第八章生物法净化气态污染物
气态污染物的净化
实际上，这是一个可逆放热反应，因此降低反应温度和提高反应压力有利于反应的进行。能
加速SO2转化反应的催化剂很多，铂的活性最高，但价格昂贵且易中毒，一般不使用；Cr2O3、 Fe2O3等金属氧化物也具有一定的活性，但使用温度过高受到限制；只有以SiO2为载 体的V2O5价格便宜又不易中毒，且在最低温度下(500～550℃)活性最高，目前在硫酸生 产被广泛采用。
脱氢，以及含氟废气的治理。含水氧化铝在严格控制的升温条件下，加热脱水 便制成多孔结构的活性氧化铝，具有良好的机械强度。
（4）分子筛。分子筛被广泛用于废气治理中的脱硫、脱氮、含汞蒸气净化及 其他有害气体的吸附。它是一种人工合成沸石，具有立方晶体的硅酸盐， 属于离子型吸附剂。因其孔径整齐均匀，能选择性地吸附直径小于某个尺 寸的分子，故有很强的吸附选择性。由于分子筛内表面积大，因此吸附能 力较强。
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第二节 气态污染物的吸附净化方法
1. 吸附现象
吸附现象也分为物理吸附和化学吸附两种。物理吸附是由固体吸附剂分子与气体分子间的静电力或范德华 力引起的，两者之间不发生化学作用，是一种可逆过程。化学吸附是由于固体表面与被吸附分子间的化学 键力所引起，两者之间结合牢固，不易脱附，该吸附需要一定的活化能，故又称活化吸附。
脱硫效率≥90％，可同时脱硫脱硝，投资较低，副产物可用作肥料，无废渣排放，但运行电耗 高，运行成本还受到肥料市场的直接影响。
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（2）气相催化氧化法。
干式气相催化氧化已实际应用于有色金属冶炼和锅炉烟气脱硫。除尘净化后的含SO2烟气
进入催化转化器，在一定温度下通过催化剂作用，将SO2氧化为SO3，继而转化为硫酸加
一、含二氧化硫废气的治理技术
生物法处理有机废气(超详细)
生物法处理废气废气的生物处理是利用微生物的生命过程把废气中的气态污染物分解转化成少或甚至无害物质。
自然界中存在各种各样的微生物，几乎所有无机的和有机的污染物都能转化。
生物处理不需要再生和其他高级处理过程，与其他净化法相比，具有设备简单、能耗低、安全可靠、无二次污染等优点，但不能回收利用污染物质。
1.2.3.1 基本原理在适宜的环境条件下，微生物不断吸收营养物质，并按照自己的代谢方式进行新陈代谢活动。
废气中生物处理正是利用微生物新陈代谢过程中需要营养物质这一特点，把废气中的有害物质转化成简单的无机物如二氧化碳、水，以及细胞物质等。
1.2.3.2 微生物降解污染物的过程由于微生物将废气中的有害物质进行转化的过程在气相中难以进行，所以废气中气态污染物首先要经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体表面被微生物吸附降解。
按照Ottengraf 提出的生物膜理论，生物法净化处理工业废气一般要经历以下四个步骤（图1-1）。
1）废气中的污染物首先同水接触并溶解于水中（由气膜扩散进入液膜）；2）溶解于液膜中的污染物在浓度差的推动下进一步扩散到生物膜，进而被其中的微生物捕获并吸收；3）微生物将污染物转化为生物量、新陈代谢副产品或者C02、水等；4）生化反应产物0 0 2从生物膜表面脱附并反扩散进入气相本体，而1120 则被保持在生物膜内。
气态污染物的生物处理过程也是人类对自然过程的强化和工程控制，其过程的速率取决于：①气相向液固相的传质速率（与污染物的理化性质和反应器的结构等因素有关）;②能起降解作用的活性生物质量；③生物降解速率（与污染物的种类、生物生长环境条件、控制作用有关）。
表1-1 列出了各种气态污染物的生物降解效果。
填料固液混合层图1-1生物法净化工业废气的传质降解模型按照获取营养的方式不同，用于污染物生物降解的微生物有两大类：自养菌和异养菌。
自养菌可以在无有机碳和氧的条件下，以光和氨、硫化氢、硫和铁离子等的氧化获得必要的能量，而生长所需的碳则由二氧化碳通过卡尔文循环提供，因此它特别适合于无机物的转化。
新版第八章-污染环境的生物修复课件.ppt
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3、植物修复的特点
