有机废气生物处理研究

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1、洛阳理工学院毕业设计（论文） 洛 阳 理 工 学 院 论 文 题 目： 有机废气（voc）生物处理研究 学 院： 洛阳理工学院 专 业： 环境工程 姓 名： 王翰林 指导教师： 刘琼 完成日期： 2013年5月1日 有机废气（voc)生物处理研究摘 要随着石油化学工业、有机合成工业和喷烤漆等行业这几年来的迅速发展，越来越多有机化合物进入了大气中并对大气造成了严重的污染。例如：有机硫化物、有机氯化物、苯类、酚类、多环芳烃等挥发性有机物以及一些会散发恶臭的物质，这些物质不仅会刺激人体的感官作用，降低人体的感知、反应和免疫能力，而且其中不少的物质还具有一定毒性，会产生“三致”效应，严重危害周围环境和

2、人民的健康。因此，这类污染物的控制越来越受到人们的重视。生物法就是在这种形势下逐步发展起来的一种行之有效的新方法，并已经逐渐引起世界人们的广泛关注，本文在综述生物法处理有机废气这一研究中所取得的现有成果的基础上，提出目前在应用的过程中还存在的问题。关键词：生物处理，废气净化，有机废气，有机废气处理，生物处理法 英文题目Biological treatment of organic emissions (VOC)As the petrochemical industry, organic synthesis industry and spray paint and other industrie

3、s the rapid development of the past few years, more and more organic compounds into the atmosphere and causing serious air pollution. For example: organic sulfur compounds, chlorinated organic compounds, benzene, phenols, polycyclic aromatic hydrocarbons and other volatile organic compounds, and som

4、e will emit malodorous substances that will not only stimulate the bodys sensory effect, reducing the bodys perception, response and immunity , but many of them also have some toxic substances, will have a three to effect, serious harm to the surrounding environment and peoples health. Therefore, th

5、e control of such pollutants more and more peoples attention. Biological method is in this situation gradually developed an effective new method, and has gradually attracted world wide attention, this article will briefly review the biological treatment of organic waste existing research results obt

6、ained monk problems.KEY WORDS: Biological treatment，exhaust gas purification， organic waste gas，organic waste gas treatment， biological treatment5目录前言1第1章 绪论21.1 概述21.1.1 有机废气的来源21.1.2 有机废气对大气的破坏和对人类的危害21.2 有机废气治理技术现状及研究进展4第2章 生物法处理有机废气的基本原理62.1 生物法处理有机废气的机理42.2 可用于废气生物降解的微生物4第3章 有机废气生物处理的方法83.1 生物吸

7、收法8 3.2 生物过滤法9 3.3生物法处理有机废气的应用113.4 废气生物处理工艺11第4章 生物处理有机废气的应用实例144.1 生物涤气塔的应用14 4.2 生物滤池的应用16 4.3 生物滴滤池的应用17第5章 国内外研究进展21第6章 生物技术存在的问题和应用展望8结论9谢 辞10参考文献11附录13外文资料翻译14 前言随着十八世纪六十年代，第一次工业革命以来，世界迅速发展，各项工业随之而来，带动了我们经济的发展，但同时却留下了隐患，那就是对环境和生态的破坏，随着近年来环境问题日益的严重，不仅是我们能看见的被污染的，甚至在一些无形的地方也会有存在着对我们的威胁，即气体，随着工业

8、生产的盛兴，进人大气中的挥发性有机化合物会越来越多这些物质中主要有硫化氢、硫醚类、氨、硫醇类、胺类、硝基化合物、吲哚类、脂肪酸类、烃类、醛类、醇类、酯类、酚类以及有机卤系衍生物等。它们往往带着恶臭，不仅会对人体和各种感官会有刺激作用，而且有一定的毒性，会产生“三致”效应， 即致突变、致畸和致癌的。因此，经济并且有效的V O C处理方法就逐渐被人们所重视。VOC是在挥发性有机化合物的英文缩写，是具有挥发性的有机化合物的总称，而其中生物法是较为有效实用的方法，生物法是指采用微生物对有机废气进行吸收、分解。这是一项新兴的技术，利用微生物菌种生长、繁殖过程吸收有机废气作为营养物质的特性，把废气中的有害

9、成分降解为二氧化碳、水和细胞组成物质，从而达到处理废气的目的。这种方法适用的浓度范围较广，投资低、运行维护简单、无二次污染，并且运行时间越长，微生物对废气更适应，处理效果越好、越稳定。虽然这是一项很有潜力的技术，但是由于我们国家的技术才刚刚起步，要走的路还很长。 第1章 绪论1.1 概述1.1.1 有机废气的来源石油和化工行业在其生产的过程中会产生大量的废弃物，其中就含有大量的有机废气。这些有机废气通常对人体有一定程度的危害，也容易引起爆炸等事故，并且气味难闻、刺鼻。在石油和化工工厂及石化产品的存储设施，印刷及其他与石油和化工有关的行业，使用石油、石油化工产品的场合和燃料设备，以石油产品为燃料

