第八章 生物法净化气态污染物4
生物法处理有机废气(超详细)
生物法处理废气废气的生物处理是利用微生物的生命过程把废气中的气态污染物分解转化成少或甚至无害物质。
自然界中存在各种各样的微生物，几乎所有无机的和有机的污染物都能转化。
生物处理不需要再生和其他高级处理过程，与其他净化法相比，具有设备简单、能耗低、安全可靠、无二次污染等优点，但不能回收利用污染物质。
1.2.3.1 基本原理在适宜的环境条件下，微生物不断吸收营养物质，并按照自己的代谢方式进行新陈代谢活动。
废气中生物处理正是利用微生物新陈代谢过程中需要营养物质这一特点，把废气中的有害物质转化成简单的无机物如二氧化碳、水，以及细胞物质等。
1.2.3.2 微生物降解污染物的过程由于微生物将废气中的有害物质进行转化的过程在气相中难以进行，所以废气中气态污染物首先要经气相转移到液相或固体表面的液膜中的传质过程，然后污染物才在液相或固体表面被微生物吸附降解。
按照Ottengraf 提出的生物膜理论，生物法净化处理工业废气一般要经历以下四个步骤（图1-1）。
1）废气中的污染物首先同水接触并溶解于水中（由气膜扩散进入液膜）；2）溶解于液膜中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；3）微生物将污染物转化为生物量、新陈代谢副产品或者C02、水等；4）生化反应产物0 0 2从生物膜表面脱附并反扩散进入气相本体，而1120 则被保持在生物膜内。
气态污染物的生物处理过程也是人类对自然过程的强化和工程控制，其过程的速率取决于：①气相向液固相的传质速率（与污染物的理化性质和反应器的结构等因素有关）;②能起降解作用的活性生物质量；③生物降解速率（与污染物的种类、生物生长环境条件、控制作用有关）。
表1-1 列出了各种气态污染物的生物降解效果。
填料固液混合层图1-1生物法净化工业废气的传质降解模型按照获取营养的方式不同，用于污染物生物降解的微生物有两大类：自养菌和异养菌。
自养菌可以在无有机碳和氧的条件下，以光和氨、硫化氢、硫和铁离子等的氧化获得必要的能量，而生长所需的碳则由二氧化碳通过卡尔文循环提供，因此它特别适合于无机物的转化。
第四章 净化气态污染物的方法
第四章 净化气态污染物的方法我们都知道，大气污染物分类为气态污染物和颗粒状污染物，本章是针对于气态污染物的处理方法进行学习。
工程上净化气态污染物的方法主要有以下几种：利用溶液的溶解作用所组成的气体吸收净化；利用固体表面吸附作用的吸附净化；利用某些催化剂的催化转化；有机物的高温焚烧等方法。
§1 吸收法净化气态污染物吸收法净化气态污染物是利用气体混合物中各种成分在吸收剂中的溶解度不同，或者与吸收剂中的组分发生选择性化学反应，从而将有害组分从气流中分离出来的操作过程。
吸收分为物理吸收和化学吸收两大类。
吸收过程无明显的化学反应时为物理吸收，如用水吸收氯化氢。
用水吸收二氧化碳的感。
吸收过程中伴有明显化学反应时为化学吸收，如用碱液吸收难以达到排放标准，因此大多数采用化学吸收。
吸收法不但能消除气态污染物对大气的污染，而且开可以使其还可以使其转化为有用的产品。
并且还有捕集效率高、设备简单、一次性投资低等优点，因此，广泛用于气态污染物的处理。
如处理含有SO 2、H 2S 、HF 和NO x 等废气的污染物。
一、吸收平衡理论物理吸收时，常用亨利定律来描述气液两相间的平衡，即i i i x E p =* 式中*i p ——i 组分在气相中的平衡分压，Pa ；i x ——i 组分在液相中的浓度，mol%；i E ——i 组分的亨利系数，Pa 。
若溶液中的吸收质（被吸收组分）的含量i c 以千摩尔/米3表示，亨利定律可表示为： i i i H c p =*或i i i p H c =i H ——i 气体在溶液中的溶解度，kmol/m 3·Pa 。
亨利定律适用于常压或低压下的溶液中，且溶质在气相及液相中的分子状态相同。
如被溶解的气体在溶液中发生某种变化（化学反应、离解、聚合等），此定律只适用于溶液中未发生化学变化的那部分溶质的分子浓度，而该项浓度决定于液相化学反应条件。