– 今年来的研究表明 ，植物修复是一个更经 济、更适于现场操作的去除环境污染物的技 术。植物具有庞大的叶冠和根系，在维持生 态环境的平衡中起着重要作用。植物修复适 用于大面积、低浓度的污染位点，不仅可以 环境的有机污染物，还可以去除重金属和放 射性元素。
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⑴、植物对环境中重金属的去除
• 植物对有机污染物的直接吸收作用 • 植物释放分泌物和酶 • 强化根区的矿化作用
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⑷、富营养化水体修复
• 富营养化水体 –水华和赤潮 –防治水体富营养化的对策： • 控制外源性营养物质的输入； • 减少内源性营养物质的负荷。
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– 防治水体富营养化的措施：
• 工程性措施：挖走底泥、水底深层曝气等；
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营养盐 空气
抽 水 井
地下水位
废水处理系统 污染区
注 水观 井测
井
生物修复原位处理方式示意图
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四、地下水生物修复工程技术
• 原位处理
– 特点：与土壤原位处理基本相同。
• 物理拦阻
– 指使用暂时的物理屏障以减缓并阻滞污 染物在地下水中的进一步迁移。
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• 地上处理
–又称抽取－处理技术，将受污染的 地下水从地下水层中抽取出来，在 地面上用一种或多种工艺处理之后， 再将水注入地层。
工程前期投入高
费用低
可与其它技术结合使用
需增加微生物监测项目
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4、生物修复与生物处理的异同
相同之处：都是利用微生物的降解作 用，也都是利用微生物的同化作用扩大 繁殖，并通过工程措施保持生物处理过 程有很高的效率，在处理特殊废物时都 需要驯化和筛选高效微生物。
废气处理 生物法
废气处理生物法
废气处理是指将产生的废气进行处理，去除污染物，以减少对环境的影响。
其中，生物法是一种利用微生物和生物化学反应来净化废气的处理方法。
生物法的原理是通过使用特定的微生物，将废气中的有机污染物转化为无害的物质。
这些微生物可以是自然界存在的，也可以是经过改良和选育的菌群。
在生物法中，废气首先经过预处理，去除其中的颗粒物、气态污染物等。
然后，废气会进入一个生物反应器，这个反应器内会有适宜生物生长和活动的环境。
微生物会利用废气中的有机污染物作为能源和营养源，通过酵解、氧化等过程将其转化为二氧化碳、水和其他无害物质。
最后，经过处理后的废气会被释放到大气中或经进一步处理后达到排放标准。
生物法相比于传统的物理或化学处理方法具有许多优点。
首先，它是一种相对低成本的处理方法，可以利用自然界中已经存在的微生物资源。
其次，生物法能够高效地去除有机污染物，处理效果稳定可靠。
此外，生物法还具有可持续性和环保性，不会产生二次污染物。
值得一提的是，生物法在处理某些特定的有机废气中表现出很高的选择性，能够实现高效的处理效果。
总之，生物法是一种有效的废气处理方法，通过利用微生物和生物化学反应将废气中的有机污染物转化为无害物质。
它具有低成本、高效、环保等诸多优点，应用广泛。
11气态污染物的治理-生物法
• 微生物滤池适用于处理肉类加工厂、 动物饲养场、污水处理厂和堆肥厂等 处产生的废气。
• 这类废气的主要特点是浓度不高，但 带有强烈的臭味。
滤料的选择
① 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。
优点：
• 滤料重量轻、空隙大、表面积大、废气 和介质接触时间短(几秒钟)，处理效率 高，同时滤料不需更换。
• 处理的浓度100mg/m3-5g/m3，流量550000m3/h。
废气生物处理的基本条件
• 主要有水分，养分、温度、氧气(有氧或无氧) 以及酸碱度等。