10、的各种交通工具都是有机废气的源头。有机废气的来源和污染途径见表1-11。表1-1 有机废气的来源和污染途径1类型污染源污染途径固定源石油炼制、储存、印刷、油漆、化工行业的有机原料及合成材料，农药、染料、涂料等化工产品，炼焦、固定燃烧装置石油炼制过程，化工产品生产工艺中泄露、存储设施中蒸发，废水有机物的蒸发，油墨、涂料中有机物蒸发，消毒剂、农药、染料等加工过程中有机物的蒸发、垃圾焚烧炉中不完全燃烧，饮食业煎、炸、烤类食物流动源汽车、轮船、飞机曲轴箱漏气、尾气排放 1.1.2 有机废气对大气的破坏和对人类的危害有机废气中的挥发性有机物叫做VOCs，在涂装、印刷以及化工生产等过程中通常会伴随大量的有

11、机废气的产生，VOCs废气从各个工厂排出最后流入大气环境中会产生以下几个方面的影响：（1）有机废气是造成光化学反应的必要条件之一，当阳光照射的条件下，有机废气在合适的条件下可以与氮氧化物等物质发生一系列的光化学反应，主要会生成臭氧，并形成光化学烟雾，从而引发了光化学污染。（2）光化学烟雾会严重危害人体的健康，特别是人的眼睛，如果吸入了大量该烟雾还会对呼吸系统造成严重的损害，并且引发光化学烟雾的VOCs残留在空气中还会散发强烈刺激气味，在空气中累积到一定程度时还会让人产生恶心呕吐的不良感觉。（3）有些有毒的VOCs（如芳香烃等）气体在环境中存在会损害人们的健康，长时间暴露在污染空气中会引发瘤变或

12、引起其它严重疾病，如苯对骨髓的造血机能造成破坏，是一种致瘤物；甲苯和二甲苯对中枢神经具有强的麻醉作用；氯乙烯为致癌物。在制鞋业，由于“三苯”中毒而导致工人致死时间已发生过多起，而涂料工业使用的溶剂中，主要是甲苯、二甲苯和其他毒性有机物。光化学烟雾也会危害人的健康和植物的生长，在1965年日本各大城市频繁发生光化学烟雾，1966年美国洛杉矶的光化学烟雾均对人类健康造成危害。世界各国人民对VOCs对环境的极大危害和对人体健康的严重威胁都非常的在意，并表达了对现状的担忧，而国家领导人对此也非常的重视。美国环保署EPA定义的污染物中VOCs占了300多种，而美国1990年的清洁空气法（Clean Ai

13、r Act）要求减少90排放量的189种毒性化学物中，70属于VOCs2。我国在1997年1月1日开始实施的中华人民共和国国家标准大气污染物综合排放标准（GB16297-1996）也规定了苯、甲苯、氯化氢等排放较为严格的标准，如表1-2所示。表1-2 几种废气排放的二级排放标准废气最高允许排放浓度苯12甲苯40氯化氢100 1.2 有机废气治理技术现状及进展根据有机废气的成分特性，研究人员目前已经研发了许多适用的治理技术。按照污染物的去向形式，可将有机废气治理技术分为两大类：一是浓缩回收。浓缩回收是指采用吸收、吸附、冷凝、膜分离等方法将有机废气中低浓度的挥发性有机物浓缩回收再生；二是分解消除。

14、分解消除是指利用光、电、热、催化剂、等离子体或微生物等作用将有机废气中低浓度的挥发性有机物彻底分解转化为水和二氧化碳等物质，从而达到去毒化的目的。在实际应用中，工业有机废气处理常用的方法有吸附法、吸收法、催化燃烧法、热力燃烧法等3。近年来又出现了一些新技术，如生物法、电晕法、光分解法等离子体分解法。虽然有机废气治理技术目前已经多样化，但每种治理方法都存在一定的适用性和局限性，而且不同排放源的废气组成也千差万别。因此，对于企业来说，统筹考虑有机污染物的种类、性质、浓度、净化要求和经济性等因素，综合选择适当的有机废气治理方法显得至关重要。要有效的改善有机废气所造成的影响，仅仅将最后的污染产物进行处

15、理是远远不够的，要想从根源上解决问题，还需要从工艺上入手，改变原本的工艺流程减少不必要污染产生。例如使用一些清洁的能源并将使用较为无害的物质。但是由于相关的体系还未完善，对其研究仍然处于理论阶段，以下是国内比较常见的处理方法的分析比较见表1-3。表1-3 国内外有机废气常用处理方法的优缺点比较3净化类别优点缺点活性炭吸附法1.可处理大风量、低浓度的有机废气2.可回收溶剂3.不需要加热4.净化效率高，运转费用低1.净化废气前，需要进行预处理2.仅限于低浓度3.设备庞大催化燃烧法1.设备简单、投资少、操作方便，占地面积小2.热量可以循环利用3.有利于净化高浓度废气1.催化剂成本高2.要考虑催化剂中

16、毒和表面异物附着，易失效液体吸收法1.操作流程简单，吸附价格便宜2.净化气体不需要预处理3.建造快、占地面积少1.后处理大、费用高2.对溶剂成分处理量大第2章 生物法处理有机废气的基本原理2.1 生物法处理有机废气的机理对生物法处理有机废气的机理的研究尽管各位先辈们已做了不少的工作以及研究，但是目前并未得出统一的理论，不过现在一般认为生物处理过程将经历如下的几个步骤:(1) 有机废气成分首先将与水充分的混合并溶解在水中，即气相到液相的转移，这是整个过程中不可缺少的一步；(2) 溶解在水中的有机成分会被微生物吸收，微生物吸收能力越大则处理效率就越高，再生复原的吸收剂则又会开始溶解新的有机成分，(

