环境生物技术第四章精选文档.ppt

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1、环境生物技术第四章本讲稿第一页，共二十六页一、废气的处理方法一、废气的处理方法 废气的处理方法有物理、化学和生物的方法废气的处理方法有物理、化学和生物的方法:物理法物理法:吸附法（活性炭吸附）、稀释扩散法（烟囱）、吸附法（活性炭吸附）、稀释扩散法（烟囱）、吸收、氧化及等离子体转化等。吸收、氧化及等离子体转化等。化学法：燃烧法、臭氧氧化、催化氧化、酸碱吸收法。化学法：燃烧法、臭氧氧化、催化氧化、酸碱吸收法。生物法是最经济有效的方法。生物法是最经济有效的方法。生物净化有植物净化法和生物净化有植物净化法和微生物净化法。植物净化法就是利用植物吸收和转化大微生物净化法。植物净化法就是利用植物吸收和转化大

2、气中的污染物，包括二氧化碳，放出氧气清洁空气。气中的污染物，包括二氧化碳，放出氧气清洁空气。本讲稿第二页，共二十六页二、大气污染物的微生物处理二、大气污染物的微生物处理指利用微生物的生物化学作用，将有机成分作指利用微生物的生物化学作用，将有机成分作为碳源和能源，并将其分解为为碳源和能源，并将其分解为CO2和和H2O使大使大气污染物分解，转化为无害或少害物质。气污染物分解，转化为无害或少害物质。目前主要用来净化有机污染物特别是脱除目前主要用来净化有机污染物特别是脱除臭味。臭味。本讲稿第三页，共二十六页三、废气微生物处理的特点三、废气微生物处理的特点 （1）能耗低、不消耗有用的原料，能耗低、不消耗

3、有用的原料，费用低。费用低。（2）设备简单、维护管理方便。）设备简单、维护管理方便。（3）减减少少甚甚至至无无二二次次污污染染问问题题。微微生生物物分分解速度快、效率高、稳定。解速度快、效率高、稳定。（4）可与废水处理一并进行。）可与废水处理一并进行。本讲稿第四页，共二十六页n德国在德国在20世纪世纪80年代后期应用生物净化技术处理年代后期应用生物净化技术处理VOCs取得成功。在荷兰、日本、瑞士、美国、澳大利取得成功。在荷兰、日本、瑞士、美国、澳大利亚等国家亚等国家,生物净化技术均得到了广泛应用。生物净化生物净化技术均得到了广泛应用。生物净化法处理有机废气是在微生物处理废水方法基础上发展法处理

4、有机废气是在微生物处理废水方法基础上发展起来的起来的本讲稿第五页，共二十六页n四、废气生物处理的原理四、废气生物处理的原理生物处理的前体条件：溶于水的，可以生物降解的，对生物处理的前体条件：溶于水的，可以生物降解的，对微生物生长没有抑制作用的。微生物生长没有抑制作用的。污染物污染物气体与水接触气体与水接触,由气相转入液相或固相表面的液膜由气相转入液相或固相表面的液膜中；中；污染物在液相或固相表面污染物在液相或固相表面被微生物吸附或吸收在生物体被微生物吸附或吸收在生物体内，当溶液流经填料表面时，溶解在水中的气态污染物内，当溶液流经填料表面时，溶解在水中的气态污染物被栖息在填料上的生物所吸附，由液

5、相转移到生物相，被栖息在填料上的生物所吸附，由液相转移到生物相，此阶段遵循一般生物化学反应速度。此阶段遵循一般生物化学反应速度。传质速率取决于填料表面的物理性质、挥发性物质的性传质速率取决于填料表面的物理性质、挥发性物质的性质及浓度。技术开发主要强化传质和控制有利于转化的质及浓度。技术开发主要强化传质和控制有利于转化的反应过程。反应过程。本讲稿第六页，共二十六页五、主要影响因素五、主要影响因素1、湿度、湿度n 生物滤池中，填料生物滤池中，填料/生物固体水分的最佳含量为生物固体水分的最佳含量为40%-60%。n湿度太高时，水分充满滤料的孔隙，减少了气体停留时间，湿度太高时，水分充满滤料的孔隙，减

6、少了气体停留时间，增加阻力；气液界面减少，降低了氧的传递增加阻力；气液界面减少，降低了氧的传递。n太低时，滤层老化，微生物活性降低，填料干燥、开裂，太低时，滤层老化，微生物活性降低，填料干燥、开裂，气体短流。气体短流。n间歇喷洒保湿度或在进气中喷水。间歇喷洒保湿度或在进气中喷水。2、温度：微生物的代谢，溶解度、温度：微生物的代谢，溶解度本讲稿第七页，共二十六页五、主要影响因素五、主要影响因素3、pH 生物反应器水相生物反应器水相pH 6-9，降解含氯、氮、硫的化合物时，降解含氯、氮、硫的化合物时，会有酸的积累。可在液相中加碱或加缓会有酸的积累。可在液相中加碱或加缓 冲物质调节。冲物质调节。4、

