生物滴滤净化VOCs进展.doc

1 生物滴滤净化 VOCs 进展摘要:生物滴滤净化挥发性有机污染物技术是近年来发展起来的一项新技术。介绍了生物滴滤技术的研究现状, 包括净化机理, 可以净化的污染物, 起降解作用的微生物和它们需要的环境条件, 及生物滴滤模型。目前生物滴滤技术在以下几方面需要完善和发展:提高微生物的降解能力, 改进生物滴滤填料,完善生物滴滤模型和开展实际废气的应用研究。关键词:生物滴滤挥发性有机物生物净化 1 引言蕌挥发性有机化合物(pounds) ,简称 VOCs , 是指在常压下沸点低于 260 ℃或室温时饱和蒸气压大于 71Pa 的有机化合物。 VOCs 的种类很多, 其中常见同时也排放量较大的是用于工业溶剂的芳香烃、醇类、酯类和醛 2 类。多数 VOCs 有毒、有恶臭, 部分 VOCs 有致癌性; VOC s 在光照下可引发光化学烟雾; 卤代烃类 VOC s 会破坏臭氧层。因此,世界各国都通过立法不断限制 VOCs 的排放量。蕌在众多 VOCs 的净化方法中,生物法具有良好的净化效果, 优越的经济性、可靠的安全性、天然的环境相容性, 近年来在净化挥发性有机废气污染方面的研究和应用日趋活跃。生物滴滤器是近年来研究最为活跃的一种净化设备形式。与生物过滤不同的是, 生物滴滤器通常由不含生物质的惰性填料床构成, 其顶部设有喷淋装置用以控制过滤床层的湿度, 同时还能通过向喷淋液中加入营养盐和缓冲物质创造适宜微生物生长繁殖的环境。因此生物滴滤器具有净化效率高、操作弹性较强等特点, 适合处理污染负荷相对较高的非亲水性 VOCs 污染物, 也适合处理卤代烃类降解过程产酸的污染物。 2 目前的发展状况 生物滴滤过程的机理生物滴滤的实质是通过微生物的生理活动,将有机物分解转化的过程。在这一点上与生物法处理废水是一致的, 3 但由于微生物不能在气体中正常生活, 因此, 污染物必然有一个从气相到液相或固相的传质过程。通常把生物滴滤净化看成是吸收过程或吸附过程和生物降解的结合。现有的净化机理研究多数是通过宏观过程来推测, 缺乏从微观入手的研究。 VOCs 的性质蕌待处理对象本身的性质对工艺过程中的传质与生物净化有影响。水溶解性好、易生物降解的 VOCs ,净化效率和消除能力都比较高;水溶解性差的 VOCs ,从理论上说会遇到传质能力的限制, 但实际的研究表明: 即使甲苯等不溶于水的物质,仍然可以达到很高的净化效率和消除负荷。可降解性对生物滴滤净化也有重要影响, 尤其是对微生物有毒的物质, 如苯酚等, 这类物质在设备内的浓度过高将对整个净化系统造成致命的影响。通常对于难生物降解或对微生物有毒的物质, 需要采用专门驯化培养的菌种来净化, 而且要比较严格的控制负荷。 起降解作用的微生物蕌生物滴滤器主要是利用异养微生物的代谢过程来去除 4 污染物的, 微生物的量和活性对生物净化过程有决定性的影响。生物滴滤器内的生物相主要由细菌组成, 也含有放线菌和真菌,在净化芳香烃类的生物滴滤器中常见的细菌有 Pseudomonasputida( 恶 臭假单胞菌)、 Pseudomonasaeruginosa( 铜 绿假单胞菌)、 Pseudomonasfluorescens( 荧光假单胞菌) 等等。蕌通常生物滴滤设备的启动一般是用活性污泥等进行接种, 然后逐步驯化适宜的混合菌种; 而对于那些难降解物质, 则需要接种专门的菌种。近年来,有学者〔 1~3 〕认为生物净化器内存在微生物生态系统, 含有降解污染物的微生物和大量的其它非直接降解污染物的微生物种群构成, 并提出构筑食物链来维持净化器内生物生态平衡的观点。 环境因素对微生物的影响蕌温度对生物净化器内的传质和生物降解过程都有着重要的作用。微生物净化有机废气过程取决于一些嗜中温性菌及部分嗜高温性菌的生命活动, 温度升高有利于生物的降解代谢过程, 但会影响污染物的气液分配系数, 还会加速水份的蒸发。 Deeb 〔4〕进行的 BETX 降解研究结果表明 35℃时的降解速率最高。而 Yanick 的研究表明〔 5〕,高温下(50 ℃) 5 生物对甲苯的消除能力可达 289gC/m3h , 是目前见诸报道的最高值。但实际运行时滤床温度不宜太高, 以防止设备停运时嗜高温生物群落的消失,从而造成设备再启动的困难。蕌水分是微生物生存必不可少的,由于循环液的不断补充,在生物滴滤器内,气体的相对湿度接近 100 %,只要布水均匀,生物膜的含水量也可基本满足要求。蕌微生物的活动都有其最佳的 pH 值范围,生物床内 pH 值的变化会影响微生物的活动。生物床的 pH 值通常为 7~8 , 即细菌和放线菌的最适范围。但在进行含硫、氮及***成份化合物的代谢时往往会产生酸性中间产物, 因此生物滴滤器一般需要用缓冲溶液来控制循环