17、3) 微生物在生长繁殖的过程中要以微生物细胞中吸收的有机物作为能源和营养物质被分解，转化成为无害的化合物。一般没有氮元素的有机物最终的产物为CO2；而含氮物质在进行反应是，一部分被氨化生成氨气, 氨气又可以在另外的物质催化下进行硝化作用从而升价变成亚硝酸，再进一步变成硝酸，另一部分含硫物质在反应中会产生硫化氢, 硫化氢气体也会被物质催化氧化最终的产物是硫酸。由此可见，生物处理的过程中许多的物质是难以被回收的特别是非有机类的物质。因此，在污染物的含量比较少的场合会用到生物处理（voc)；(4) 通过以上所述，还可以看出来，废气的生物处理研究之所以会受到重视，是由于它可以通过简化工艺流程以及利用比

18、较简单的工业设备，从而降低其处理费用，因为生物处理吸收剂的再生可以直接通过其吸收剂中微生物的作用来实现，而不需要像其他理化吸收和相关吸附那样的专门再生设备。2.2 可用于废气生物降解的微生物根据有关的研究报道以及上述的分析，一般用于处理有害气体的微生物总共包括两大类，即自养型和异养型。自养型细菌的生长比较简单，可以在没有有机碳源和氮源的条件下存活，靠NH3, H2S, S和Fe等元素的氧化获得必要的能量，故这一类的微生物特别适用于在无机条件下，进行无机物的转化。但由于这些氧化反应进行的过程比较缓慢，无法提供足够的能量与物质使这些细菌快速的生长，因此想要获得大量的细菌产物是不现实的，想要大量的投

19、放到生产中还存在许多的困难，只有在小规模的测试中被运用在有机废气的处理中，通过自身对有机物的氧化分解作用来获得营养物和能量的异养型微生物占有很重要的地位，这类微生物可以对有机污染物通过好氧降解作用进行分解转化。因此，相关系统中的氧的总量量、提供氧的方式和速度都会对微生物的转化作用产生很大的影响。选定最为有利其降解转化的合适的微生物种群，对处理某一种具体的有机污染物显得尤为重要本工艺主要参数为供氧量、温度和PH值。温度对有机物降解的影响其结果将如表2-1所示。表2-1供氧量、温度和PH值对有机物降解的影响细菌种类温度最低值最高值最适值低温性专性-5+519221518兼性-5+530352530

20、中温性101535472045高温性404560805575 处理系统溶氧的适宜浓度，取决于微生物的数量、底物浓度和温度等因素。最适的pH条件，对于一般的细菌为中性或微碱性，其可以忍受的pH值高限和低限则随种类有一定的差异。在特定的装置设备中，人们研究了微生物处理有机废气的过程动力学，找到了有机物浓度与微生物生长量、温度、供氧量等之间的关系，建立了学模型，以预测特定条件下，处理设备对有机废气的去除效率。但至今过程动力学还待通过深入研究，以指导生物处理设备的设计与运行。7洛阳理工学院毕业设计（论文）第3章 有机废气生物处理的方法3.1 生物吸收法以生物吸收法处理有机废气，综合运用了废水生物处理和

21、气体化学处理的基本原理和方法。 净化气溢出的空气及降解转化后气相产物吸收液再生反应器生物悬浮液生物悬浮液（水、污染物、细菌、O2）吸收器空气循环液进气 图3-1 有机废气生物吸收工艺流程图3-1中的吸收器的设计与运行与一般化工吸收过程是一样的。通常这个过程并不复杂，耗时仅几分钟。生物吸收液再生后净化了废气中的有机物后再重新回到再生反应器中，再与其中的氧气充分反应便可再生。在这个体系中我们研究比较多的是具有吸附性的悬浮液，但由于这些悬浮液的处理再生时间往往比较长有的需要5、6个小时，甚至更长。一般来说吸收和再生是在不同的反应器进行，这是由于他们所消耗的时间是不一样的。由于吸收过程中控制值步骤是不

22、确定的，相应采用的方法也不一样。若在液相中受阻的程度比较小则用喷淋法，反之气相阻力较小时可用鼓泡塔。鼓泡的原理与生物曝气原理相同，吸收器内盛满新鲜生物悬浮物，有机废气从下部鼓泡通入，与生物液接触而被吸收降解。生反应器一般是密闭的容器，有时候也有开口。在反应器中有机物将在细菌的催化下被氧化具体反应按如下途径进行：代谢产物+CO2+H2O有机物+ 氧细菌 本反应除了需要细菌作为催化剂以外，还需要鼓入大量的空气，以便反应能快速高效的进行下去。当空气量增大时反应也会变快，所以可以通过控制空气的输入量来控制反应速率。通过此反应器也可以提高反应的速度，加快反应的进程，缩短了反应所需时间，提高了效率。3.2

