生物處理技術(shù)在VOCs廢氣處理過程中的研究與分析

摘要：本文針對VOCs廢氣處理過程中引入生物處理等技術(shù)內(nèi)容進(jìn)行討論，從而分析生物處理技術(shù)對于VOCs廢氣處理所起到的作用和影響。同時，還就使用生物處理技術(shù)的工藝流程、設(shè)備材料以及對應(yīng)的處理裝置等內(nèi)容進(jìn)行闡述，以進(jìn)一步明確生物處理技術(shù)對于廢氣處理所起的作用及其未來發(fā)展趨勢，從而為石油、化工以及印刷業(yè)等相關(guān)的行業(yè)的VOCs廢氣處理提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：生物處理技術(shù)；VOCs廢氣處理；研究與分析

中圖分類號：X701 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-672X（2018）05-0036-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.05.020

Abstract： This article will discuss the introduction of biological treatment in the process of VOCs waste gas treatment， so as to analyze the effect and influence of biological treatment technology on the treatment of VOCs waste gas. At the same time， the process of using biological treatment technology， equipment materials and corresponding treatment devices are understood to further clarify the role of biological treatment technology for waste gas treatment and its future development trend. So as to provide references for VOCs exhaust treatment in related industries such as petroleum， chemical industry and printing industry.

keyword： Biological treatment technology；VOCs exhaust gas treatment；Research and analysis

伴隨著我國石化企業(yè)、有機(jī)合成以及印刷業(yè)的快速發(fā)展，人們的日常物質(zhì)需求得到了充分的滿足。與此同時還導(dǎo)致了VOCs廢氣的排放量越來越多[1]。經(jīng)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，目前VOCs廢氣的排放處理方式主要分為三種：第一種是破壞性的排放法，也就是不經(jīng)處理直接進(jìn)行排放；第二種是非破壞性的排放，這種是經(jīng)過處理的排放；還有一種就是介于二者之間的排放方式。廢氣的排放對于周邊的環(huán)境以及空氣的污染影響非常嚴(yán)重。因此必須加大對廢氣處理的力度。在研究過程中我們發(fā)現(xiàn)了一種生物處理技術(shù)，能夠?qū)U氣進(jìn)行有效吸附，進(jìn)而降低廢氣污染。下面我們就這種生物處理技術(shù)進(jìn)行細(xì)致的討論。

1 關(guān)于VOCs和生物處理技術(shù)

VOCs也就是化工、印刷以及有機(jī)合成的企業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的一種具有揮發(fā)性的有機(jī)物。隨著我國工業(yè)化程度的深入，VOCs廢氣的排放已成為環(huán)境污染的主要構(gòu)成因素，而且VOCs廢氣不僅僅存在于基本的生產(chǎn)中，在進(jìn)行運輸過程中也有它的身影。它的種類繁雜而且有些品種的廢氣具有一定的毒性，甚至?xí)?dǎo)致人體出現(xiàn)癌變，嚴(yán)重威脅著人們的身體健康和安全。通過對VOCs廢氣處理的不斷實踐和總結(jié)，研究者們發(fā)現(xiàn)了一種生物處理技術(shù)能夠有效地應(yīng)對VOCs廢氣所帶來的問題，而且它運行的成本低，投入資金少，覆蓋的領(lǐng)域全面，操作起來非常的簡單，因此備受人們歡迎。

這種生物處理技術(shù)最早是起源于美國，而我國在這方面的研究起步時間則相對較晚。盡管如此，我國已經(jīng)針對生物處理技術(shù)在VOCs廢氣處理過程中的很多內(nèi)容進(jìn)行了深入的研究。包括對VOCs廢氣處理過程中生物處理技術(shù)所發(fā)揮的基本作用和作用原理，VOCs廢氣處理過程中對于廢氣是如何處理的以及進(jìn)行廢氣處理所需要的微生物、設(shè)備以及處理的環(huán)境等[2]。