7、其他因素、其他因素 污泥浓度、溶解氧、营养盐等。污泥浓度、溶解氧、营养盐等。本讲稿第八页，共二十六页（一）含硫恶臭污染物的净化（一）含硫恶臭污染物的净化 如如H2S、甲硫醇、二甲基硫醚、二甲基二硫醚和、甲硫醇、二甲基硫醚、二甲基二硫醚和二甲基亚矾等。有许多细菌能对含硫恶臭污染物进二甲基亚矾等。有许多细菌能对含硫恶臭污染物进行净化。行净化。主要是硫杆菌属和硫磺菌属。主要是硫杆菌属和硫磺菌属。v 六、应用及工艺六、应用及工艺本讲稿第九页，共二十六页（二）微生物对无机废气的处理（二）微生物对无机废气的处理n适合于微生物处理的无机废气污染组分主要有：氨和适合于微生物处理的无机废气污染组分主要有：氨和硫

8、化氢、硫化氢、SO2和和NOx。n将将NHNH3 3溶于水中成溶于水中成NHNH4 4+，通入生物滴滤池，利用硝化作，通入生物滴滤池，利用硝化作用将其氧化成用将其氧化成NONO2 2-和和NONO3 3-。nSO2先吸附并与先吸附并与NaOH反应转化成亚硫酸盐，再由硫酸还反应转化成亚硫酸盐，再由硫酸还原菌将其转化为原菌将其转化为H2S,最后用硫醚杆菌将最后用硫醚杆菌将H2S转化为元素硫。转化为元素硫。本讲稿第十页，共二十六页（二）微生物对无机废气的处理（二）微生物对无机废气的处理nNOx先与水接触溶于水形成先与水接触溶于水形成NO3-,然后进行反硝化。然后进行反硝化。用于生物净化用于生物净化N

9、Ox的脱氮菌有异养菌和自养菌。用自的脱氮菌有异养菌和自养菌。用自养型脱氮硫杆菌在厌氧条件下以二氧化碳作碳源，硫养型脱氮硫杆菌在厌氧条件下以二氧化碳作碳源，硫代硫酸盐作能源进行生物脱代硫酸盐作能源进行生物脱NOx，效果良好。，效果良好。本讲稿第十一页，共二十六页（三）微生物对有机废气的处理（三）微生物对有机废气的处理n生物过滤法生物过滤法n生物吸收法生物吸收法n生物滴滤法生物滴滤法本讲稿第十二页，共二十六页1.生物过滤法生物过滤法n原理：气体经过去尘增湿或降温等预处理工艺后原理：气体经过去尘增湿或降温等预处理工艺后,从从滤床底部由下向上穿过填料层，污染物从气相转移到生物滤床底部由下向上穿过填料层

10、，污染物从气相转移到生物膜表面，被微生物吸收转化分解，得到净化。膜表面，被微生物吸收转化分解，得到净化。本讲稿第十三页，共二十六页因素：因素：n滤料应考虑的因素主要包括多孔、适宜微生物生长、对水分滤料应考虑的因素主要包括多孔、适宜微生物生长、对水分的保持能力较强等的保持能力较强等,通常选用通常选用堆肥、土壤、泥炭、活性炭堆肥、土壤、泥炭、活性炭等等n湿度控制不当时过滤床容易干燥、开裂湿度控制不当时过滤床容易干燥、开裂,造成气流短路造成气流短路npH pH 值调节不当时容易造成微生物数量下降值调节不当时容易造成微生物数量下降.n控制控制pHpH值的方法是在装填填料时投配适当固体缓冲剂值的方法是在

11、装填填料时投配适当固体缓冲剂,缓冲剂耗缓冲剂耗尽后需要更新尽后需要更新,或者对滤料进行再生或者对滤料进行再生.本讲稿第十四页，共二十六页水水泵泵湿度调节湿度调节布气管道布气管道本讲稿第十五页，共二十六页应用：应用：n比其他气态有机污染物控制技术低。比其他气态有机污染物控制技术低。n德国和荷兰已有德国和荷兰已有500 多座生物滤池投入应用多座生物滤池投入应用,它们它们n中的大多数用于家禽和食品加工工业。近几年已逐渐用中的大多数用于家禽和食品加工工业。近几年已逐渐用于化学工业产生的难降解恶臭物质的处理。采用该法处于化学工业产生的难降解恶臭物质的处理。采用该法处理理H2S 气体、甲醛和氨、有机污染物

12、、脂肪类碳氢化合物等气体、甲醛和氨、有机污染物、脂肪类碳氢化合物等都取得了显著的效果。都取得了显著的效果。本讲稿第十六页，共二十六页n1992年年,美国某聚合物生产厂采用单床开放式生物过滤美国某聚合物生产厂采用单床开放式生物过滤器处理排放流量约为器处理排放流量约为35 000 m3/h的废气的废气,废气中废气中VOCs质量浓度为质量浓度为400700 mg/m3,主要污染物为乙主要污染物为乙醇醇,还含有醛类和醚类。处理温度为还含有醛类和醚类。处理温度为3035,废气在废气在生物过滤器中的停留时间约为生物过滤器中的停留时间约为100 s。过滤材料为堆。过滤材料为堆肥与木屑的混合物肥与木屑的混合物