23、 生物过滤法生物过滤法又分为两种，即土壤过滤法和堆肥过滤法，这项方法很早就有了，相对来说技术已经比较完善了。现在就给大家详细的介绍下这两种方法的相关内容。(1) 土壤过滤法土壤过滤法一般来说局限性比较大，应用范围相对比较小，且适应条件也是有要求的，仅对于有机废气的浓度偏低的情况。它利用土壤中胶体粒子的吸附性能和土壤中微生物的分解作用去除臭气。土壤中存在着细菌、放线菌、霉菌、原生动物、藻类等种类繁多的微生物，它们适应的生活条件有一定差异，但在土壤过滤工艺中所控制的条件一般为温度5-30，湿度5070%，pH值78。土壤脱除有机废气装置可简可繁，通常采用床形过滤器。气体由风机送入(风量一般为0.1

24、至0. 8m3/min)。先通过扩散层(4050cm)，使气体分布均匀，扩散层下部一般由粗、细石子组成，上部则由黄沙等组成。气体经扩散层后进入土壤层，该层由砂、土混合组成，一般的混合比例是：粘土1.2%，富含有机质沃土15.3%，细砂土53.9%,粗砂29.6%,其厚度一般为50100cm。有报道土壤中加入某种改性剂可提高去除效率，如土壤中加入3%鸡粪和2 %珍珠岩后，透气性能不变，而对甲硫醇去除效率提高34 %，对二甲基硫提高80%，对二甲基二硫提高70%。还有报道用含纤维质泥煤替代土壤脱除有机质效果很好，因其孔隙率大，阻力小，增强了通气性，这对微生物生长繁殖很有利。土壤使用一年后一般都有呈

25、酸性趋势，这可加入石灰进行调节。(2) 堆肥过滤法堆肥法处理有机废气由于其原料易得而特别令人们感兴趣。其原料是以污水处理厂的污泥、城市垃圾和畜粪等有机废弃物为主要成分，经好氧发酵，再经热处理而成。它的装置与操作同土壤法类似。堆肥装置填在一个混凝土池子里的砂砾层上面。气体分布管安装在砂砾层中，在池底有排水管以排出多余的积水。堆肥层上面还可以种植花草进行绿化，并经常浇水使堆肥保持5070%的湿度，还可以防止表面千裂，以免有机废气在未经分解下泄露。堆肥使用一年以上时，也会酸化，应及时调节pH值。另外要定期补给微生物生长所需的碳素养料，一般二年补给一次。由于堆肥更适宜于微生物生长，因此该法的废气去除率

26、比土壤法高，且接触时间只为土壤法的一半，约碱性吸收液 图3-2动物脂肪加工厂废气生物处理流程图3-2为一动物脂肪加工厂废气生物处理的流程。该工厂废气中的主要成分有氨、胺、硫醇、挥发酸、乙醛和酮等。图2中生物反应器是一个两级工序的填充塔，在第一级中，废气与弱酸性生物吸收剂(pH=5.5)接触，除去弱碱性和中性有机物及氨;在第二级中气体与弱碱性(pH=9)生物吸收剂接触，除去其他污染物。有关上述处理流程的操作参数见表3-1。 表3-1 生物处理动物脂肪加工厂废气的有关参数气体流量m/h气体最高温度去除率平均停留时间 s气体压降N/m单位能耗Kwh/m设备材料400003599412001.6*10

27、聚乙烯聚氯乙烯3.3 生物处理有机废气的应用目前，处理有机废气的生物方法的实际应用还不广泛，仅被用于屠宰厂、食品加工厂、堆肥厂、动物饲养场和化工厂等行业排放的低浓度有机废气的处理。其能处理的主要污染物有：乙醇、硫醇、甲酚、乙醛、酮和胺等有机物。但从这些应用的实例看，其去除效率高而工艺简单，运行费用低。例如：喷涂车间恶臭有机废气，当非生物的水法吸收时，几乎没有去除效果，而用活性污泥生物法吸收时，去除效率高达99 %，且除去了其中很难治理的恶臭。综上可知，生物法处理有机废气的工艺设备简单、管理和维护方便、能耗少、运行费用低，且去除效率高，这些优点将可能使之成为今后有机废气治理的一个重要发展方向。在

28、国外目前中小试技术已基本成熟，并正在运用到食品加工、污水处理厂和化工等行业排放的有机废气的治理中，应用效果良好，复合有机废气的去除率一般在95%以上。但由于生物法处理有机废气的研究时间不长，实际应用的历史更短，尚有不少问题有待研究和解决，如：(1) 合于特定有机物降解的细菌种类和接种方法有待研究与开发。(2) 类装置与设备的设计和施工的规范化的确立。3.4 废气生物处理工艺(1) 生物处理原理废气的生物处理技术首先应用于农业生产过程中异味气体的处理，例如养殖业中动植物加工产生的臭气、堆肥发酵和生物污泥废气处理等。随着工业生产中产生的挥发性有机气体的污染日益严重，这项技术逐步应用到工业废气净化领

29、域。其净化的基本原理是：有机废气或异味气体流经带有液体吸收剂的处理器；在处理器中，由于废气中的污染物在气、液相之间存在浓度梯度，浓度差使其从气相转移到液相，被生存其中的微生物吸附；通过微生物的代谢作用，有机物被分解、转化为生物质和无机物。(2) 生物处理工艺生物处理技术的基本工艺流程以生物过滤为例，如图1所示，废气经过一定的除尘、温度和湿度调节，进入生物处理单元，经过微生物的处理，气体可以达标排放。根据处理运行方式不同，处理工艺主要分为生物滤床工艺和生物洗提工艺两种。(3) 生物滤床的相关应用废气流经生物滤床（见图2）中的活性滤层，有机物被滤料上的湿润水膜吸收，通过滤料上生活的微生物的代谢作用

