1、第 8章 废气生物处理2016.11.12 环境生物技术 课件第 8章 废气生物处理本章内容8.1 废气生物处理原理8.2 废气生物处理工艺 8.3 废气生物处理的影响因素8.4 废气生物处理发展8.5 含硫废气的生物处理8.6 二氧化碳的生物处理8.7 NOX的生物处理 环境生物技术 课件8.1 废气生物处理原理气态无机化合物如 CO、 CO2等碳氧化合物，NO等氮氧化合物， SO2等硫氧化合物以及 H2S、 NH3等无机物；气态有机化合物如苯及其衍生物、酚及其衍生物、醇类、醛类、酮类、脂肪酸类等有机物。 环境生物技术 课件8.1.1 概述随着有机合成工业和石油化学工业的迅速发展，进入大气的
2、化合物越来越多，这类气态物质往往带有 恶臭 ，且具有一定毒性，产生致癌、致畸、致突变的 “ 三致 ” 效应 。因此， 废气治理是大气污染控制过程中的一个重要环节。生物法处理废气 的工业应用 最早始于美国 ， 1957年 Pomeroy RD申请了利用土壤过滤装置处理硫化氢的专利，并在美国加州的污水厂成功建立起第一套土壤生物过滤装置；进入 20世纪 80年代后，废气生物处理技术在 欧洲 有了较快的发展，其应用领域也由硫化氢等恶臭废气扩展到控制挥发性有机化合物 (volatile organic compounds， VOCs)和其他有毒污染物废气；进入 21世纪，由于该技术本身具有的经济方面的优
3、势和巨大的应用潜力，关于其基础和应用研究依然非常活跃。 环境生物技术 课件8.1.1 概述生物法净化废气主要是利用微生物将废气中有机污染物及恶臭物质降解及转化为无害或低毒类物质 。同常规的处理方法相比，生物净化法具有设备简单、处理效果好、无二次污染、安全性好、投资运行费用低、易于管理等优点，尤其在处理低浓度、生物可降解性好的气态污染物时显得更加经济可行。 环境生物技术 课件8.1.2 废气生物净化原理在废气的生物净化过程中，气态污染物首先要从气相转移到液 相或固相表面的液膜中，然后才能被液相或固相表面的微生物吸附并降解。荷兰科学家 Ottengraf等在 Jennings的数学模型基础上进一步
4、提出了目前世界上影响较大的 生物膜理论 (图 8-1)， 该 理论观点 认为 废气生物净化一般要经历以下几个步骤 ： 废气中的污染物首先同水吸收剂或吸附剂接触并溶解 (吸附 )于吸收剂或吸附剂中 (即 由气膜扩散进 入 液膜或固相 )； 溶解于液膜中 (或吸附与固相 )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 (CO2)和水 (H2O)； 反应产物 CO2从生物膜表面脱附并反扩散 进入气相 ，而 H2O则被保持在生物膜内。 环境生物技术 课件8.1.2 废气生物净化原理废气生物净化过程是人类对自然过
5、程的强化和工程控制，其过程速率取决于： 气相向液相、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 )。其中，传质速率和生物降解速率决定了废气生物净化的整体处理效果。 环境生物技术 课件8.1.3 废气生物处理的微生物不同的气态污染物都有其特定的适宜处理的微生物群落，能进行气态污染物降解的微生物可分为 自养菌和异养菌 两类。自养菌 可以在无有机碳和氧的条件下，利用光能氧化氨、硫化氢、铁离子等获得必要能量，生长所需的碳则由 CO2、 CO、 CO3-中的碳素提供，它特别适合于无机
6、物的转化。但是由于自养菌的新陈代谢活动较慢，导致其生长速率也非常慢，在浓度不高的脱臭场合仍然有一定的使用价值，如采 用硝化、反硝化及硫酸菌等去除浓度不高的臭味气体 NH3、 H2S等。异养菌 是通过有机化合物的氧化代谢来获得营养物质和能量，在适当的温度、 pH值和氧条件下，它们能较快地完成污染物的降解。因此，这类微生物 多用于有机废气的净化处理 。目前适合生物处理的气态有机污染物主要有 乙醇、硫醇、酚、甲酚、脂肪酸、乙醛、酮和氨 等。 环境生物技术 课件8.1.3 废气生物处理的微生物微生物对有机物不仅有独立的氧化作用，而且还有协同氧化作用 (共代谢 ) 。例如，以甲苯作为唯一碳源的微生物，当
7、有其他碳源存在时对甲苯的降解速率比单一甲苯存在时要快。同废水生物处理一样，不同的待处理成分都有特定合适的微生物群落，在某些情况下，起净化作用的多种微生物在相同条件下均可正常繁殖。因此在一套装置内可同时处理含多种成分的气体。表 8-1是已经筛选到的针对一些典型气态污染物的降解菌种。 环境生物技术 课件8.1.3 废气生物处理的微生物通常，用于接种的微生物菌种可以是活性污泥，也可以是专门驯化培养的纯种微生物或人为构建的复合微生物菌群。 针对较难生物降解的物质，选育优异菌种并优化其生存条件是前废气生物净化的主要研究方向之一。真菌是典型的气生型微生物，具有较大的比表面积，对干燥环境或强酸环境具有较强的耐受能力，因此 真菌有可能成为废气生物处理过程中更具有广阔前景的菌类 ， 尤其是对于疏水性 VOC s表现出更好的去除效果 。基于菌种的代谢特性，人为构建生态结构合理的复合微生物菌群，对缩短反应器的启动周期、提高接种微生物的竞争性和保持反应器持续高效性具有重要意义。此外 ， 为了提高筛选到菌株的降解性能，利用现代生物技术改造目的微生物也是提高废气生物净化效率的一个途径。 环境生物技术 课件
