、并流两种方式。,生物滴滤池特点：,内装有,惰性填料,它只起生物载体作用，其孔隙率高、阻力小、使用寿命长,不需频繁更换；,设有循环液装置，可调节,湿度和pH值,，供给营养和微量元素，生物相静止而液相流动，因而填料上可生存世代周期长、降解特殊气体的菌群，可承受比生物过滤器更大的处理负荷，且抗冲击负荷能力强,填料不易堵塞、压降小；,污染物的吸收和生物降解在同一反应器内进行，设备简单，操作条件可灵活控制。,安装有温度控制装置，当内部气体温度显示下降至微生物的正常生长温度时，控制系统发信号给热风机，使其工作以提高池内的温度。当气体低于,20OC,时，热风机开始运转，直至温度达到微生物适宜温度为止，一般为,25,O,C,左右。,优点,：设备少、压降低、填料不易堵塞，,PH,易于调节，适宜处理产生酸性代谢产物的污染物。,监控简单，与生物滤池相比，处理负荷更高，效率相当，占地面积更小。,缺点,：填料比表面积小，运行成本高，不适宜处理水溶性差的化合物。,三、生物洗涤法,原理：生物悬浮液,(,循环液,),自吸收塔顶部喷淋而下使废气中的污染物和氧转入液相,(,水相,),。吸收了废气中有机组分的生物悬浮液进入生物反应器,(,活性污泥池,),中，通入空气充氧再生。被吸收的有机物通过微生物的氧化作用最终被再生池中活性污泥悬液除去。,一般,当活性污泥浓度控制在,5000-10000mg/L,气速小于,200m/h,，去除较理想。,生物洗涤装置一般由,洗涤器,和,生物反应器,两部分组成，吸收器和生物反应器分开设置。,吸收主要是物理溶解过程，采用的吸收设备有喷淋塔、筛板塔、鼓泡塔等，吸收过程进行很快，水在吸收设备中的停留时间仅约几秒钟；,微生物、营养物和水,；,适合处理水溶性强的气态污染物，如醇类、酯类、醛类和酮类等。,吸收液组成,?,污水处理厂剩余活性污泥,配制混合液作为吸收剂可用于处理复合型臭气，特别能脱除很难治理的焦臭。,*,生物滤池、生物滴滤池利用液体为媒介，将气态污染物转入生物相，进而无机化；,*,生物洗涤则将气态污染物转移入水相，把气态污染物的净化转化为水中污染物的净化。,非常适合于,亲水性化合物，如丙酮或甲醇,。,生物洗涤装置,四、有机废气生物处理技术的应用,1.,有机废气的净化,生物洗涤法：处理净化气量小、浓度大、易溶且生物代谢速率较低的废气；,生物滤池：气量大、浓度低的废气；,生物滴滤池：负荷较高以及污染物降解后会生成酸性物质的废气。,2.,恶臭去除,（,1,）费用低。,（,2,）设备简单、维护管理方便。,（,3,）减少甚至无二次污染问题。微生物分解恶臭物质的速度快、效率高、稳定。,（,4,）生物膜固着生长，生态条件稳定，单位体积内生物量大，高密度的微生物群具有较高的微生物吸附和生物氧化的能力，因而对外界负荷、毒物冲击的抵抗力强。,（,5,）可与废水处理一并进行。,优点：,在微生物氧化,H,2,S,的过程中，用于生物降解的微生物叫,脱硫菌,，又称为硫细菌，有自养菌、异养菌两大类，其中自养菌合成有机物能力强，有利于无机物的转化。,3.SO,2,生物处理,二氧化硫与氢氧化钠生成亚硫酸盐，由亚硫酸还原菌还原为硫化氢，最后用硫醚杆菌转化为硫。,4.NOX,的生物处理,5.,废气生物处理技术的应用,微生物菌种改造；,生物滴滤法的普及使用；,膜生物反应器；,控制和操作过程自动化；,填料特性研究；,反应动力学模型研究；,应用范围进一步拓展。,