近年來(lái)，隨著工業(yè)的飛速發(fā)展，冶煉廠、印刷廠和化工廠等化工企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中排放大量有機(jī)廢氣。這些氣體從組成來(lái)看，含有酯類、醛酮、芳香烴類和酚等有機(jī)化合物。這些物質(zhì)絕大多數(shù)嚴(yán)重危害人類的身體健康，而且污染環(huán)境，違背了可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)屢目標(biāo)。工業(yè)有機(jī)廢氣污染物的控制問(wèn)題業(yè)已引起了廣大科學(xué)工作者們的高度重視，并 就相關(guān)課題開(kāi)展了大量工作。
多年來(lái)，處理有機(jī)廢氣的常規(guī)方法主要有吸附法，吸收法，冷凝法，催化氧化和焚燒法等。這些傳統(tǒng)的處理手段雖然已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，但自身仍有很多的局限性。國(guó)外自80年代以來(lái)，開(kāi)始用生物技術(shù)對(duì)工業(yè)廢氣進(jìn)行處理，技術(shù)清潔，操作簡(jiǎn)便，在常溫常壓下就可以進(jìn)行反應(yīng)，尤其在低濃度、高流量的廢氣凈化上得到了良好的效果。
在眾多處理技術(shù)中，VOCs生物處理技術(shù)是近年來(lái)在我國(guó)廣受關(guān)注的一種技術(shù)，生物法處理技術(shù)以其獨(dú)到的優(yōu)勢(shì)越來(lái)越受到市場(chǎng)的認(rèn)可和重視。據(jù)2009年有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，國(guó)內(nèi)外生物法控制技術(shù)運(yùn)用占比23%。
一、VOCs生物處理技術(shù)原理
廢氣生物處理技術(shù)的主要原理是利用填料層中微生物的代謝作用將廢氣中含有的苯或氯苯、醇、醛、酮、硫化氫﹑氨﹑硫醇﹑硫醚等有毒有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無(wú)害的水、二氧化碳等小分子物質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)廢氣凈化與污染控制的目的。
原理：利用微生物的代謝作用，將ＶＯＣs或惡臭物質(zhì)轉(zhuǎn)化成為CO2,H2O,SO42-,NO3-等無(wú)機(jī)物，同時(shí)產(chǎn)生菌體。
VOCs和惡臭廢氣生物處理工藝有生物過(guò)濾法、生物滴濾法、生物洗滌法、活性污泥法和膜生物法等。主要包括生物濾池、生物滴濾塔、生物洗滌器、膜生物反應(yīng)器(見(jiàn)圖1)。
其中，生物過(guò)濾器和生物滴濾器應(yīng)用廣泛，膜生物反應(yīng)器尚限于實(shí)驗(yàn)室研究階段。生物過(guò)濾法在工業(yè)應(yīng)用中較多，但因生物過(guò)濾需要很大的接觸表面，因此設(shè)備結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜行費(fèi)用較高：生物洗滌法對(duì)有些難于氧化的惡臭物質(zhì)難于脫凈；生物滴濾法因具有可調(diào)節(jié)微生物營(yíng)養(yǎng)供給和生長(zhǎng)環(huán)境的優(yōu)勢(shì)更是成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者的研究熱點(diǎn)，主要集中在不同目標(biāo)污染物、高性能填料降解菌和機(jī)理模型等研究?jī)?nèi)容上。下表對(duì)3種生物處理技術(shù)進(jìn)行了比較。
生物滴濾池對(duì)VOCs 的降解效率與效果受到微生物、填料、pH 以及運(yùn)行參數(shù)的等多個(gè)因素的綜合影響。
二、生物法優(yōu)點(diǎn)
設(shè)備簡(jiǎn)單、二次污染少、投資和運(yùn)行費(fèi)用較低
從生物處理技術(shù)的原理及工藝特征來(lái)看，生物法具有以下優(yōu)點(diǎn)：
1、工藝設(shè)備簡(jiǎn)單：由于生物處理裝置的關(guān)鍵部分是生物填料層和噴淋加濕系統(tǒng)，不需要加熱、防爆，切換，溫度控制等需要，所以工藝設(shè)備結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單。
如圖：生物過(guò)濾工藝
2、二次污染少：VOCs生物法處理的產(chǎn)物主要是無(wú)害的二氧化碳、水等小分子物質(zhì)，屬于一種綠色環(huán)保技術(shù)。