二、双膜理论吸收是气相组分向液向转移的过程，由于涉及气液两相间的传质，因此这种转移过程十分复杂，现已提出了一些简化模型及理论描述，其中最常用的是双膜理论，它不仅用于物理吸收，也适用于气液相反应。
新版第八章-污染环境的生物修复课件.ppt
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3、植物修复的特点
– 今年来的研究表明 ，植物修复是一个更经 济、更适于现场操作的去除环境污染物的技 术。植物具有庞大的叶冠和根系，在维持生 态环境的平衡中起着重要作用。植物修复适 用于大面积、低浓度的污染位点，不仅可以 环境的有机污染物，还可以去除重金属和放 射性元素。
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⑴、植物对环境中重金属的去除
• 植物对有机污染物的直接吸收作用 • 植物释放分泌物和酶 • 强化根区的矿化作用
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⑷、富营养化水体修复
• 富营养化水体 –水华和赤潮 –防治水体富营养化的对策： • 控制外源性营养物质的输入； • 减少内源性营养物质的负荷。
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– 防治水体富营养化的措施：
• 工程性措施：挖走底泥、水底深层曝气等；
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营养盐 空气
抽 水 井
地下水位
废水处理系统 污染区
注 水观 井测
井
生物修复原位处理方式示意图
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四、地下水生物修复工程技术
• 原位处理
– 特点：与土壤原位处理基本相同。
• 物理拦阻
– 指使用暂时的物理屏障以减缓并阻滞污 染物在地下水中的进一步迁移。
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• 地上处理
–又称抽取－处理技术，将受污染的 地下水从地下水层中抽取出来，在 地面上用一种或多种工艺处理之后， 再将水注入地层。
工程前期投入高
费用低
可与其它技术结合使用
需增加微生物监测项目
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4
4、生物修复与生物处理的异同
相同之处：都是利用微生物的降解作 用，也都是利用微生物的同化作用扩大 繁殖，并通过工程措施保持生物处理过 程有很高的效率，在处理特殊废物时都 需要驯化和筛选高效微生物。
8 气态污染物的净化
催化净化法的一般工艺 1
废气预处理去除催化剂毒物及固体颗粒 物（避免催化剂中毒）
• 板式塔可用少量的液体进行吸收操作，增加 塔板数可处理浓而污秽的废气；但当气量波 动大时，操作不稳定，影响吸收效果，且体 积大，构造复杂，造价较高。
液 体
液 体
液 体 浮阀
升气管 气流 （ a） 气流 （ b） 气流 (c)
液 体
液 体 浮板
板式塔 1-塔壳体 2-塔板 3-溢流堰 4-受液 盘 5-降液管
2
废气预热到要求的反应温度（如选择性催化还原 去除NOX废气的预热温度须达200~220℃以上）
3
催化反应
4
废热和副产品的回收利用等
8.4 燃烧法
通过氧化（燃烧）作用，将废气中的可 燃有害组分转化为无害，或易于处理和 回收的物质的方法。
一、燃烧法的基本原理
• 气体燃烧净化是对含有可燃性有害组分的混合 气体进行氧化燃烧或高温分解，使废气中的可 燃有害组分转化为无害物的方法。 • 多用于治理有机废气的场合，广泛应用于含有 碳氢化合物废气的净化。还可用于CO、沥青烟、 黑烟、恶臭等可燃有害组分的净化。 • 完全燃烧的条件（即燃烧三要素）：高温达到 燃点、充足的助燃物O2、高度的湍流。 • 燃烧不能回收到有用的物质，但可以回收热量。