2 關(guān)于處理的原理

利用生物處理技術(shù)對各個行業(yè)排放的VOCs廢氣進(jìn)行處理，首先需要適合的培養(yǎng)環(huán)境，通過一定的技術(shù)方式來培養(yǎng)特定的微生物群，這些微生物都是未經(jīng)馴化的。利用廢氣中的碳源以及其他污染物作為微生物維持其生命活動的主要物質(zhì)，同時將污染物逐漸轉(zhuǎn)化為CO2或者水分等無機(jī)物質(zhì)，從而實現(xiàn)凈化污染VOCs廢氣的目的。在這一過程中，廢氣要經(jīng)歷從氣體到液體再到固體的過程，然后在其處于液體以及固體的狀態(tài)下才能夠與微生物產(chǎn)生聯(lián)系并在微生物的作用進(jìn)行降解。目前，能夠解釋這一過程的說法有兩種：第一種是Ottengraf建立的具有吸收性的雙膜理論，這種理論將微生物作用于VOCs廢氣降解的過程分成了三個階段[3]：第一，廢氣中的一部分物質(zhì)是可以溶于水的，因此為膜間傳遞提供了條件；第二，通過利用VOCs廢氣之間的濃度差別從而將VOCs廢氣逐步擴(kuò)散到膜上，然后由微生物進(jìn)行捕獲處理；第三，當(dāng)有機(jī)物被吸附到膜上之后，會成為微生物的營養(yǎng)物質(zhì)或是能源，從而通過微生物的作用將VOCs廢氣中的有機(jī)物分解并代謝為小分子的無機(jī)物。另外一種理論則是由我國科學(xué)家孫佩石提出的吸附理論。

3 處理工藝

利用微生物對VOCs廢氣進(jìn)行處理的過程，主要依賴于吸收和過濾兩種方式。吸收法也稱為洗滌法，也就是通過將微生物以及其他的營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行配比，從而制出特定的懸浮液，在廢氣通過的過程中微生物將會對廢氣中的物質(zhì)進(jìn)行捕捉，然后對捕捉之后的物質(zhì)進(jìn)行分解代謝，從而達(dá)到降解的目的，因此這種處理工藝所使用的裝置也被稱為生物洗滌器。

3.1 生物洗滌器

洗滌器分別由吸收室以及再生池兩個部分構(gòu)成，從而形成了具有活性的懸浮處理系統(tǒng)。當(dāng)廢氣通過吸收室時，生物懸浮液會從吸收室上部噴淋出來，使懸浮液與VOCs廢氣充分的接觸。充分吸收完有機(jī)微生物的懸浮液會落入到吸收室的下部，并隨著導(dǎo)出設(shè)備進(jìn)入到再生池，利用空氣進(jìn)行再生。而新鮮的物料也會被反吸回吸收室的噴淋位置，進(jìn)而構(gòu)成噴淋——作用——收集——反吸——噴淋的循環(huán)回路。VOCs廢氣通過微生物凈化處理之后，會從生物洗滌器的頂部排出。生物懸浮液都是由活性較強(qiáng)的污泥構(gòu)成的，因此其在再生過程中需要的時間較長。當(dāng)然微生物懸浮液需要再生的時候會依據(jù)其本身的性質(zhì)來決定去向，是與吸收在一起的反應(yīng)器相結(jié)合，還是選擇不同的反應(yīng)器[4]。當(dāng)然吸收器中將液體與氣體之間進(jìn)行接觸的方式不僅僅有噴淋法同時還可以選擇鼓泡的方式，利用不同的控制方式進(jìn)行選擇。如果氣相的阻力過大，可選擇使用噴淋法，如果液相的阻力較大則選擇鼓泡法。

