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生物分解法
生物分解法是在已成熟的采用微生物处理废水
基础上发展起来的处理有机废气的方法 。通过附着
在多孔 、
潮湿介质上的活性微生物 ,用大气中低浓度
的有机废气为其生命活动的能源或养分 ,将其转化为
简单的无机物 (CO
2
、
H
2
O) 或细胞组成物质
[1 ]
。
按照荷兰学者 Ottengraf 提出的生物膜理论 ,生化
法处理有机废气主要经历 3 个步骤 : 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) ; ②溶解于液膜中的有机物成分在浓度差
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进入微生物体内的有机污染物在其
自身的代谢过程中作为能源和营养物质被分解 ,经生
物化学反应最终转化成为无害的化合物
[1～3 ]
。
近些年来国外研究者对生物分解法处理 VOCs
在动力学模型 、
微生物菌种的培养及工艺设备方面进
行了大量的研究工作 。通过对生物废气处理过程数
学模型的建立与计算 ,预测在给定条件下生物净化法
的处理效果 ,为设计和过程优化提供依据 。
Tang
[6 ]
研究了生物过滤器的吸附 、
微动力学 、
质
量传递和气体流线谱之间的相互作用 ,用开发出的数
学模型描述了生物过滤器的瞬间特性 ,实验研究和模
型分析结果均表明 ,过滤器的瞬间特性主要受过滤材
料的性质和运行条件影响 。
Okkerse 等
[7 ]
研究了生物滴滤池处理废气中生物
量累积和阻塞的问题 ,并利用二氯甲烷作为模拟污染
物质 ,获得了动力学模型 。
Hwang 等
[8 ]
研究了甲苯生物过滤法的动力学行
为 ,由于甲苯是不溶于水的气体污染物 ,所以可作为
模型化合物选用 ,有效性因素分析结果表明 ,生物过
滤非水溶性化合物 (如甲苯) 时 ,受系统质量传递影
响 ,不宜在气体流动速度较高的条件下操作 。
Abumaizar
[9 ]
用提出的稳态数学模型描述 (VOCs)
在生物过滤池中的去除动力学 ,在稳态条件下处理
苯 、
甲苯 、
乙苯和二甲苯 ,实验数据与模型预测比较结
果表明 ,粒状活性炭存在可提高堆肥生物过滤池对苯
系污染物的去除效率 。
郭静
[10 ]
对反应器中微生物的生长状况进行了分
析 ,发现被处理污染物的成分以及微环境条件不同 ,
将繁殖出不同的微生物种群 。对于水溶性好的污染
物 ,可利用适于在水中生存的细菌进行生物降解 。对
于难溶于水的污染物 ,可由真菌代替细菌进行生物降
解 。特别是对于某些有机物 ,真菌的降解能力高于细
菌 。
乔铁军
[ 11 ]
也进行了生物活性滤池中微生物的生
长研究 。结果表明 ,在活性滤池中微生物的生长速度
是不同的 ,异养细菌生长速度最快 ,亚硝化细菌次之 ,
硝化细菌最慢 。3 大微生物类群之间不存在明显的
竞争关系 ,而在各个类群内部之间则表现为对基质的
竞争关系 。
国内外研究者对污染物的处理设备强化和工艺
优化上进行了大量的研究 。
Ergas
[ 5 ]
设计的生物膜反应器生物质量浓度较
高 ,可克服传统生物过滤池的许多缺点 。
Smith
[ 12 ]
采用微生物过滤技术对甲苯废气进行处
理 ,发现处理效率达 77 % ,而持续时间可达 200 d 。
Sorial
[ 13 ]
在研究含有苯 、
甲苯 、
乙苯和二甲苯的废
气利用生物过滤技术处理过程中 ,发现 VOCs 处理效
率可达 88 %。
杨显万等
[ 14 ]
对低浓度挥发性有机废气长期工业
试验 结 果 表 明 , 生 物 法 对 甲 苯 质 量 浓 度 为 300 ～
400 mg/ m
3
的橡胶再生低浓度有机废气具有良好的净
化作用 ,净化效率可较长时间保持在 90 %左右 ,含有
甲苯的废气经生化处理后可实现达标排放 。
李国文
[ 15 ]
选取柱状活性炭为滤料 ,以甲苯为有
机废气代表物 ,采用生物过滤塔进行处理 ,降解效率
均大于 95 %。
尚巍等
[ 16 ]
用生物过滤塔处理 VOCs ,将填料在塔
外浸泡接种 ,排泥后装入塔内进行通气挂膜 ,由于挂
膜时间短 ,处理效果好 。
与传统的废气处理技术相比 ,生物处理技术具有
效果好 、
投资及运行费用低 、
安全性好 、
无 2 次污染 、
易于管理等优点
[ 1 、
4 ]
。但是为进一步工业应用 ,仍需
要解决工程实施中一些关键问题 ,如针对高浓度废气
和较难生物降解的物质 ,培养专属菌种 ,如何提高疏
水性或难降解废气的处理能力 ,如何改善生物滤料 、
填料的物理性能和使用寿命 ,如何实现自动控制 ,提
高对各运行参数的控制能力 ,降低维护费用和发生故
障的次数
[ 2 、
19 ]
。
—
2
7
—
化工时刊
2008
1Vol122 ,No. 3 化工纵横《Comments & Reviews in C1I1》