生物法处理挥发性有机废气VOCs的研究
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摘 要：对挥发性有机废气采用生物法进行处理，是最近几年研究出来的一种新型处理方式，而且优点较多，例如高效率、运营成本低、维护费用低、对环境不会造成二次污染、安全性较高等。目前，最常见的生物法处理挥发性有机废气有三种方法：生物过滤池、生物虑滴塔、生物洗涤器。本文通过说明这三种方法的使用步骤以及用图表的方式列出他们的优缺点，提出这三种方法的问题和发展方向。
关键词：生物法;挥发性;有机废气
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.19.017
常温下，饱和蒸气压大于70pa，沸点在260摄氏度以内的有机化合物称为挥发性有机物。挥发性有机物包括氨气、碳氢化合物、苯以及苯的衍生物等。一般情况，挥发性有机物气体会对人的身体健康和环境造成巨大的影响。部分挥发性有机物具有致癌的风险，包括氯乙烯、苯等。目前，会采用生物法、燃烧法、吸附法的方式对挥发性有机物进行处理，挥发性有机气体利用生物法进行处理时，其运营成本低、效果显著、不会对环境造成污染，在处理气量大、浓度低且生物降解性较好的废气时，优点会更显著一些。
1 生物法处理挥发性有机气体的工艺
微生物能够在适合其生存条件下，将挥发性有机物中的能源作为自己的营养物质，将有机物分解为二氧化碳和水，这就是生物法。利用生物法对挥发性有机物进行处理，已经有很多年的发展时间，但是目前国际上还是没有一个统一的理论。荷兰学者Ottengraf S P提出的生物膜理论在国际上比较受欢迎，而国内则是由孙配石提出的吸附生物酶理论。
生物法处理挥发性有机气体采用的设备为生物过滤池、生物虑滴塔和生物洗涤器三大部分，这些也是活性污泥处理工艺。其工艺大致为增湿器对挥发性气体进行润湿，有机废气通过附有生物膜的填料层时，有机废气里的污染物就能被生物膜上的微生物所分解。需要注意的是，生物过滤池中的液体是相对静止或流速很慢的，并且容器也要根据实际情况对过滤池中的液体进行补充、调节PH。
生物虑滴塔和生物过滤池的构造基本相同，区别是生物虑滴塔的液体是从上方的喷头喷洒出，降解功能很强。当挥发性有机气体进入生物虑滴塔时，已经和滤膜上的微生物接触并发生反应，达到净化气体的效果，气体流动过程中，通过塔顶来排除处理后的气体。
工艺 优点 缺点 适用条件生物过滤池 操作简便，十分简单，运营成本和维修成本低，对环境无污染，具有高效的处理能力 占地面积较大，废气流量低，无法对高浓度有机废气进行处理，无法对处理过程进行控制。 气量大、挥发性有机气体浓度较低。
生物虑滴塔 投资成本低，运营成本低，可对溶液中的PH进行调节，可添加营养物质，不容易造成堵塞。 操作难度相对较高，很难处理排量大的挥发性有机气体，处理设备需要较大的空间。 气量大、挥发性有机气体浓度低、在降解过程中产生酸性物质的挥发性有机气体。
生物洗涤器 处理过程可控制，对高浓度挥发性气体能进行转移，操作稳定，相对占地面积较小。 运行成本高，投资成本高、参与处理的设备较多，可能在处理过程中会造成堵塞。 气量小、浓度高、可溶性较高、具有缓慢的生物代谢速度。
2 国内外对生物法处理挥发性有机气体的研究
2.1 国外研究状况
美国的Pomeroy RD在1957年申请了一项专利，就是利用土壤处理硫化氢，原理也较为简单：用缓慢的速度把恶臭气体导入土壤，降低气体的浓度。目前，利用生物法对挥发性有机气体进行处理应普遍在西方和一些发达国家广泛使用，相对于一些落后的国家而言，这种技术发展是相对成熟的。目前，德国、荷兰和美国的生物滤池装置就已经达到了500多套。
Daekeun Kim在生物滤池装置中加入无机填料对甲苯进行处理，其去除率达到了99%。Estela Pagans采取城市固体肥料物和一些堆肥作为滤料，对同时去除氨气和挥发性有机化合物的效果进行研究，结果表明，当NH3的负荷在846～67100 mg/m3 h时，其平均去除率为94.7 %，而当V挥发性有机化合物的负荷在0.55～28.8 g [C]/m3 h时，其最大去除率为82 %。
2.2 国内研究状况
我国的各大高校和部分研究机构于20世纪90年代初开始对生物法处理挥发性有机气体进行研究。
汪群慧在生物虑滴塔中加入了特有的ZX02材料作为填充物，对生产青霉素药厂排除较多混合有机物（包括醋酸丁酯、正丁醇、苯乙酸等）进行处理时，去除率达到90%以上。
孙丽欣采用生物虑滴塔和冷却塔的方法对油烟进行处理，去除率达到75%，杨虹以沸石作为生物虑滴塔的填充物对味精厂造成的恶臭气体进行处理时，效果十分明显，能将臭气强度从5级降至0级。
3 生物法处理挥发性有机气体存在的不足和研究方向
对挥发性有机气体进行处理是一门新技术，但是其反应过程涉及到的范围较广，受到的影响因素较多且不明确，而且理论情况和实际情况依旧有所差距。许多问题已经严重阻碍了生物法处理挥发性有机气体这一门技术的发展，所以，如何解决这些成为当务之急。
（1）生物法只能对低浓度的挥发性气体进行处理，无法处理高浓度废气。（2）改善生物处理器中的填充物、滤料、性能能有效增加处理效率，延长使用寿命。（3）自动控制生物处理器，减小维护次数和维护费用。（4）选取能快速分解且对环境没有污染的菌种，缩短反应时间和净化时间，提高处理效率。
4 结语
随着社会的发展，各大工厂和企业排放出的有机废气越来越多，影响着人们的日常出行和生命安全。挥发性有机废气不仅仅会刺激人的感官，而且具有一定的毒性。政府和公民越来越重视环境的重要性，我国对有机废气的排放也更加严格，而且采用生物法对挥发性有机物进行处理，不会对环境造成二次污染，对人类没有副作用，并且操作简单、成本低，势必会有更广泛的应用前景。
参考文献：
[1]俞敏，陶佳，王家德.BTF系统处理兼氧池高浓度恶臭废气的工程应用[J].安全与环境学报，2017，7（04）：42-45.
[2]孙丽欣，王琨，李玉华等.生物滴滤法处理油煙有机污染物[J].哈尔滨工业大学学报，2016，38（12）：2081-2083.
[3]杨虹，徐晓军，史本章.生物滴滤器处理味精厂挥发性恶臭废气的试验研究[J].环境污染治理技术与设备，2015，6（06）：72-75.
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