30、而降解。（a）生物滤床示意图（b）多层布置的生物滤床 图2 生物滤床生物滤床主要由进气系统、布气承托层、生物滤层和维护装置组成。在生物滤床处理废气过程中，微生物的活性和数量对处理效果具有决定意义，它们取决于如下因素：进气流量、温度和湿度；废气中物质组成；浓度的稳定性和水溶性；氧气和营养物的供给；滤床的布置和温度、湿度保持；滤料的选择；滤床中的pH控制等。滤料影响微生物的生长，从而直接影响净化效果。滤料选择必须考虑滤料的孔隙率、孔径分布、比表面积、亲水性、自身气味、pH等参数。在工程实践中，一般可选择有机滤料或无机滤料。无机滤料选择比表面积大，有一定强度的无机填料，如加气混凝土、多孔陶粒、熔岩颗

31、粒或矿渣等。有机滤料主要有腐殖树皮、植物根须、枝杈、锯末、泥炭等及其混合物。由于有机滤料廉价易得，获得广泛的应用。有机滤料滤层一般高度在0.51.2 m。运行35年后，由于密实度增大造成阻力增大，应进行更换；更换滤料时，宜分次进行，以保持滤料中微生物种群的稳定。废气生物处理的主要适用范围是：去除异味气体和含VOC废气浓度较低的废气，废气中TOC（总有机碳）95%；废气组分易溶于水，易生物降解。对废气中各种组分的降解情况如表3-2所示，可作为工艺设计的选择依据。 表3-2 生物滤床在不同效率下的产物工艺生物滤床生物洗提反应处理效率80% 率5080%50%50%废气成分苯：甲苯混合二甲苯醇：甲醇

32、 丁醇醛：甲醛羧酸：丁酸胺：三甲基胺具有刺激性气味无机物：氨酮：丙酮芳香烃：苯乙烯 苯酰胺酯：乙酸乙酯酚：苯酚 氯化苯酚硫氰化物无机物：硫化氢饱和烃：甲烷环烃：环己烷醚：乙醚卤化物：二氯甲烷 三氯甲烷硝基化合物二氧杂环乙烷醇：甲醇 乙醇 异丙醇乙二醇苯酚乙二醇醚甲醛有毒和较难生物降解有机物 第4章 生物处理有机废气的应用实例4.1 生物涤气塔的应用生物涤气塔一般来说结构并不复杂，一个吸收室再加一个再生池便可组成一个简单的装置。上方的喷淋将循环液喷下，有机废气会被循环液吸收并跟随着循环液进入系统。循环液吸收了有机废气后转入再生反应器中，再向其中通入足够的氧气会使循环液会再生.而液体吸收的有机废气

33、会在微生物氧化分解作用下被去除掉。以下就是生物涤气塔的简单工艺流程净化气循环液生物悬浮液吸收室逸出的空气及降解传化后的气相产物进气循环液空气活性污泥池 图4-1生物涤气塔系统示意 实际中，生物涤气塔尺寸可参考同类生产企业的经验值估算，并应进行中试实验，以优化设备尺寸，降低投资。表4-1分别给出不同种类企业应用在生物涤气塔系统中使用生物滤床和生物洗提工艺的情况。从两种工艺的应用可以看出，生物滤床工艺对气味和易溶性有机气体去除效率较高，而生物洗提能够用于生物降解性较差的VOC废气处理。表4-1不同企业在生物涤气塔系统中使用生物滤床和生物洗提工艺的情况企业类别废气流量m3/h建设形式滤层（上层、下层

34、）体积负荷废弃组分进气浓度mg/m3排放浓度mg/m3处理效率木材加工油漆车间40000两个平面滤床320m2树根、腐殖树皮33m3/（m2h）Toc苯乙烯气味55065020025080030100250608595809992制药厂2000四层滤床 240树根、腐殖树皮24m3/（m2h）Toc气味200010001约1009990塑料加工车间400中试设备1.8m2腐殖树皮100m3/（m2h）Toc气味60080040约909389堆肥发酵车间38000三个平面滤床980m2树根、腐殖树皮100250m3/（m2h）气味300000300099家禽加工16000双层滤床 240m2树根

35、、锯末腐殖树皮68m3/（m2h）气味60000约10099食品加工3000平面滤床 40m2植物堆肥75m3/（m2h）气味35000约10099表4-2堆肥项目的开销项目总价(万元)土建部分103设备部分73管道部分17.2调试8其他10合计211.2 4.2 生物滤池的应用有机废气增湿器生物滤池 图4-2生物滤池系统示意图生物滤池是将有机废气进行处理的一个装置，将半湿的有机废气通入至生物滤池终，通过填料层,有机废物被转移出气相，进入到微生物群中被氧化分解，最终分解为CO2；而含氮物质在进行反应时，一部分被氨化生成氨气, 氨气又可以在另外的物质催化下进行硝化作用从而升价变成亚硝酸，再进一步