3、工藝投資和運(yùn)行費(fèi)用較低：由于不使用價(jià)格昂貴的催化劑、吸附劑或離子管，其投資費(fèi)用一般比其他方法便宜1/3至1/2。此外，由于生物法反應(yīng)在常溫下進(jìn)行，不需要對(duì)氣體進(jìn)行加熱，在運(yùn)行過(guò)程中也僅消耗少量的營(yíng)養(yǎng)液和水，其能量消耗與藥劑消耗水平比較低，運(yùn)行費(fèi)用也相對(duì)低廉。
三、VOCs生物處理技術(shù)面臨的難點(diǎn)
在VOCs生物處理技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中存在一些技術(shù)難點(diǎn)，但目前都有對(duì)應(yīng)的優(yōu)化解決思路。
1、影響因子：影響因子主要是VOC的性質(zhì)、濃度、工藝條件這三大類，通常生物法適合處理高水溶性、易生物降解的物質(zhì)，其濃度一般不高于1000mg/m3 ,大風(fēng)量條件下小于200mg/m3；常見(jiàn)物質(zhì)中適宜性由高到低依次為醇類、酯類、苯系物>醛、酮、鹵代烴>小分子烯烴、烷烴。工藝條件方面的影響主要集中在溫度、濕度、PH值，菌種等，在一些特定行業(yè)或高濕度工段廢氣，生物法比其他方法更為適合，不需要除濕。
生物法對(duì)于難生物降解、高濃度的VOCs去除效果較差。針對(duì)這一問(wèn)題，可以采用紫外+生物過(guò)濾聯(lián)合工藝，運(yùn)用紫外單元提高VOCs的可生化性，同時(shí)降低生物過(guò)濾單元的負(fù)荷。
2、堵塞問(wèn)題：堵塞問(wèn)題是生物法工程實(shí)際應(yīng)用中比較常見(jiàn)的問(wèn)題，大多數(shù)情況下由廢氣預(yù)處理不規(guī)范引起，其中油污和顆粒物影響。另外一些是噴淋不合理，生物控制不到位造成的。生物量累積過(guò)量，填料層堵塞，壓降升高也是生物處理技術(shù)中不可忽略的問(wèn)題，可通過(guò)增加預(yù)處理單元，優(yōu)化噴淋條件以及生物量控制來(lái)解決。
四、VOCs生物處理技術(shù)常見(jiàn)應(yīng)用行業(yè)
目前，廢氣生物處理技術(shù)已經(jīng)在不同行業(yè)得到成功應(yīng)用。該技術(shù)適用于涂料與噴漆﹑有機(jī)原料及合成材料﹑農(nóng)藥﹑染料﹑石油化工﹑煉焦﹑制藥﹑鞋廠﹑印刷廠﹑造紙廠﹑加油站﹑養(yǎng)殖廠﹑污水處理廠﹑堆肥廠等的廢氣與惡臭氣體的處理。該技術(shù)還適用于建材市場(chǎng)、家具城、批發(fā)城等大型公共場(chǎng)所的室內(nèi)VOCs處理?？商幚淼膿]發(fā)性有機(jī)物主要包括脂肪烴（低級(jí)脂肪烴(汽油)、氯乙烷、氯甲烷）﹑芳香烴（苯、甲苯、二甲苯、氯苯）﹑含氧有機(jī)物（醇、醚、酮、醛）﹑含氮有機(jī)物（胺）﹑含硫有機(jī)物（硫醇、硫醚）等。可處理的還原性無(wú)機(jī)化合物主要包括氨、硫化氫等。
多年來(lái)，處理有機(jī)廢氣的常規(guī)方法主要有吸附法，吸收法，冷凝法，催化氧化和焚燒法等。這些傳統(tǒng)的處理手段雖然已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，但自身仍有很多的局限性。國(guó)外自80年代以來(lái)，開(kāi)始用生物技術(shù)對(duì)工業(yè)廢氣進(jìn)行處理，技術(shù)清潔，操作簡(jiǎn)便，在常溫常壓下就可以進(jìn)行反應(yīng)，尤其在低濃度、高流量的廢氣凈化上得到了良好的效果。
在眾多處理技術(shù)中，VOCs生物處理技術(shù)是近年來(lái)在我國(guó)廣受關(guān)注的一種技術(shù)，生物法處理技術(shù)以其獨(dú)到的優(yōu)勢(shì)越來(lái)越受到市場(chǎng)的認(rèn)可和重視。據(jù)2009年有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，國(guó)內(nèi)外生物法控制技術(shù)運(yùn)用占比23%。
一、VOCs生物處理技術(shù)原理
廢氣生物處理技術(shù)的主要原理是利用填料層中微生物的代謝作用將廢氣中含有的苯或氯苯、醇、醛、酮、硫化氫﹑氨﹑硫醇﹑硫醚等有毒有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無(wú)害的水、二氧化碳等小分子物質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)廢氣凈化與污染控制的目的。
原理：利用微生物的代謝作用，將ＶＯＣs或惡臭物質(zhì)轉(zhuǎn)化成為CO2,H2O,SO42-,NO3-等無(wú)機(jī)物，同時(shí)產(chǎn)生菌體。
VOCs和惡臭廢氣生物處理工藝有生物過(guò)濾法、生物滴濾法、生物洗滌法、活性污泥法和膜生物法等。主要包括生物濾池、生物滴濾塔、生物洗滌器、膜生物反應(yīng)器(見(jiàn)圖1)。