气流 (d) 图 10－ 11 常用板式塔的简图 气流 (e)
（a）泡罩塔；（b）筛板塔；（c）浮阀塔； (d)固定舌型塔；（e）浮动喷射塔。
生物法处理有机废气
在塑料、橡胶加工、油漆生产、汽车喷漆和涂料生产等诸多工业领域中，工业品的生产和加工过程产生了大量含有挥发性有机化合物（Volatile Organic Compounds，VOC）的废气（VOC废气）。
这些废气未经处理排入大气，在一定条件下会形成光化学污染，影响大气质量，影响动植物生长和人类的健康。
某些有毒VOC废气有致残、致畸、致癌作用，对长期暴露其中的人体造成严重伤害。
为此，各国颁布了相应的法令，限制该类气体的排放，我国于1997年颁布并实施的《大气污染综合排放标准》，限定33种污染物的排放限值，其中包括苯、甲苯、二甲苯等挥发性有机物。
对VOC废气的治理，有多种处理技术可供使用。
但对于VOC浓度低、风量大的废气，传统工艺存在投资运行费用高、处理效率低和处理后存在二次污染等问题。
近年来，逐渐发展的废气生物处理技术作为一种新型的空气污染控制技术，得到日益广泛的应用。
该项技术与传统的燃烧法、催化氧化法、吸收法、吸附法相比，对VOC低含量废气的处理有明显的优势。
本文主要介绍现行的德国废气生物处理技术，以期对我国相应技术的推广应用起到借鉴作用。
1 废气生物处理工艺1.1 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。
1.2 反应处理工艺分类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。
图1 有机废气的生物处理工艺流程图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。
生物法处理有机废气(超详细)
生物法处理废气废气的生物处理是利用微生物的生命过程把废气中的气态污染物分解转化成少或甚至无害物质。
自然界中存在各种各样的微生物，几乎所有无机的和有机的污染物都能转化。
生物处理不需要再生和其他高级处理过程，与其他净化法相比，具有设备简单、能耗低、安全可靠、无二次污染等优点，但不能回收利用污染物质。
1.2.3.1基本原理在适宜的环境条件下，微生物不断吸收营养物质，并按照自己的代谢方式进行新陈代谢活动。
废气中生物处理正是利用微生物新陈代谢过程中需要营养物质这一特点，把废气中的有害物质转化成简单的无机物如二氧化碳、水，以及细胞物质等。
1.2.3.2微生物降解污染物的过程由于微生物将废气中的有害物质进行转化的过程在气相中难以进行，所以废气中气态污染物首先要经气相转移到液相或固体表面的液膜中的传质过程，然后污染物才在液相或固体表面被微生物吸附降解。
按照Ottengraf提出的生物膜理论，生物法净化处理工业废气一般要经历以下四个步骤（图1-1)。
1)废气中的污染物首先同水接触并溶解于水中（由气膜扩散进入液膜)；2)溶解于液膜中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；3)微生物将污染物转化为生物量、新陈代谢副产品或者C02、水等；4)生化反应产物002从生物膜表面脱附并反扩散进入气相本体，而1120则被保持在生物膜内。
气态污染物的生物处理过程也是人类对自然过程的强化和工程控制，其过程的速率取决于：①气相向液固相的传质速率（与污染物的理化性质和反应器的结构等因素有关);②能起降解作用的活性生物质量；③生物降解速率（与污染物的种类、生物生长环境条件、控制作用有关)。
表1-1列出了各种气态污染物的生物降解效果。