36、变成硝酸，另一部分含硫物质在反应中会产生硫化氢, 硫化氢气体也会被物质催化氧化最终的产物是硫酸。生物滤池是采用的二段处理。首先使用喷淋的方法，先大致去除掉溶解度较高的物质，再将剩下的气体通过填料，被进一步的吸收、氧化和分解。如图4-2所示。4.3 生物滴滤池的应用 生物滴滤池里面所使用的是大块状的研磨性物质作为填料，而在填料的表面又会涂上一层微生物群形成膜状物将填料包起来。一般来说，这种填料所要求的比表面积相对会比较大,这是为了使气体可以在空间中畅通无阻，也适量的给予填料层以压力，使生物膜紧凑不容易堵塞。生物滴滤池处理有机废气的工艺流程如图4-3。循环液有机废气PH调节剂水滤液生物滴滤池贮水槽

37、 图4-3生物滴滤池工艺流程图生物滴滤池中发生的反应是可以通过调节循环液相应的条件来进行控制的，为我们在工艺上进行选择提供了良好的便利，而生物滴滤池中在对含VOC废气处理工艺的选择，在技术领域应考虑如下因素：VOC的去除效率；废气性质（废气中有机物的组成、VOC含量、废气流量、气味指标）；可用建设面积；技术经济使用期；必要的附属设施建设（如：水蒸气生产设施）；与原有治污设备的配套；有机溶剂的回收等。经济上主要考虑投资、运行费用和财务风险。各种工艺的初步选择依据如表4-3所示。 表4-3生物技术各项方法的适用性以及开支处理方法浓度排气量投资费用运行费用1051151501005505吸附-溶剂回

38、收适用很适用很适用很适用很适用很适用适用40801.52.8吸收-溶剂回收很适用适用适用不适用很适用很适用适用30450.851.8预热式-热力焚烧很适用很适用适用不适用适用很适用很适用15171.52.6预热式-催化焚烧适用不适用很适用不适用适用很适用适用15200.752.6蓄热式-热力焚烧不适用适用很适用不适用适用很适用很适用6350.42.4蓄热式-催化焚烧不适用不适用很适用适用适用很适用很适用14300.52.8生物滤床法不适用不适用不适用很适用适用很适用很适用9.5150.151.12生物洗滤法不适用不适用适用很适用很适用很适用适用9.5200.300.88考虑到各项条件的适应性和

39、相关的开支，可以让我们寻找到最合适的处理方法目前，较为常用的传统处理工艺流程有：废气调节池混凝沉淀池过滤出水废气调节池初次沉淀池接触氧化池废气调节池水解酸化池接触氧化池以上几种工艺，除第一种采用物化处理方法外，其余采用生化处理法。第一种工艺适用于对处理程度要求不高，在处理的过程中有占地面积小，管理简单的优点，但产率高，运费高。第二、三种工艺采用生物接触氧化法，具有停留时间短，易挂膜，可以实现设备化等优点。第四种工艺采用循环式活性反应器技术，将活性污物质的反应池沿长度分为两部分，前部分为生物选择区，后部分为主反应区，具有处理流程简单，运行费用相对低的优点，同时又具有较好的脱氮除磷功能。在我国，生

40、物处理起步较晚，同时由于对环境保护的意识不强，以及资金所限等方面的原因，导致我国的生物处理率非常低。到目前为止，某些二级生化处理设备还没通过检验，而且处理出来的质量达不到排放标准，更不能回用。现在工艺的选择主要考虑以下几方面：(1) 处理工艺成熟、可靠，工艺流程简单，设备管道少，设备是通用设备(2) 设计参数选用留有余地，适应相应的气体，气量变化较大的冲击(3) 维护工作量要小，易操作。(4) 尽量采用一体化组合式构筑物或设备，尽量采用地下式型式，投资少，占地少。一般来说，单独循环方式虽然较易普遍，但造价高，从水资源利用和经济角度出发，区域循环方式和地区循环方式较为有利。从环境特点来分析工程在

41、经济上的费用和效益问题，由于某些项目的费用或效益难以用货币数值表示出来，再加之一些不易考虑到因素，所以在判断识别，分析环境经济的费用效益问题时，往往容易产生相当大的误差。由表4-3可以看出：硫酸厂建设项目在环境费用效益上，从短期来看可认为是不大经济的，但从环境保护角度出发，从长远来看，该项目是可行的，是有效益的。尾气处理采用氨溶液吸收，尾气经氨溶液吸收后高空排放，因此SO2、SO3的排放量可以削减90%以上，这样不仅除去污染物，减少环境污染，而且又得到了副产品亚硫酸铵，带来一定的经济效益。价区中所调查的5口水井来看，其中有3口水井的水面要高于纳污水面58米，一口水井的水面要高于纳污河水面0.5

42、米，只有厂南界墙外50米处的一口水井水面基本与纳污河水面相近，有互补形式。因此本地区的地下水水质基本不受建设工程的影响。厂南界墙外50米处的水井也因上述地表水环境影响预测的原因水质也不会造成太大的污染。尾气中排放的废气主要为硫酸生产排放的尾气，该尾气中含主要有害物质为：SO2、SO3等。从该工程的生产工艺来看为“二转二吸”工艺流程，并采用氨溶液吸收法，可大大减少SO2、SO3的排空，这样不仅可以大量出去污染物，减少环境污染，而且还可得到副产品亚硫酸铵，带来一定的经济效益，为目前较为先进的生产工艺。选取采用的酸洗先进工艺，可以减少砷化物、氟化物等的排放量，对产品质量的提高有促进作用，酸洗后的废酸

