废气的生物处理技术

第二节 废气生物处理的方法
废气处理方法： ①理化法：吸附、吸收、氧化、等离子体转 化法等。工艺或设备较复杂，运行费用较 高。 ②生物法：植物净化和微生物净化法。具有 处理效率较高、适应性较广、工艺较简单 以及费用较省等优点。物吸收池 生物洗涤池 生物滴滤池 生物过滤池
适宜处理的污染气体应具有的特点：
水溶性强 主要有无机物如H2S和NH3等、醇类、 醛类、酮类以及简单芳烃(如BTEX) 等有机物。
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2.
易降解 分子被吸附在生物膜上必需被降解， 否则将导致污染物浓度增高，毒害生 物膜或影响传质，降低生物滤器效率， 或使处理完全失败。
第二节 废气生物处理的工艺
据文献报道 [77]，分解硫及硫化物的细菌 有多种，其中以氧化硫和硫化物获得能 源的细菌主要是硫杆菌属和硫磺菌属。

至今发现的脱硫微生物有十几种：如氧化 亚铁硫杆菌、氧化硫杆菌、酸热硫化亚菌、 光合硫细菌及真菌等。 自然界中存在的脱硫细菌多为化能自养型 微生物。

生物法脱除H2S反应的机理探讨
第一节 废气生物处理的原理

微生物转化废气中的有害物质在气相中难以进
行，所以气态污染物首先要经历由气相转移到
液相或固体表面的液膜中的传质过程，然后污
染物才在液相或固相表面被微生物吸附降解。
能进行气态污染物降解的微生物：

自养菌 靠硫化氢、硫和铁离子及氨的氧化获得
能量，其生存所必需的碳由二氧化碳提供。适 于进行无机物转化，但由于新陈代谢活动较慢， 其生物负荷不可能很大。但在浓度不太高的脱 臭场合还是采用了硝化菌、反硝化菌及硫酸菌 等来转化硫化氢及氨。

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2.
① ②
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
生物洗涤器
生物洗涤装置一般由洗涤器和生物反应器 两部分组成，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；
（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。
用于生物降解H2S的微生物

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。

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25OC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。 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。


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。
2.填充物的特性研究

填充物的比表面积、孔隙率等直接影响着反应 器的生物量以及整个填充床的压降及填充床时 易堵塞等问题。更重要的是，填充物对液/固传 质分配系数有较大影响。同时，填料的使用寿 命也直接影响整个装置的运行费用，因此，填 料特性研究可以改善反应器运行状况、节省运 行费用。
3.动态负荷研究
几种生物技术的比较与具体应用条件
5.现存问题及主要研究方向

废气生物处理是一项新技术，影响因素多 而复杂，许多问题需要进一步探讨和解决， 大致有如下几个方面:
1.反应动力学模式研究

反应动力学即研究污染物降解速率以及微 生物增长率与污染物浓度、生物量等因素 之间的定量关系，而这些关系直接决定着 降解速率与污染物的去除效率。通过反应 机理的研究，可以找出决定反应速度的内 在依据，有效的控制和调节反应速度，最 终提高污染物的净化效率。

例如氧化硫硫杆菌最适pH为2.6~2.8，最 低为pH1.0，最高为pH4.0~6.0。
针对有机堆肥臭气去除的生物滤池
三种生物净化系统的比较

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。
生物降解H2S的过程可以归纳为以下几个步骤进行： （1）H2S气体与水接触，溶于水，由气相转移至液相 （2）溶于水的H2S被微生物吸附或吸收在生物体内，当溶 液流经填料表面时，溶解在水中的 H 2 S 被栖息在填料上 的生物所吸附，由液相转移到生物。 （3）H2S被微生物氧化分解，在转化过程中产生能量，为 微生物的生长与繁殖提供了能源，使 H 2 S 的转化持续进 行。
①
2、填料湿度



微生物生命活动的必要成分； 吸收废气的溶剂。 采用土壤或堆肥等固态处理系统时，适 宜的水分含量可保证氧与水分的供给。 40％~60％为适宜的含水量。 通常预处理需要加湿，防止滤料变干。
3．温 度
废气生物处理多用中温条件(25～35℃)， 少用高温。 土壤或堆肥处理废气时通常采用自然温度， 如果微生物分解基质放热造成温度过高则 需采取降温措施。
2.

3.


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、二氧化氯等。
4、污染少 生物处理的产物是生物量，很容易处理。 5、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。

3．生物滤池（微生物过滤工艺）
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。
生物滤池流程图
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。

生物滤池所用的过滤介质：
收剂的水被再生复原，继而再用以溶解新的废
气成分。
3.生物降解过程
进入微生物细胞的污染物作为微生物 生命活动的能源或养分被分解和利用，从 而使污染物得以去除。
废气生物处理原理图

烃类和其它有机物成分被氧化分解为CO2 和H2O，含硫还原性成分被氧化为S， SO42-，含氮成分被氧化分解成NH3，NO2和NO3-等。

4．氧气
废气处理多用异养型好氧微生物； 氧的供给量与供给方式对处理效率的影响 很大，微生物数量、基质浓度和温度等因 素也会影响供氧。 少数厌氧条件，例如着色菌处理硫化氢， 则需控制无氧条件，以氨气取代反应系统 的氧气。

5、酸碱度

以中性或微碱性（7-8）为宜。

废气生物处理中的细菌多数适应于中性至微 碱性环境，只有少数种类对酸碱度要求比较 特殊，

③一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；
④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—起共培养。

有机废气的生物处理装置主要有生物洗涤 器、生物滤池和生物滴滤池，其中生物滴 滤池应用最为广泛。
传统H2S处理常用的物化方法
吸收法：物理溶剂吸收、化学溶剂吸收。 吸附法：可再生、不可再生吸附。 氧化法：干法氧化、湿法氧化。 分解法：热分解法、微波技术分解。
生物法脱臭的主要特点
（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。
土壤滤池 堆肥滤池 人工合成材料

影响生物滤池性能的因素
1、填料选择
堆肥 原料常用污水处理厂污泥、有机垃圾和 畜粪以及植物凋落物。须筛选，滤层要均匀、 疏松，空隙率>40％，滤料须保持湿润，滤层 含水量不低于40％，但不能有积水。滤层保 持适当的温度。 ② 土壤 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％， ③ 草炭 其通气性能良好，适于微生物生长，除 臭效果比用土壤好。

生物洗涤器流程图

优点：设备少，操作简单，投资运行费用 低，VOCs去除效率高。 缺点：反应条件较难控制，占地面积大， 基质浓度高时，生物量增长快易堵塞滤料， 影响传质效果。

生物洗涤装置
2．生物滴滤塔

在生物滴滤塔内充满惰性填料, 微生物在 填料表面附着生长并形成生物膜。
气相主体经传输进入微生物膜后，生物膜 中微生物以有机废气为碳源和能源, 以在 循环液中的营养物质为氮源, 进行生命活 动。 代谢产物通过扩散作用外排。

目前，大多数实际生产的尾气均是非常态 负荷气流，气量与浓度都处在时刻的变化 过程中，因此，模拟动态负荷可解决一系 列实际运用中碰到的问题。
4.高效优势菌种的筛选

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。