填料固液混合层图1-1生物法净化工业废气的传质降解模型表1-1微生物对各种气态污染物的生物降解效果化合物生物降解效果甲苯、二甲苯、甲醇、乙醇、丁醇、四氢呋喃、甲醛、乙醛、丁醛、三甲胺非常好苯、丙酮、乙酸乙酯、苯酚、二甲基硫、噻吩、甲基硫醇、二硫化碳、酰胺类、吡啶、乙腈、异腈类、氯酚好甲烷、戊烷、环己烷、乙醚、二氯甲烷较差1,1,1-三氯甲烷无乙炔，异丁烯酸甲酯、异氰酸酯、三氯乙烯、四氯乙烯不明1.2.3.3废气生物处理的微生物按照获取营养的方式不同，用于污染物生物降解的微生物有两大类：自养菌和异养菌。
生物净化法
应用范围
进气中污染物浓 度＜1g/m3;
优 点
缺 点
气、液比表面积大；反应条件不宜控制；对 操作、启动容易， 进气浓度波动适应能力
生物 吸收法
度＜5g/m3;
损失低
启动过程复杂，投资大， 维护管理费用高
生物 滴滤法
进气中污染物浓 度＜0.5g/m3;
能较好地截留生长 传质表面积低；剩余污 缓慢的微生物 泥须处理；启动过程复 杂，维护管理费用高
3 生物滴滤法
生物滴滤法工艺集生物吸收和生物氧化于 一体。废气中污染物的吸收和生物降解同时发 生在一个反应装置内。
三者工艺对比
名 称 生物 过滤法
运行费用低 进气中污染物浓 差；占地大 反应条件易于控制；传质表面积低；增长缓 反应条件易于控制；传质表面积低；增长缓 可避免产物积累； 慢的微生物会被冲出反 设备占地小，压力 应器；剩余污泥须处理；
2003年10月完成的 中国目前最大规模 的杭州七格污水处 理厂全厂除臭系统 一期工程，污水处 理量为40万吨/天， 臭气量超过20万立 方米/小时。
3 膜生物反应器
膜生物反应器(MembraneBioreactor)是为了克服前三种生 物废气处理系统在处理难溶解有机物和高浓度有机物时的缺陷 而发展起来的一种试验装置。
膜 生物层
营养液 废气和 氧流入 气相 膜相
空气和废气 生物层
如图1一4，采用微孔疏 水中空纤维(聚丙烯、聚 乙烯)制成纤维膜，微生 物在膜上生长形成生物 膜层。 该纤维膜具有很高的渗 透性，在临界压力以下， 水不透过膜，气体由膜 扩散到纤维膜，然后穿 过该膜到生物膜(生物活 性液相)。
3 膜生物反应器
先吸附并与NaOH 反应转化成亚硫 酸盐，再由硫酸 还原菌将其转化 为H2S,最后用硫 醚杆菌将H2S转化 为元素硫
第八章生物法净化气态污染物
类型 生物过滤器 生物洗涤器 生物滴滤器
微生物群落 固着 分散 固着
液相状态 静止 流动 静止
三、生物净化反应器
生物洗涤器 ➢ 利用由微生物、营
养物和水组成的微 生物吸收液处理废 气。 ➢ 适合于吸收可溶性 气态污染物。 ➢ 典型的形式有喷淋 塔、鼓泡塔及穿孔 板塔等生物洗涤器。
生物洗涤器
三、生物净化反应器
对较难 溶气体可采 用鼓泡塔、 多孔板式塔 等气液接触 时间长的吸 收设备。
生 物 过 滤 器
处理能力大；工艺简单；操
附着生长 系统
作简便；能耗低；投资少； 运行费用低；对水溶性低的 污染物有一定去除效率；适
合于去除恶臭类污染物。
污染气体的体积负荷低； 菌种繁殖
只适合于低浓度气体的处理； 代谢快，不
工艺过程无法控制；滤料中 会随流动相
易形成气体短路；滤床有一 流失，从而
定的寿命期限；过剩生物质 大大提高去
无法去除。
除效率。
生
化合物
生物降解效果
甲苯、二甲苯、甲醇、乙醇、丁醇、四氢呋喃、甲醛、乙 醛、丁酸、三甲胺
苯、丙酮、乙酸乙酯、苯酚、二甲基硫、噻吩、甲基硫醇、 二硫化碳、酰胺类、吡啶、乙腈、异腈类、氯酚
非常好 好
甲烷、戊烷、环己烷、乙醚、二氯甲烷 1,1,1-三氯甲烷
乙炔、异丁烯酸甲酯、异氰酸酯、三氯乙烯、四氯乙烯
较差 无 不明
大气污染控制工程
第八章 生物法净化气态污染物
第八章 生物法净化气态污染物
废气的生物处理是利用微生物的生命过程把废 气中的气态污染物分解转化成少害甚至无害的物质。 自然界中存在各种各样的微生物，因而几乎所有无 机的和有机的污染物都能被转化。生物处理不需要 再生和其它高级处理过程，与其它净化法相比，具 有设备简单、能耗低、安全可靠、无二次污染等优 点，尤其在处理低浓度（<3mg/L）、生物降解性能 好的气态污染物时更显其经济性。
污染气体的生物处理
污染气体的生物处理引言随着工业化和城市化的快速发展，大量的污染气体被排放到空气中，给环境和人类健康带来了严重的威胁。