1．水 分 • 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
生物净化废气的方式 • 生物吸收方法
活性污泥法，微生 物悬浮液法
先把污染物从气相转移到水中，然后进行废水的微 生物处理。
• 生物过滤法
土壤法，堆肥 法
用附着在固体过滤材料表面的微生物来完成。
1、生物吸收
• 生物吸收装置一般由吸收器和生物反应器两部分组成， 吸收器和生物反应器分开设置。
• 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；
水分含量可保证氧与水分的供给。 50％-70％为适宜的含水量。 通常预处理需要加湿，防止滤料变干。
2．养 分
• 废气可为微生物提供一定的养分，VOCs可以提供 碳源和能源，但是需要适当补足其它养分。
• 不同的处理工艺对养分控制有差异，例如生物滴 滤池补充营养盐十分重要，但是堆肥生物滤池补 给营养盐的次数可以减少，一年补给二次即可。
第八章生物法净化气态污染物
第八章 生物法净化气态污染物
第八章 生物法净化气态污染物
废气的生物处理是利用微生物的生命过程把废 气中的气态污染物分解转化成少害甚至无害的物质。 自然界中存在各种各样的微生物，因而几乎所有无 机的和有机的污染物都能被转化。生物处理不需要 再生和其它高级处理过程，与其它净化法相比，具 有设备简单、能耗低、安全可靠、无二次污染等优 点，尤其在处理低浓度（<3mg/L）、生物降解性能 好的气态污染物时更显其经济性。
一、基本原理
净化步骤： ➢ 废气中的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）； ➢ 溶解于液膜中的污染物在浓度差的推动下进一
步扩散到生物膜，进而被其中的微生物捕获并 吸收； ➢ 微生物将污染物转化为生物量、新陈代谢副产 物或者二氧化碳和水； ➢ 生化反应产物CO2从生物膜表面脱附并反扩散 进入气相本体,而H2O 则被保持在生物膜内。
塑料 焦炭
易清洗，材料易得，价格便宜 价格便宜，材料易得，吸水性好，吸附力强
比土壤和泥炭堆肥贵
无吸附能力，比焦炭贵，生物降 解率低
生物降解率较低
二、温度
温度是微生物的重要环境因素。
根据对温度的依赖，微生物可分为： ➢低温性（<25℃） ➢中温性（25•～40℃） ➢高温性（>40℃）
微生物 温度／℃
例子 乙烷 二甲苯、苯乙烯 氯甲烷、五氯苯酚 甲苯 聚乙烯 二氧化硫、硫化氢 硫醇(RSH)
三、生物净化反应器
1.反应器分类
➢ 根据微生物的存在形式，分为悬浮生长系统和附着 生长系统；
➢ 根据液相是否流动以及微生物群落是否固定，可分 为三类：生物过滤器、生物洗涤器和生物滴滤器。
生物净化反应器类型和特点
废气处理中生物法的原理
废气处理中生物法的原理废气处理中的生物法是利用活性微生物来降解和转化废气中的有害物质，达到减少污染物排放的目的。
废气处理中的生物法一般包括生物过滤法、生物吸附法、生物膜法等。
首先，生物过滤法是一种利用生物碳源为能源，通过微生物的新陈代谢作用来降解和转化废气中的有机物、氨氮和其他有害成分的废气处理技术。
生物过滤器一般是由一层填料构成的，在填料的表面和内部定植有大量的微生物。
废气通过生物过滤器时，微生物利用废气中的有机物作为碳源进行代谢，并将有机物降解为水和二氧化碳等无害物质。
同时，微生物还可以利用氨氮进行硝化作用，将氨氮转化为硝酸盐形式，并进一步转化为氮气气体释放到大气中。
通过生物过滤法处理废气可以达到减少有机物和氨氮排放的目的。
其次，生物吸附法是一种利用微生物的吸附作用来去除废气中污染物的废气处理技术。
生物吸附剂一般是由具有高表面活性和较强吸附能力的微生物或其代谢物质构成的。
废气中的污染物在经过生物吸附剂时，会被微生物吸附并固定在生物吸附剂表面上。
通过微生物的代谢作用，污染物可以被降解和转化为无害物质。
生物吸附法处理废气的特点是对废气中的污染物具有较高的选择性和吸附能力，同时可以在较低的温度下进行。
再次，生物膜法是一种利用微生物附着在膜表面上形成生物膜，通过微生物的代谢作用来处理废气中的污染物的废气处理技术。
生物膜可以附着在膜的表面上或者由膜构成。
废气经过生物膜时，微生物利用废气中的有机物和其他有害物质作为能源和营养源进行代谢和生长，从而降解和转化废气中的污染物。
生物膜可以提供较大的活性微生物附着面积，增加微生物与废气中污染物的接触面积，进而提高处理效果。