43、还可制作磷肥。另外，在生产过程中用于酸洗的酸洗液可连续循环使用，因而可减少废水排放，减轻废水对环境的污染，还可大大地节约用水量，厂内建的中和池，接纳车间冲洗地面水pH值达标后排放，可减少对环境的影响。严格按照环境工程设计要求，环境工程应与主题工程同时施工，同时投产使用，建立健全环境监督机构。建立健全环境工程操作、管理、维护的规章制度，确保装置正常运转，“三废”达标排放。生产过程中加强酸洗液的管理，不得随意排放，杜绝跑、昌、滴、漏等现象。灰渣堆放场应做防渗处理，专场专用并及时将灰渣送至所需厂家。设备安装时应做好高噪声设备的防噪隔音处理。第5章 国内外研究进展从上世纪五十年代开始就已经开始利用生物

44、法来对空气进行处理了,最开始的时候用于气味去除的处理，将一些气味比较重的场所的味道进行处理。1957年出现了第一个关于微生物对废气的处理专利最开始利用微生不过在当时并未引起重视，直到七八十年代才渐渐被欧洲日本等国家重视，随着这项技术越来越发达到目前为止许多发达的国家成功应用于化工、轻工等行业,而大量开始投产的设备也达到了一千多套。外国在这方面做得很好，Daekeun Kim研究了装有无机填料的生物滤池去除甲苯，实验采用反冲洗，两个非使用期(饥饿期，气体中不载入甲苯；停滞期，不通气流)三种方法控制生物滤池中微生物过量积累，保持甲苯的去除率达到99 %，这是因为生物滤池处理能力依赖于系统中生物的活

45、性，结果表明在两个非使用期后生物滤池的反应与反冲洗后是不同的。Sonia Arriaga研究了接种茄病镰刀真菌的生物滤池处理正己烷气体，经过100天的实验证明在反应器中使用选择性抑制剂和控制pH值保持真菌为优势生物，真菌生物净化可以成为一种替代传统生物法有效处理疏水性有机物的减排技术。R.S. Singh采用木豆秸秆作滤料，研究生物滤池处理甲苯的效率，经过天的运行系统达到稳定，随着甲苯入口浓度的增加，甲苯的去除量增加并趋近一个固定值，但其去除率下降。城市固体废弃物中的有机部分和动物副产品堆肥做滤料，研究了生物滤池同时去除氨氮NH和挥发性有机化合(VOCs)的效率，而我国在这方面的起步还要晚于国

46、外，在我国这项技术还处于初步发展的阶段，相关的研究还处于初级阶段，在我国有关这方面的研究及应用还处于起步阶段,王家德等人在装有聚丙烯散堆填料的生物滴滤床内进行二氯甲烷废气处理可行性研究,发现空塔气速、进口浓度及酸性环境对二氯甲烷的降解有影响。季学光等人为探索气态挥发性有机污染物高负荷生物滴滤器处理的可能性,采用筛选出的纤维附着活性载体材料进行了甲苯废气的净化研究试验。21第6章 生物技术存在的问题和应用展望生物工程学又称生物工艺学或生物技术，20世纪70年代初由细胞生物学，分子生物学等学说基础上建立和发展起来的，是21世纪新兴的学一门说。这是一项全新的技术,该技术涉及到许多的方面从生物反应器到

47、生化降解过程都有许多的要求和调件，其影响因素不仅多而且繁杂,我们的研究还存在许多的局限性对如何将这项技术投放到实际的生活还存在很大的欠缺，许多的问题还没有解决,如下(1)目前，生物法仅限用于处理低浓度有机废气，如何将这些技术和方法用于高浓度有机废气的治理有待于研究。(2)影响污染物去除率的关键过程是将污染物从气相转移到液相中，目前的大部分研究是对于易溶物和易降解污染物进行处理，在实际应用中将会受到一定的限制，开发出适合于难降解和疏水性污染物处理工艺就显得尤为迫切。利用基因工程技术开发出高效的降解菌种；添加一定的有机溶剂提高疏水性污染物的溶解性，无疑都会提高污染物的净化率。(3)生物法所用填料的

48、比表面积、孔隙率等直接影响反应器的生物量以及整个填充床的压降及填充床是否易堵塞问题，污染物完成从气相到液、固相传质过程，在两相中的分配系数是处理工艺可行性的决定因素。因此，改善生物滤料、填料的物理性能和使用寿命，以节省投资和能耗。(4)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。(5)在原有菌种的基础上通过选择最佳生长条件，筛选出能高效降解各种恶臭有毒气体的优势菌种，从而缩短反应启动时间，加快生物反应进程，提高处理效率。虽然这项技术还存在或多或少的问题，但无疑有着不错的发展前景，其主要组成可分为基因工程、酶工程、发酵工程、细胞工程等，他们相互联系，相互影响。因其所蕴