其中，生物過(guò)濾器和生物滴濾器應(yīng)用廣泛，膜生物反應(yīng)器尚限于實(shí)驗(yàn)室研究階段。生物過(guò)濾法在工業(yè)應(yīng)用中較多，但因生物過(guò)濾需要很大的接觸表面，因此設(shè)備結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜行費(fèi)用較高：生物洗滌法對(duì)有些難于氧化的惡臭物質(zhì)難于脫凈；生物滴濾法因具有可調(diào)節(jié)微生物營(yíng)養(yǎng)供給和生長(zhǎng)環(huán)境的優(yōu)勢(shì)更是成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者的研究熱點(diǎn)，主要集中在不同目標(biāo)污染物、高性能填料降解菌和機(jī)理模型等研究?jī)?nèi)容上。下表對(duì)3種生物處理技術(shù)進(jìn)行了比較。
生物滴濾池對(duì)VOCs 的降解效率與效果受到微生物、填料、pH 以及運(yùn)行參數(shù)的等多個(gè)因素的綜合影響。
二、生物法優(yōu)點(diǎn)
設(shè)備簡(jiǎn)單、二次污染少、投資和運(yùn)行費(fèi)用較低
從生物處理技術(shù)的原理及工藝特征來(lái)看，生物法具有以下優(yōu)點(diǎn)：
1、工藝設(shè)備簡(jiǎn)單：由于生物處理裝置的關(guān)鍵部分是生物填料層和噴淋加濕系統(tǒng)，不需要加熱、防爆，切換，溫度控制等需要，所以工藝設(shè)備結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單。
如圖：生物過(guò)濾工藝
2、二次污染少：VOCs生物法處理的產(chǎn)物主要是無(wú)害的二氧化碳、水等小分子物質(zhì)，屬于一種綠色環(huán)保技術(shù)。
3、工藝投資和運(yùn)行費(fèi)用較低：由于不使用價(jià)格昂貴的催化劑、吸附劑或離子管，其投資費(fèi)用一般比其他方法便宜1/3至1/2。此外，由于生物法反應(yīng)在常溫下進(jìn)行，不需要對(duì)氣體進(jìn)行加熱，在運(yùn)行過(guò)程中也僅消耗少量的營(yíng)養(yǎng)液和水，其能量消耗與藥劑消耗水平比較低，運(yùn)行費(fèi)用也相對(duì)低廉。
三、VOCs生物處理技術(shù)面臨的難點(diǎn)
在VOCs生物處理技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中存在一些技術(shù)難點(diǎn)，但目前都有對(duì)應(yīng)的優(yōu)化解決思路。
1、影響因子：影響因子主要是VOC的性質(zhì)、濃度、工藝條件這三大類，通常生物法適合處理高水溶性、易生物降解的物質(zhì)，其濃度一般不高于1000mg/m3 ,大風(fēng)量條件下小于200mg/m3；常見(jiàn)物質(zhì)中適宜性由高到低依次為醇類、酯類、苯系物>醛、酮、鹵代烴>小分子烯烴、烷烴。工藝條件方面的影響主要集中在溫度、濕度、PH值，菌種等，在一些特定行業(yè)或高濕度工段廢氣，生物法比其他方法更為適合，不需要除濕。
生物法對(duì)于難生物降解、高濃度的VOCs去除效果較差。針對(duì)這一問(wèn)題，可以采用紫外+生物過(guò)濾聯(lián)合工藝，運(yùn)用紫外單元提高VOCs的可生化性，同時(shí)降低生物過(guò)濾單元的負(fù)荷。
2、堵塞問(wèn)題：堵塞問(wèn)題是生物法工程實(shí)際應(yīng)用中比較常見(jiàn)的問(wèn)題，大多數(shù)情況下由廢氣預(yù)處理不規(guī)范引起，其中油污和顆粒物影響。另外一些是噴淋不合理，生物控制不到位造成的。生物量累積過(guò)量，填料層堵塞，壓降升高也是生物處理技術(shù)中不可忽略的問(wèn)題，可通過(guò)增加預(yù)處理單元，優(yōu)化噴淋條件以及生物量控制來(lái)解決。
四、VOCs生物處理技術(shù)常見(jiàn)應(yīng)用行業(yè)
目前，廢氣生物處理技術(shù)已經(jīng)在不同行業(yè)得到成功應(yīng)用。該技術(shù)適用于涂料與噴漆﹑有機(jī)原料及合成材料﹑農(nóng)藥﹑染料﹑石油化工﹑煉焦﹑制藥﹑鞋廠﹑印刷廠﹑造紙廠﹑加油站﹑養(yǎng)殖廠﹑污水處理廠﹑堆肥廠等的廢氣與惡臭氣體的處理。該技術(shù)還適用于建材市場(chǎng)、家具城、批發(fā)城等大型公共場(chǎng)所的室內(nèi)VOCs處理?？商幚淼膿]發(fā)性有機(jī)物主要包括脂肪烴（低級(jí)脂肪烴(汽油)、氯乙烷、氯甲烷）﹑芳香烴（苯、甲苯、二甲苯、氯苯）﹑含氧有機(jī)物（醇、醚、酮、醛）﹑含氮有機(jī)物（胺）﹑含硫有機(jī)物（硫醇、硫醚）等。可處理的還原性無(wú)機(jī)化合物主要包括氨、硫化氫等。
