挥发性有机化合物.docx

第五部分
★ 生物过滤法处理VOCs废气
一、VOCs定义：
挥发性有机化合物简称VOCs（Volatile Organic Compounds），是指在常温下饱和蒸汽压大于70 Pa、常压下沸点在260℃以内的化合物，它一般是作为溶剂使用后而进入大气中，也广泛的存在于水和土壤中，形成污染。其主要来自石油化工、涂料、喷漆、印刷、制鞋、橡胶、农药等各种化工生产过程。
二、危害：
它们挥发到大气中，不仅会污染环境，而且也危害人体健康。该类有机物对人体的危害主要表现在它可以影响人体的呼吸系统、循环系统、消化系统、内分泌系统。其中有些有机物质甚至可以产生“三致”效应，如苯系物，它可以造成人体神经系统障碍，同时进入人体后，会损害血液及造血器官，导致出血症或败血症，致癌。在制鞋行业中，已发生多起苯中毒致死事件。还有其他化合物，有的可以损害人体的肝功能，严重危害人体健康。CFCs（氯氟烃）类物质和HCFCs（含氢氯氟烃）类物质对臭氧层具有破坏作用。VOCs还与NOx在光合作用下，发生光化学反应，引起光化学烟雾，通过吸收红外线引起温室效应。
三、原理：
生物膜理论
根据理论生物法处理有机废气一般要经历以下几个过程：
（1）气液传质阶段：有机废气首先与水接触并溶于水中，即由气膜扩散到液膜；
（2）生物吸附和吸收阶段：溶解（或混合）于液膜中的有机污染物成分在浓度差的推动下，进一步扩散到生物膜上，被生物膜上的微生物所捕获并吸收；
（3）生物降解阶段：进入微生物细胞的有机污染物在微生物体内的代谢过程中作为能源和营养被利用，经过生化反应转化为简单的化合物（如H2O和CO2）。而生化降解过程中产生的气态代谢产物（如CO2）逆向扩散到液膜和气膜中。
工艺：
VOCs废气生物处理工艺除了常见的生物过滤法、生物滴滤法、生物洗涤法外，还有膜生物反应器、转鼓生物过滤器和复合悬浮生物过滤器。
原理：
生物过滤工艺是目前在VOCs废气处理中应用最为广泛的一种工艺。生物过滤法是指湿化的有机废气被通入填充有填料（如堆肥、土壤、泥煤、树皮、活性炭、珍珠岩等等）的生物过滤器中，与填料上所附着生长的生物膜（微生物）接触，被微生物所吸附降解，最终转化为简单的无机物（如CO2、H2O、SO42-、NO3-和Cl-等）或合成新细胞物质，处理后的气体在从生物过滤器的另一端排出。生物过滤器所填充的填料需维持一定的pH范围、湿度和营养，以维持微生物的正常代谢活动，这些营养和湿度可以通过填料自身提供或外加。生物过滤法对VOCs废气去除是不同的生化作用与物理化学作用的复杂结合的结果。
四、特点：
启动运行容易，操作简单，运行费用低，适用范围广，不会产生二次污染，但是反应条件不易控制，且对进气负荷变化的适应慢。
生物过滤工艺：
启动运行容易，操作简单，运行费用低，适用范围广，不会产生二次污染，但是反应条件不易控制，且对进气负荷变化的适应慢。
生物洗涤法：
生物洗涤法也叫生物吸收法。它是利用由微生物、营养物和水组成的微生物吸收液处理有机废气，适合于吸收可溶性有机废气。生物洗涤系统一般是由一个装有填料的洗涤反应器（即吸收室）和一个具有活性污泥的生物反应器（再生池）构成 。
生物滴滤法:
在生物滴滤法中，水相是连续流动的。循环液从反应器的顶部向下喷淋，并沿着填料滴流而下，为微生物提供降解有机物所需要的水分和营养。
五、生物过滤法处理VOCs的影响因素:
1.底物VOCs性质
2.填料
l 填料的选择
（1）好的表面性质，有益于微生物附着和生长
（2）大比表面积，利于微生物的最佳发展，以及尽可能提高污染物与微生物接触面积以及吸附容量；
（3）一定的结构强度、较低的堆积密度和好的孔隙率，限制床层压降和减小堵塞压实可能性；
（4）高的保湿能力；
（5）对酸化和高污染负荷有较好的缓冲能力；
（6）易于获得，使用寿命长。
种类：有机和无机，或活性与惰性
l 填料的pH :适宜7-8。酸性
l 填料的湿度 :适宜：40-60%，可行30-80%。
l 填料的营养 :氮磷
3.床层压降:填料的性质（如孔隙率、堆积密度、湿度等）、微生物量
4.温度:10-45℃ 5.氧气6.微生物
第六部分
★ 固体废物的堆肥法生物处理技术
固体废物处理处置的目标与原则：减量化、资源化、无害化、稳定化。
从技术特征看，固体废物的处理方法有：卫生填埋、堆肥化、垃圾焚烧、热解处理。
堆肥法
原理：堆肥法（composting）指在控制条件下，利用微生物的生化作用，将废弃物中的有机质分解、腐熟并转化成稳定腐殖土的微生物学过程。这一定义强调：堆肥原料是有机固体废弃物；堆置过程需在人工控制条件下进行，不同于有机废物的自然腐化与腐烂。堆肥化的实质就是有机固体在微生物（主要是细菌和真菌）的作用下，通过生物化学反应，将废物中有机物分解为简单的无机物，实现转化和稳定化的过程。
堆肥（compost）：指有机废弃物经过堆肥化处理制得的成品。它是堆肥化过程生物降解和转化的产物，是一类腐殖质含量高的疏松物质，故也称腐殖土。
分类：根据处理过程起作用的微生物对氧气要求的不同：
好氧法：在通气条件下通过好氧性微生物活动使有机废弃物得到降解稳定的过程。此过程速度 快，堆肥温度高（一般为50-60℃，极限可达80-90℃，故又称高温堆肥）。
厌氧法：厌氧堆肥实际上就是固体发酵，对有机固体废物进行降解与稳定化。该过程堆肥速度较慢。
堆肥化过程：
1.潜伏阶段：
指堆肥化开始时微生物适应新环境的过程，即驯化过程；
2.中温增长阶段（升温阶段）（1-3d）
这一阶段嗜温性微生物最为活跃，主要利用物料中的溶解性有机物大量繁殖，并释放出热量，使温度不断上升。
3.高温阶段（3-8d）
当温度上升至45℃以上时成为高温阶段。此阶段，嗜热性微生物大量繁殖，嗜温性微生物受到抑制或死亡。高温阶段对有机物的分解最为有效，分解：溶解性有机物、固体有机物（如：纤维素、半纤维素、木质素等）。当温度达到50 ℃左右时，各类嗜热菌和真菌都很活跃。60 ℃时，真菌不再适于生存，只有细菌仍活动。70 ℃以上，大多微生物均不适应，其代谢活动受到抑制并大量死亡。该阶段后期，可降解的有机物已大部分被耗尽，微生物的内源呼吸起主导作用。
4.熟化阶段（降温阶段）（20-30d）
此阶段，温度逐渐下降至中温，并最终过渡到环境温度。剩余有机物大部分为难降解物质，腐殖质大量形成。部分嗜温菌开始活跃，进一步降解残余的有机物，腐殖质更趋于稳定化。分解过程中产生的氨通过硝化作用转化为硝酸盐。