传统的处理方法，如物理和化学方法，具有成本高、效果有限等缺点。
因此，生物处理成为一种越来越受到关注的方法，它利用生物体的代谢能力降低或清除污染气体，具有环保、高效和经济的优点。
本文将介绍污染气体的生物处理技术及其应用。
1. 生物处理原理生物处理通过利用微生物的代谢能力来降解或转化污染气体。
微生物可以通过不同的代谢途径将有害的污染气体转化为无害物质，或将其减少到对环境无害的水平。
以下是合成气、二氧化硫和氨气三种典型的污染气体的生物处理原理的简要介绍：1.1 合成气的生物处理合成气是一种由一氧化碳和氢气组成的气体混合物，通常由生物质的气化产生。
合成气的生物处理是通过利用气体发酵或甲烷发酵微生物将一氧化碳和氢气转化为甲烷和二氧化碳，从而达到减少一氧化碳和提高甲烷含量的目的。
1.2 二氧化硫的生物处理二氧化硫是工业生产中常见的污染气体之一，对环境和人类健康有害。
二氧化硫的生物处理主要通过利用还原型微生物中的酶来将其转化为硫酸和硫酸盐。
这种转化过程可以降低二氧化硫的浓度，减少其对环境的污染。
1.3 氨气的生物处理氨气是农业生产中常见的污染气体，对土壤和水体造成一定程度的污染。
氨气的生物处理依靠氨氧化细菌将其氧化为硝酸盐或亚硝酸盐，进而转化为无害物质。
这种生物转化过程被称为氨氧化和亚硝化反应。
2. 污染气体的生物处理技术为了实现高效、可持续的生物处理，需要开发和应用适合不同污染气体的生物处理技术。
以下是几种常见的污染气体生物处理技术的简要介绍：2.1 生物滤池生物滤池是一种常用的污染气体生物处理装置，它包括填充了生物质料的滤床和呼吸系统。
污染气体通过滤床时，其中的微生物会附着在生物质料表面，利用其代谢能力将污染物降解或转化为无害物质。
生物滤池适用于处理有机污染物气体，如挥发性有机物和氨气。
2.2 生物膜反应器生物膜反应器是一种将微生物附着在膜表面上进行生物处理的装置。
第8章 吸收法净化气态污染物(共76张PPT)
双膜理论
三、传质阻力 1、在相界面处，气液处于平衡状态，无传质阻力存在； 2、在气膜和液膜中，被吸收组分靠扩散作用进行传
质，存在气膜阻力和液膜阻力； 3、在气相主体和液相主体中，各组分充分混合，浓度均
一，无浓度梯度，无扩散阻力； 4、整个过程的传质阻力等于气膜阻力与液膜阻力之和；
5、传质速率取决于气膜和液膜的分子扩散速率。
化学吸收速率：
1 、 N A K A L C 'A K A( L C A )
2 、 N A K 'A L C AK A L C A
极快速不可逆反响－－－－① A>B
P/C 气相主体
PAG
气膜
液膜
C Ri PAi C Ai
液相主体
C BL
C RL
CAi0,CBi0
相界面 反应面
N AK AG (P AG baH AD D B AL L C B)L
个体填料：
拉西环、鲍尔环、阶 梯环、矩形环、鞍环 等。
3、足够的机械强度，重量 轻，耐腐蚀；
4、本钱低廉，来源广泛。
组合填料： 波纹环、整砌环等。
个体填料
散堆填料
金属鲍尔环
拉西环
塑料鲍尔环
聚丙烯阶梯环
组合填料
斜管蜂窝填料
规整填料 整砌填料
斜管填料
陶瓷波纹填料
特别填料
分子筛
立体弹性填料
塔壁效应、 “干填料现象〞
双膜理论
四、传质推动力：
1、在气膜内推动力为： 2、在液膜内推动力为：
PAGPAi
CA i CA L
物理吸收速率
气膜
N AD ZA GG (P AG P A)ikA(G P AG P A)i
大气污染控制工程课后习题答案(蒋文举版)
大气污染控制工程课后习题答案（蒋文举版）第一章概论习题P181.5废气流量为1000m3N/s，SO2的体积分数为1.6×10-4，试确定：①SO2在混合气体中的质量浓度；②每天的SO2排放量（kg/d）。
解：①SO2的浓度=1.6×102×64/22.4=457mg/m3②457mg/m3×1000m3N/s×3600×24=39484.8kg/d1.6成人每次吸入的空气量约为500cm3，假定每分钟呼吸15次，空气中颗粒物的浓度为200ug/m3，试计算每小时沉积于肺泡内的颗粒物质量。