49、含的潜能巨大，所以被引用到了各个行业及产业当中。如医学上通过生物工程生产出大量廉价疫苗；中国杂交水稻之父通过生物工程攻克了水稻的不育难关；俄国植物学家伊万诺夫斯基发现烟草花叶病毒并通过生物工程使其治愈了。生物技术生产发展快速，涉及面域非常广阔，先后出现了人造蛋白、新型疫苗、基因治疗、转基因农作物、转基因动物，并继续地飞速发展。以上种种，都可以看出生物工程对我们生活作出的贡献，但是由于生物技术是新兴的学说，发展时间并不长，其理论及探索研究还不全面，是法律无法定义的空白一面，出现了一系列的人类道德观念与技术发展的冲突。1996年7月5日，英国科学家伊恩维尔穆特博士用一个成年羊的体细胞成功的克隆出了

50、一只小羊。这只小羊与它的“父亲”一模一样。动物的繁衍一般都要经过有性繁殖过程，要使它们能够无性繁殖，必须经过复杂的操作程序。好景不长2003年2月，兽医检查发现多莉患有严重的进行性肺病，这种病在目前还是不治之症，于是研究人员对它实施了安乐死。据罗斯林研究所透露，在被确诊之前，多莉已经不停地咳嗽了一个星期。多莉的尸体被制成标本，存放在苏格兰国家博物馆。绵羊通常能活12年左右，而多莉只活了6岁，它的早夭再次引起了人们对克隆动物是否会早衰的担忧。克隆动物的年龄到底是从0岁开始计算，还是从被克隆动物的年龄开始累积计算，还是从两者之间的某个年龄开始计算？就多莉本身而言，它刚一出生时是6岁还是0岁或者是中

51、间的某个岁数，这是一个很难回答的问题。正值壮年的多莉死于肺部感染，而这是一种老年绵羊的常见疾病。据维尔穆特透露，以前多莉还被查出患有关节炎，这也是一种老年绵羊的常见疾病。同时技术的发展是需要金钱的支持及政府政策的扶持，更需要加大审核及管理的力度，在全面推广的时候也能做到严格的把关。这是一项全新的技术,该技术涉及到许多的方面从生物反应器到生化降解过程都有许多的要求和调件，其影响因素不仅多而且繁杂,我们的研究还存在许多的局限性对如何将这项技术投放到实际的生活还存在很大的欠缺，许多的问题还没有解决。我国属于发展中国家，是占有世界第一人13亿人口的人口大国，每天一张嘴，每人每天按0.4公斤计算，13.

52、5亿人每天大约5.4亿公斤，即54万吨。如此庞大的粮食量从何而来。于是出现了所谓的转基因粮食，其优点是，产量大、体积大、生长周期短等优点，能满足13亿人口每日所需要的主食。副食就更不用说了，国家致力研究，把蔬果种子送到太空，让其受到外太空的辐射，改变其基因的组合，经筛选后获得硕大肉多、甜美多汁的转基因蔬果，继而将其培育后投放到市场中，使得人人都能分享到基因研究的成果。基因特变后的蔬果虽是各方面都似乎优于一般的品种，但问题出现了，基因的突变会引起酶和蛋白质的改变，谁能保证特变后的酶和蛋白质对人体完全无害，更有甚者会不会引发人类基因的突变。因此就需要有政府的严格审核制度，当人们大众都享受着转基因的

53、成果时，有关的技术人员更要严格把关，避免不成熟的技术流入市场。同时也加大资金的投入，争取在医学工程科学、计算机科学、生物纳米学等学说中取得更骄人的成绩。将生物化学法运用到我们的生活已经有相当久的历史了，早在两个世纪前就已经有运用的案例了，近代以来,人们对生活环境的要求越来越高,但是由于在一段时期为了推进经济的发展而忽略了环境的问题，导致环境问题也变得比较严重了，所以如何运用我们已有的研究改善我们周边的环境的问题越来越被人们所重视起来了。于是各种新的技术和方法被研发出来解决这些问题，生物技术就是在这种情况下渐渐被大家所了解，并取得了不错的成果，生物处理法拥有许多传统工艺所没有的优点，效率更加高，

54、见效更加快，并且成本的消耗反倒比原来的方法低，也基本没什么有毒的物质产生，不过我国以前对环境问题的不重视导致了现在环境问题比较严重，对环境相关的法律法规也相对西方国家要薄弱一些，对各方面环境的管制力度还不够强，不过国家领导在这几年也开始重视这些事，将环境问题放在了很重要的位置上，相信在相应的管理上会变得更加的严格和细致，而我们在生物处理技术上也将有影响更加深远的突破，而该技术也确实给我们的生活带来了许多的便利，并且在石油技术生态保护等领域都具有良好的发展和应用的前景26 结论谢 辞大学四年的学习生涯即将结束，在我的毕业论文完成之际，内心尤升无限感慨。首先我要感谢我的指导老师刘琼老师，几个月来，老师对工作的热情、认真细致的态度和严谨作风是我完成这篇论文的最大动力。我非常感谢我的老师在这段时间内给予我的关系和帮助，老师帮我修订论文设计，从题目、内容、格式、标点等都认真仔细，在此向刘彩霞老师致以深深的敬意和感谢。再者，在这里我还要感谢大学期间传授我知识的老师们和我的同学们，在我写作期间，专业知识是我完成论文设计的基础；同学们帮我查找文献，借阅书籍，也帮了我很多，在此感谢老师和同学的大力帮助。最后，还要感谢环境工程与化学系的各位领导、辅导员和老师，感谢他们在大学期间和我写论文期间对我的支持和帮助。再次我以深深的敬意感谢所有给我鼓励帮助的老师、同学和朋友们，谢谢你们！