低浓度有机废气的生物处理法技术与应用

低浓度有机废气的生物处理法技术与应用王正鹏王腊姣宋振东武汉理工大学，武汉市摘要传统处理有机废气的工艺有吸收法、吸附法、催化燃烧法。盟对于低浓度有机废气的处理，这三种方法工艺复杂，运行费用高，不适合处理此类既无回收价值，又严重污染环境的低浓度有机废气。而利用生物法处理此类有机废气在国外已于20世纪70年代就有较广泛的研究。由于其具有设备简单，运行费用低，较少形成二旋污染等优点，目前在国外约有近千座装置投入实际运行。本文对低浓度有机废气的生物处理法技术与应用作出了较为全面的舟绍。关■词：有机废气，生物净化法，大气污染控制壹、前言、、有机废气污染是大气污染控制的一个重要方面。美国国家环境保护局(EPA)公布的有毒气体排放清单(TRI)中的25种气体中，有机气体占18种”1。中国环境监测总站提出的中国环境优先污染物名单中，共有68种优先控制的污染物。其中有机化合物为58种，占总数的85．29％。而这些有机化合物大部分易挥发。由此可见对有机废气的治理是大气污染治理的一个重要部分。有机废气一般来源于工业生产过程。包含苯，甲苯，多环芳烃，有机硫化物等挥发性有机物(VOC)以及恶臭物质。目前国内处理此类有机废气较为成熟的工艺有吸收法、吸附法、催化燃烧法。但对与低浓度有机废气的处理，这三种方法工艺复杂，运行费用高．不适与处理此类既元回收价值．又严重污染环境的低浓度有机废气。丽利用微生物处理此类有机废气在国外已于20世纪70年代就有较广泛的研究。由于其具有设备简单，运行费用低，较少形成二次污染等优点，尤其在处理低浓度，可降解的气态污染物时更显示其经济性。目前在国外约有近千座装置投入实际运行。贰、生物法处理有机废气的机理微生物分解有机物的能力是惊人的。可以说凡自然界存在的有机物．几乎都可以被微生物所分解。如葱头假单胞菌(Pseudomonascepacia)能降解90种以上的有机物，83021世纪可持续发展之环境保护(上卷)它能利用其中任何一种作为唯一的碳源和能源进行代谢：再如，对生物毒性很大的甲基汞，能被抗汞微生物如PseudomonasK62菌株分解，转化为元素汞；有毒的氰化物，酚类化合物等也可被少数微生物作为营养物质利用，分懈但】。一般来说微生物通过发生氧化还原。脱羟基，脱氨基，酯化反应进行代谢活动。如由乙醇转化为乙酸可以在醋化醋杆菌(Acetobacteraceti)作用下氧化为乙酸．然后再由其他微生物作用下分解为C02与H20。目前适用于生物处理的有机气态污染物主要有甲苯、二甲苯、甲醇、乙醇、四氢呋喃、三甲酸、苯、苯乙烯、丙酮、苯酚、二硫化碳、吡啶、吲噪、异腈类等。但在自然界中有许多人工合成的有机化台物，也称作危险化合物，如杀虫剂，除草剂，防腐剂等。这些挥发性的有机物太部分对环境和人体健康都有毒害作用。可使人致畸，致突变，致癌。它们对生物的降解表现出很强的抗逆性，故也称为非生物性物质(Xenobotics)。其难降解性是由于这些化舍物进入自然界时间较短，单一的微生物还未进化出降解此类难降解化合物的代谢机制。因此，我们可以从以下三个方爵培养可降解此类难降解化合物的微生物。(1)从特定环境中分离，纯化得到某些具有特定降解能力的微生物群体；(2)长时间驯化来得到具有一定降解能力的微生物群体；(3)通过基因工程手段改进微生物，使之具有特定的降解能力。生物净化法有机废气的实质是把有机废气从气相转移到掖相或固相表面的液膜中，然后利用微生物降解液相或固相表面的液膜中的有机污染物。其净化步骤可用荷兰学者Ottengral口j依据传统的气体吸收双膜理论提出的生物膜理论来解释：(1)废气中的有机污染物首先同水接触并溶解于水中(即由气膜扩散进入液膜)i(2)溶解于液膜中的有机污染物成分在浓度差的推动下迸一步扩散到生物膜。进而被其中的微生物捕获并吸收：(3)进入微生物体内的有机污染物在其自身的代谢过程中被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C02和H20)。孙佩石在生物膜法净化甲苯气体的实验表明甲苯在生物膜内的降解为一级生化反应过程。其反应速率方程式可表示为：Ra=局。×SI式中R．——表面反应速率，mg／m2·h：蜀广一级表面反应速度常数，m／h；蜀——液相甲苯溶度，mg／m3。、，．生物膜法中甲苯的净化去除过程属传质过程，并以气膜控制为主。而且甲苯的生化降解反应速率远远超过甲苯在液膜中的扩散速率HJ。’叁、生物法处理有机废气的类型及应用根据微生物在处理工艺中的不同存在形式．有机废气生物法处理的类型可分为悬浮生长系统、固定膜生长系统、土地生长系统。一、鼍浮生长系统这种方法又称为生物吸收法。其基本流程是让有机废气通人吸收器与悬浮液充分删2l世纪可持续发展之环境保护(上卷)接触。悬浮液一般采用活性污泥悬浮液。它的吸收性能比清水高很多。