3.2 生物濾池

生物濾池處理有機(jī)廢棄物的工藝流程為：進(jìn)入到生物濾池的有機(jī)廢棄物濕度必須要達(dá)標(biāo)。濾池內(nèi)放置有具有活性的填料層。一般情況下這種生物活性填料層會達(dá)到0.5m-1m的厚度，而有機(jī)廢氣則會隨著管道的引導(dǎo)從生物濾池的下部進(jìn)入到上部的生物填料層內(nèi)，不斷增加微生物與有機(jī)廢氣之間的分解。通過分解的生物會變成為異氧型的微生物。而且在分解過程中各種有機(jī)廢氣在分解作用下會產(chǎn)生不同的物質(zhì)：1.VOCs廢氣中的氮氣會轉(zhuǎn)化為氨氣，再進(jìn)一步分解最終生成硝酸鹽；2.VOCs廢氣所含有的一般有機(jī)物會通過微生物的作用轉(zhuǎn)化為CO2；3.VOCs廢氣物中所存在的硫化物也會在分解作用下形成硫化氫，并逐步轉(zhuǎn)化為硫酸鹽。通過生物處理技術(shù)的不斷作用，最終VOCs廢氣分解的氣體會從生物濾池的頂部位置排出。

3.3 生物滴濾塔

其主要的結(jié)構(gòu)為填充塔，塔內(nèi)設(shè)置了多層填料，每層的填料表面都是由生物膜以及微生物共同構(gòu)成的。在這個處理過程中，VOCs廢氣會從塔底進(jìn)入，而懸浮液則會從塔頂進(jìn)入，并充分噴灑到生物膜上，從而達(dá)成VOCs廢氣的凈化目標(biāo)。同時懸浮液回落至塔底，進(jìn)入到再一循環(huán)的過程，完成凈化的氣體則會從塔頂排出。

4 存在的問題

現(xiàn)階段，我國的生物處理技術(shù)應(yīng)用在VOCs廢氣的處理方式仍處于一種探索和實踐的階段。在處理過程中涉及到VOCs廢氣在分解的過程中逐漸從氣體向液化、固體轉(zhuǎn)變的過程，而且要在整個過程中完成生物性的降解需求。從技術(shù)方面來看，我們目前所掌握的技術(shù)能力以及設(shè)備在完成這一工作時還具有一定的不足，而且也尚未完全掌握這門技術(shù)，很多方面的應(yīng)用都不成熟，因此需要進(jìn)一步建立準(zhǔn)確的處理模型，以應(yīng)對整個降解的過程，并對工藝流程進(jìn)行把控和研究。

5 結(jié)束語

針對上述所闡述的內(nèi)容，我們必須要認(rèn)識到目前利用生物技術(shù)法處理VOCs廢氣仍還處于一個研究階段，要使其發(fā)揮出更大的作用，就必須做到以下幾點：

（1）針對VOCs廢氣中的物質(zhì)培養(yǎng)具有針對性微生物，從而提升廢氣的處理效率；（2）對現(xiàn)階段使用的技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，對設(shè)備在實際運行過程中的控制方式、操作步驟進(jìn)行簡化，從而進(jìn)一步降低設(shè)備運行的成本。（3）對于微生物處理技術(shù)的原理進(jìn)行探究，利用先進(jìn)的技術(shù)方式構(gòu)建模型，從而對其在實際應(yīng)用過程中的作用進(jìn)行把控。

參考文獻(xiàn)

[1]劉超，廖雷，彭娟，覃愛苗，羅恢泓，賈力強(qiáng)，師杰峰.揮發(fā)性有機(jī)廢氣生物處理技術(shù)研究進(jìn)展[J].環(huán)境工程，2016，34（04）：95-99.

[2]席勁瑛，武俊良，胡洪營，王燦.工業(yè)VOCs氣體處理技術(shù)應(yīng)用狀況調(diào)查分析[J].中國環(huán)境科學(xué)，2012，32（11）：1955-1960.

[3]朱英俊，謝國建，柳展飛，王蘊赟，施麗莉，沙昊雷.生物法處理VOCs廢氣的研究進(jìn)展[J].安徽化工，2010，36（04）：8-9.

[4]譚紅兵.國內(nèi)工業(yè)VOCs廢氣治理的現(xiàn)狀及發(fā)展[J].化工設(shè)計通訊，2017，43（07）：216-217.

收稿日期：2018-04-12

作者簡介：季益虎（1986-），男，研究生，研究方向為環(huán)境工程方面。