13、,将含水量控制在将含水量控制在50%70%。VOCs去除率为去除率为90%95%本讲稿第十七页，共二十六页n中国在生物过滤处理领域内的研究及应还处于起步阶段中国在生物过滤处理领域内的研究及应还处于起步阶段,仅同济大学、昆明理工大学等高等院校进行了初步研究。仅同济大学、昆明理工大学等高等院校进行了初步研究。本讲稿第十八页，共二十六页2.微生物吸收法（微生物吸收法（Microorganism Absorption）也叫生物洗涤法也叫生物洗涤法原理：利用微生物、营养物和水组成的混合液吸收原理：利用微生物、营养物和水组成的混合液吸收废气中废气中可溶性可溶性的气态污染物，吸收了废气的微生物的气态污染物，

14、吸收了废气的微生物混合液再进行好氧处理，降解污染物，经处理后的混合液再进行好氧处理，降解污染物，经处理后的微生物吸收液再循环使用。适合于处理可溶性的气微生物吸收液再循环使用。适合于处理可溶性的气态污染物。态污染物。工艺和装置：工艺和装置：废气吸收段废气吸收段和和悬浮液再生段悬浮液再生段两部分组两部分组成。由吸收设备（物理溶解过程）和再生反应器成。由吸收设备（物理溶解过程）和再生反应器（生物处理过程）两部分组成。停留时间不同。两（生物处理过程）两部分组成。停留时间不同。两个独立单元中进行。个独立单元中进行。本讲稿第十九页，共二十六页 微生物吸收法工艺流程微生物吸收法工艺流程悬悬浮浮液液再生反应池

15、再生反应池吸吸收收室室本讲稿第二十页，共二十六页n吸收设备采用喷淋塔或鼓泡塔。吸收设备采用喷淋塔或鼓泡塔。n一般来说一般来说,气相阻力较大时采用喷啉法气相阻力较大时采用喷啉法,液相阻力较大液相阻力较大时采用鼓泡法。时采用鼓泡法。n喷淋法废气自反应器下部进入，微生物悬浮液（循环喷淋法废气自反应器下部进入，微生物悬浮液（循环液）自吸收器顶部喷淋而下，废气与生物悬浮液在吸液）自吸收器顶部喷淋而下，废气与生物悬浮液在吸收器内充分接触，便于废气中的污染物转入液相。废收器内充分接触，便于废气中的污染物转入液相。废气净化后从反应器上部排出。吸收了废气污染成分的气净化后从反应器上部排出。吸收了废气污染成分的悬

16、浮液流入再生反应器，在好氧条件下经微生物的氧悬浮液流入再生反应器，在好氧条件下经微生物的氧化用，转变成简单的物质。化用，转变成简单的物质。n鼓泡法将废气作为曝气空气送入吸收室。鼓泡法将废气作为曝气空气送入吸收室。本讲稿第二十一页，共二十六页3.生物滴滤法生物滴滤法与生物滤池法的不同特点：与生物滤池法的不同特点：n填料不同：粗碎石、塑料蜂窝状填料、塑料波纹板填料不同：粗碎石、塑料蜂窝状填料、塑料波纹板填料、陶瓷、木炭等。属于填料、陶瓷、木炭等。属于惰性填料惰性填料，不具吸水性。，不具吸水性。n回流水进行循环喷淋：回流水由生物滴滤池上部喷回流水进行循环喷淋：回流水由生物滴滤池上部喷到填料层上，并沿

17、生物膜滴流而下。到填料层上，并沿生物膜滴流而下。n操作调件易于控制：操作调件易于控制：pHpH、氮磷营养元素等也可通、氮磷营养元素等也可通过回流水调节或添加。过回流水调节或添加。本讲稿第二十二页，共二十六页生物滴滤法生物滴滤法循循环环液液有机废气有机废气本讲稿第二十三页，共二十六页本讲稿第二十四页，共二十六页生物法工艺比较生物法工艺比较本讲稿第二十五页，共二十六页生物法工艺比较生物法工艺比较n气量大且气量大且VOCsVOCs浓度低的废气采用生物过滤池系统处理较浓度低的废气采用生物过滤池系统处理较好好,n生物吸收法适用于处理气量较小、生物吸收法适用于处理气量较小、VOCsVOCs浓度较高且水溶浓度较高且水溶性较大的有机废气性较大的有机废气,如屠宰场、食品加工厂、堆肥厂、如屠宰场、食品加工厂、堆肥厂、污水处理厂等的脱臭处理。污水处理厂等的脱臭处理。n负荷较高且污染物降解后会产生酸性物质的废气采用生负荷较高且污染物降解后会产生酸性物质的废气采用生物滴滤池系统处理较好。物滴滤池系统处理较好。本讲稿第二十六页，共二十六页