综上所述，废气处理中的生物法利用微生物的吸附、降解和转化能力来处理废气中的污染物。
通过生物过滤法、生物吸附法和生物膜法等技术，可以有效地降低废气中的有机物、氨氮和其他有害成分排放，并达到减少环境污染、改善空气质量的目的。
生物法具有处理效果好、技术可靠、操作简单等优点，广泛应用于工业废气处理和生活废气处理等领域。
生物法处理有机废气(超详细)
生物法处理废气废气的生物处理是利用微生物的生命过程把废气中的气态污染物分解转化成少或甚至无害物质。
自然界中存在各种各样的微生物，几乎所有无机的和有机的污染物都能转化。
生物处理不需要再生和其他高级处理过程，与其他净化法相比，具有设备简单、能耗低、安全可靠、无二次污染等优点，但不能回收利用污染物质。
1.2.3.1基本原理在适宜的环境条件下，微生物不断吸收营养物质，并按照自己的代谢方式进行新陈代谢活动。
废气中生物处理正是利用微生物新陈代谢过程中需要营养物质这一特点，把废气中的有害物质转化成简单的无机物如二氧化碳、水，以及细胞物质等。
1.2.3.2微生物降解污染物的过程由于微生物将废气中的有害物质进行转化的过程在气相中难以进行，所以废气中气态污染物首先要经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体表面被微生物吸附降解。
按照Ottengraf提出的生物膜理论，生物法净化处理工业废气一般要经历以下四个步骤（图1-1)。
1)废气中的污染物首先同水接触并溶解于水中（由气膜扩散进入液膜)；2)溶解于液膜中的污染物在浓度差的推动下进一步扩散到生物膜，进而被其中的微生物捕获并吸收；3)微生物将污染物转化为生物量、新陈代谢副产品或者C02、水等；4)生化反应产物002从生物膜表面脱附并反扩散进入气相本体，而1120则被保持在生物膜内。
气态污染物的生物处理过程也是人类对自然过程的强化和工程控制，其过程的速率取决于：①气相向液固相的传质速率（与污染物的理化性质和反应器的结构等因素有关);②能起降解作用的活性生物质量；③生物降解速率（与污染物的种类、生物生长环境条件、控制作用有关)。
表1-1列出了各种气态污染物的生物降解效果。
填料固液混合层图1-1生物法净化工业废气的传质降解模型表1-1微生物对各种气态污染物的生物降解效果1.2.3.3废气生物处理的微生物按照获取营养的方式不同，用于污染物生物降解的微生物有两大类：自养菌和异养菌。
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类型 生物过滤器 生物洗涤器 生物滴滤器
微生物群落 固着 分散 固着
液相状态 静止 流动 静止
三、生物净化反应器
生物洗涤器 ➢ 利用由微生物、营
养物和水组成的微 生物吸收液处理废 气。 ➢ 适合于吸收可溶性 气态污染物。 ➢ 典型的形式有喷淋 塔、鼓泡塔及穿孔 板塔等生物洗涤器。
生物洗涤器
三、生物净化反应器
对较难 溶气体可采 用鼓泡塔、 多孔板式塔 等气液接触 时间长的吸 收设备。
生 物 过 滤 器
处理能力大；工艺简单；操
附着生长 系统
作简便；能耗低；投资少； 运行费用低；对水溶性低的 污染物有一定去除效率；适
合于去除恶臭类污染物。
污染气体的体积负荷低； 菌种繁殖
只适合于低浓度气体的处理； 代谢快，不
工艺过程无法控制；滤料中 会随流动相
易形成气体短路；滤床有一 流失，从而
定的寿命期限；过剩生物质 大大提高去
无法去除。
除效率。
生
化合物
生物降解效果
甲苯、二甲苯、甲醇、乙醇、丁醇、四氢呋喃、甲醛、乙 醛、丁酸、三甲胺
苯、丙酮、乙酸乙酯、苯酚、二甲基硫、噻吩、甲基硫醇、 二硫化碳、酰胺类、吡啶、乙腈、异腈类、氯酚
非常好 好
甲烷、戊烷、环己烷、乙醚、二氯甲烷 1,1,1-三氯甲烷
乙炔、异丁烯酸甲酯、异氰酸酯、三氯乙烯、四氯乙烯
较差 无 不明
大气污染控制工程
第八章 生物法净化气态污染物
第八章 生物法净化气态污染物
废气的生物处理是利用微生物的生命过程把废 气中的气态污染物分解转化成少害甚至无害的物质。 自然界中存在各种各样的微生物，因而几乎所有无 机的和有机的污染物都能被转化。生物处理不需要 再生和其它高级处理过程，与其它净化法相比，具 有设备简单、能耗低、安全可靠、无二次污染等优 点，尤其在处理低浓度（<3mg/L）、生物降解性能 好的气态污染物时更显其经济性。
