生物技術在噴漆廢氣治理中的應用

彭 芬

（航天凱天環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?，長沙 410100）

生物技術在噴漆廢氣治理中的應用

彭 芬

（航天凱天環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?，長沙 410100）

采用生物技術治理某機械制造公司的噴漆車間廢氣，檢測結果表明，生物技術對噴漆廢氣具有較好的治理效果，甲苯、二甲苯的治理效果分別高達92%、95%，突顯出生物治理技術在噴漆廢氣治理方面的巨大潛力。文章針對生物治理工藝提出了優(yōu)化和改進的建議。

生物技術；噴漆廢氣；應用

前言

隨著“大氣污染防治十條措施”政策的出臺，我國正式從國家層面規(guī)范了大氣污染治理。廢氣污染情況日益受到重視，常見的廢氣治理技術有吸附法、催化燃燒法、高能離子法和生物法等，其中生物技術因為運行成本低廉、無二次污染，已被廣泛應用[1、2]。但目前生物技術在噴漆廢氣治理中的應用研究仍較少，工業(yè)應用更少。

1 生物凈化技術概述

生物凈化技術作為一項凈化低濃度有機廢氣的新型技術，在國內(nèi)外已受到廣泛關注。工業(yè)廢氣的生物凈化是指利用附著于多孔介質(zhì)填料上的微生物以廢氣成分作為其生命活動的能源及養(yǎng)分，經(jīng)新陳代謝降解，轉(zhuǎn)化為簡單的無機物（二氧化碳、水等）及細胞組成物質(zhì)，從而使廢氣得以凈化[3～5]。

生物凈化廢氣的過程主要可分為三步：

（1）溶解：廢氣與水或固相表面的水膜接觸，污染物由氣相轉(zhuǎn)移到液相。

（2）吸附、吸收：溶解在水溶液中的有機成分被微生物吸附、吸收，廢氣分子從水中轉(zhuǎn)移至微生物體內(nèi)。

（3）生物降解：進入微生物細胞體內(nèi)的有機物，在各種細胞內(nèi)酶的催化作用下，進行氧化分解，此過程可用下式表示：

生物凈化技術對低濃度、生物可降解性好的有機廢氣（例如：酯類、醇類）具有明顯的去除效果，利用微生物和生物酶的催化氧化作用，使廢氣中的有機惡臭分子分解氧化成CO2和H2O。

2 項目工況介紹

某機械制造公司的噴漆車間對產(chǎn)品進行噴漆作業(yè)，油漆調(diào)配間產(chǎn)生大量含揮發(fā)性有機污染物的廢氣。噴漆廢氣中含大量有毒有害物質(zhì)（如“三苯”類物質(zhì)），若不加以治理，將嚴重污染環(huán)境，并會損害作業(yè)人員的身體健康。

該噴漆車間采用常溫噴漆作業(yè)，產(chǎn)生的廢氣成分以甲苯、二甲苯為主，廢氣濃度見表1。

表1 噴漆廢氣處理設施進口主要成分及濃度

3 工藝設計

3.1 工藝流程

該噴漆車間的廢氣經(jīng)有效收集后，通過生物處理裝置進行凈化，最終達標排放，保護環(huán)境的同時也保護了作業(yè)人員的身體健康，其治理工藝流程見圖1。

圖1 生物治理工藝流程示意圖

3.2 生物治理設備

該噴漆間設計風量為4萬m3/h，廢氣在生物濾池內(nèi)停留時間為20～30s。生物治理裝置的外殼采用方鋼制作骨架，四周拼裝玻璃鋼板，耐腐，箱體總尺寸為25×2.25×2.8（m），填料為多微孔陶粒。整個裝置分為三段，頂部均設有噴淋裝置，第一段是噴淋水洗段，通過持續(xù)不斷的噴淋加濕，清洗廢氣中大顆粒粉塵，防止粉塵進入二級處理裝置，同時給廢氣加濕；第二段是一級生物處理段；第三段是二級生物處理段。具體工藝如生物治理裝置示意圖2。

圖2 生物治理裝置示意圖

3.3 關鍵控制因素

3.3.1 生物過濾填料

填料不僅是微生物附著生長的載體，也是氣液兩相傳質(zhì)的介質(zhì)，其不僅影響生物凈化系統(tǒng)的凈化效果，也關系整個生物處理系統(tǒng)的穩(wěn)定性和經(jīng)濟性等。具體體現(xiàn)在影響微生物的附著性、填料床的含水率、透氣性、更換頻率、營養(yǎng)供給及使用壽命等[6-8]。優(yōu)質(zhì)填料需要有大比表面積、高水分持留能力、高孔隙率、較低的密度以及一定的結構強度[3]。