二、废气生物处理的微生物
微生物种类：自养菌和异养菌
自养菌： ➢ 在无有机碳和氧的条件下，以光和氨、硫化氢、
硫和铁离子等的氧化获得必要的能量，由二氧 化碳通过卡尔文循环提供生长所需的碳。 ➢ 适合于无机物的转化。 ➢ 缺点：能量转换过程缓慢；生长速率也非常慢； 生物负荷不可能很大 ➢ 应用：用硝化、反硝化及硫化细菌等去除浓度 不太高的臭味气体硫化氢、氨。
三、生物净化反应器
三种类型的气态污染物生物净化装置优缺点比较
工艺 系统类别
优点
缺点
备注
生
操作控制弹性强；传质
物 洗 涤
悬浮生长 系统
好；适合于高浓度污染气体 的净化；操作稳定性好；便 于进行过程模拟；便于投加
器
营养物质。
投资费用高；运行费用
高；过剩生物质量可能较大； 需处理废水；吸收设备可能 会堵塞；系统压降较大，菌 种易随连续相流失；只适合 处理可溶性污染物。
一、基本原理
净化步骤： ➢ 废气中的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）； ➢ 溶解于液膜中的污染物在浓度差的推动下进一
步扩散到生物膜，进而被其中的微生物捕获并 吸收； ➢ 微生物将污染物转化为生物量、新陈代谢副产 物或者二氧化碳和水； ➢ 生化反应产物CO2从生物膜表面脱附并反扩散 进入气相本体,而H2O 则被保持在生物膜内。
例子 乙烷 二甲苯、苯乙烯 氯甲烷、五氯苯酚 甲苯 聚乙烯 二氧化硫、硫化氢 硫醇(RSH)
三、生物净化反应器
1.反应器分类
பைடு நூலகம்
➢ 根据微生物的存在形式，分为悬浮生长系统和附着 生长系统；
➢ 根据液相是否流动以及微生物群落是否固定，可分 为三类：生物过滤器、生物洗涤器和生物滴滤器。
生物净化反应器类型和特点
一、基本原理
生物法净化工业废气的传质降解模型
一、基本原理
净化速率影响因素：
➢ 气相向液固相的传质速率（与污染物的理化性 质和反应器的结构等因素有关）；
➢ 能起降解作用的活性生物质量；
➢ 生物降解速率（与污染物的种类、生物生长环 境条件、抑制作用等有关）。
一、基本原理
微生物对各种气态污染物的生物降解效果
二、废气生物处理的微生物
异养菌：
➢ 通过有机化合物的氧化来获取营养物和能量。 ➢ 适合进行有机物的转化。 ➢ 在适当的温度、酸碱度和有氧的条件下，该类
微生物能较快地完成污染物的降解。 ➢ 应用：降解有机物如乙醇、硫醇、酚、甲酚、
吲哚、脂肪酸、乙醛、胺等。
二、废气生物处理的微生物
微生物菌种的培养： ➢ 污泥驯化或纯培养：以一种物质为目标污染物
➢ 混合培养：复杂、多种污染成分的目标污染物
➢ 新的技术研究：改变外部环境条件(光照或化 学药剂)，诱发基因突变，生产优良菌株。利 用生物工程技术，对微生物基因(DNA)的剪切、 重组得到超级微生物,发展固定化微生物(酶) 技术等。
二、废气生物处理的微生物
用于大气污染控制的一些微生物菌属
微生物种类
生物过滤器 ➢ 用含有微生物的固体颗
粒吸收废气中的污染物， 然后微生物再将其转化 为无害物质。 ➢ 典型的有土壤、堆肥等 作为滤质，近来又有采 用工程材料如活性炭、 陶瓷或塑料等为滤料的 方法。
生物过滤器
三、生物净化反应器
生物滴滤器
生物滴滤器 ➢ 增设附着有微生物的填料，
在填料上方喷淋循环水， 通过循环液中微生物和滤 料表面微生物膜的作用将 污染物转化为无害物质。 ➢ 对高污染负荷的废气处理 效率高。 ➢ 滤料一般为陶瓷或塑料。
第八章 生物法净化气态污染物
本章学习内容： 废气生物处理原理 影响生物净化废气的主要因素 生物法净化废气的工艺及设计 生物净化法的应用
第一节 废气生物处理原理
基本原理 废气生物处理的微生物 生物净化反应器
一、基本原理
废气的生物处理是利用微生物新陈代谢过程 中需要营养物质这一特点，把废气中的有害物 质转化成简单的无机物如二氧化碳、水等，以 及细胞物质。
假单胞菌属 ( Pseudomonas)
诺卡氏菌属 ( Nocardia) 黄杆菌属 ( Flavobacterium)
放线菌 ( Actinomyces)
真菌 ( Fungi) 氧化亚铁硫杆菌 ( T. ferrooxidans) 氧化硫硫杆菌 ( T. thiooxidans)
目标污染物 小分子烃类 小分子芳香族化合物 氯代化合物 芳香族化合物 聚合高分子 无机硫化物 有机硫化物