常見的填料為有機和無機兩大類，有機填料包括高分子鮑爾環(huán)、木屑、玉米芯等，無機填料包括活性炭、沸石及陶粒等，其特性對比情況見表2。

表2 填料特性對比[9-12]

無機填料的密度較大，不能給微生物提供營養(yǎng)物質(zhì)，需定期補充營養(yǎng)物質(zhì)。有機填料機械強度不高，容易引起床體壓實，產(chǎn)生較大壓降。該項目選用的主體填料采用優(yōu)質(zhì)陶質(zhì)填料（如圖3），不易腐爛，使用壽命可確保大于十年。陶質(zhì)填料具有比表面積大、親水性良好、耐腐蝕性強等優(yōu)點，具有優(yōu)良的通透性和穩(wěn)定結構，可確保廢氣治理效果穩(wěn)定。陶粒填料含有金屬氧化物成分，主要成分見表3。

圖3 陶質(zhì)填料

表3 陶粒填料主要成分

3.3.2 溫度

微生物適宜生長的溫度是25℃～35℃。溫度過低，微生物會進入休眠模式，廢氣治理效率低；溫度超出微生物的最高生長溫度時，微生物會停止生長甚至死亡，廢氣治理效率同樣低。溫度還會影響污染物的物理狀態(tài)，進而影響廢氣凈化效果。為確保進入生物治理裝置的廢氣溫度符合要求，在設備入口處增設溫度感應器，當進氣溫度過高時，往廢氣中補充冷風進行降溫；當進氣溫度過低時，利用加熱器對循環(huán)水進行加熱，尤其北方冬天室外較為寒冷，設備殼體須用保溫材料制作，減少熱量散發(fā)。

3.3.3 濕度

濕度對微生物生長的影響主要體現(xiàn)在：1）濕度影響溶解氧的含量；2）只有溶解于水中的污染物才可能被微生物降解。濕度太高，會使氣體通過濾床的壓降增大、停留時間減小、供氧不足，使降解速率降低。濕度太低，將使微生物失活。微生物適宜生長的濕度為40%～60%。為確保廢氣濕度滿足要求，生物治理裝置的第一段設計為噴淋水洗段，保持持續(xù)噴淋，為廢氣加濕，而生物治理裝置的后兩級生物處理段的噴淋設計為間歇式噴淋。

3.3.4 pH值

pH值是影響微生物生理活動的重要因素之一。大多數(shù)微生物適宜生長的pH值是6.5～7.5。為確保pH值符合微生物生長要求，在水池設有pH值在線監(jiān)測，與加藥裝置聯(lián)動，及時添加酸/堿液。

4 結果檢測

該項目的現(xiàn)場情況見圖4。

經(jīng)檢測，噴漆廢氣處理設施出口的廢氣濃度及速率見表4、表5。國家大氣污染物綜合排放二級標準詳見表6。

圖4 噴涂廢氣生物治理裝置現(xiàn)場

表4 噴漆廢氣處理設施出口主要成分及濃度

表5 噴漆廢氣處理設施出口監(jiān)測速率

表6《大氣污染物綜合排放標準》（GB16297-1996）二級標準

檢測結果表明，經(jīng)生物技術治理后的廢氣完全符合《大氣污染物綜合排放標準》（GB16297-1996）二級標準的要求，且治理效率較高，甲苯、二甲苯的治理效率分別高達92%、95%。

5 結論

該項目的檢測結果表明，利用生物技術治理噴漆廢氣可取得較好效果，且具有現(xiàn)實意義。鑒于生物技術在噴漆廢氣治理中的應用有限，未來的生物治理技術還需不斷優(yōu)化和改進。

（1）研發(fā)質(zhì)優(yōu)且價廉的生物填料；

（2）培育針對高濃度及較難降解的物質(zhì)的菌種；

（3）優(yōu)化改進生物治理裝置的結構設計，減小占地面積；

（4）目前，生物技術使用的生物菌種大都針對單一污染物，培育能夠降解混合廢氣的生物菌群很有必要；

（5）用生物法治理的有機廢氣大都是親水性或易降解的成分，提高疏水性或難降解廢氣的處理能力是一個亟待解決的難題。

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Application Research of Biotechnology in Treatment of Spray-paint Waste Gas

PENG Fen
(Kaitian Environmental Technology Co., Ltd, Changsha 410100, China)

The paper adopts biotechnology to treat spray-paint waste gas from painting workshop in a certain mechanical manufacturing company. The test result indicates that the biotechnology bears a good treatment effect on spray-paint waste gas. The treatment effciency of toluene and xylene attains 92% and 95% respectively, which shows the high potential of biotechnology in spray-paint waste gas control. Finally the paper puts forward the optimizing and improving suggestions based on the bio-treatment technology.

biotechnology; spray-paint waste gas; application

X701

A

1006-5377（2017）02-0050-04