已知该颗粒物在肺泡中的沉降系数为0.12。
解：500cm3×15×60=450000cm3=0.45m30.45m3×200ug/m3×0.12=10.8ug1.7根据我国的《环境空气质量标准》的二级标准，求出SO2、NO2、CO三种污染物的日均浓度限值的体积分数。
解：SO2、NO2、CO《环境空气质量标准》的日均浓度二级标准分别为0.15、0.12、4.0mg/m3 0.15mg/m3=0.15×22.4/64=0.0525ppm=5.25×10-80.12mg/m3=0.12×22.4/46=0.0584ppm=5.84×10-84.0mg/m3=4.0×22.4/28=3.20ppm=3.2×10-61.8在某市中心区的道路两侧监测点测定的大气污染物浓度分别为：CO 5.2×10-6（1小时值的日平均值）NO20.03×10-6（1小时值的日平均值）SO2 2.3×10-6（1小时值的日平均值）TSP0.15mg/m3（1小时值的日平均值）PM100.035mg/m3（1小时值的日平均值）O30.03×10-6（1小时值的日平均值）试问哪些大气污染物超过我国颁布的《环境空气质量标准》（GB3095-96）中规定的二级标准。
生物法净化气态污
吸附容积理论: Deshusses提出了吸附容积理论，认为存 在一个由液体构成的吸附容积，且等于水 的体积减去生物膜体积，在吸附容积内无 生化反应；可把填料床沿气流方向分层， 而且每一层都有气相、生物膜和吸附容积 三部分构成，并且从三部分的质量平很建 立一个瞬时的数学模型。该模型主要适用 于堆肥式滤床的设计应用。
生物法净化气态污染的系 统研究
资源与环境学院08环境工程 资源与环境学院 环境工程080811011林延绵 环境工程 林延绵
我国大气污染现状
我国大气污染属于煤烟型污染。燃煤污染 总量占整个燃料燃烧排放量的96％，大气 污染物中约60％的总悬浮颗粒物、87％的 二氧化疏、67％的氮氧化物和71％的二氧 化碳均来自煤炭的燃烧。《中国环境状况 公报》显示：2003年487个市（县）的降 水监测，出现酸雨的城市有265个，占上报 城市数的54.4％。
生物法废气净化微生物菌种的选育
以一种物质作为目标污染物的微生物菌种 一般是通过污泥训化或纯种培养的方法来 进行的。 根据遗传学原理，通过改变外部环境条件 ，诱发基因突变，生产优良菌株。利用生 物工程技术，通过对微生物基因的剪切、 重组的到超级微生物，发展固定化微生物 技术。提高生物法净化气态污染物的处理 效率。
氧化硫杆菌 目标污染物：有机硫化物，如硫醇
废气生物处理的环境和营养条件 优化
营养比例的调配 喷淋液量控制 PH调节
营养比例的调配
生态生物反应器中微生物的生长需要氮、 磷、硫以及丰富的碳源以形成新的细胞物 质，其中N约占12%是干细胞重量中的最 大份额。它是限制细胞生长和挥发性有机 物降解的主要因素。 研究表明，对于生物 滤池可以利用N的标准是250mg/kg(干填 料)，对30g/m3hr甲苯负荷，N的需要量 为1000mg/kg（干填料）。对于高有机碳 系统应使用NO3—N以减少固碳生物的繁殖 ，防止微生物堵塞。
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二、废气生物处理的微生物
异养菌：
通过有机化合物的氧化来获取营养物和能量。 适合进行有机物的转化。 在适当的温度、酸碱度和有氧的条件下，该类 微生物能较快地完成污染物的降解。 应用：降解有机物如乙醇、硫醇、酚、甲酚、 吲哚、脂肪酸、乙醛、胺等。
二、废气生物处理的微生物
微生物菌种的培养：
大气污染控制工程
第八章 生物法净化气态污染物
第八章 生物法净化气态污染物
废气的生物处理是利用微生物的生命过程把废 气中的气态污染物分解转化成少害甚至无害的物质。 自然界中存在各种各样的微生物，因而几乎所有无 机的和有机的污染物都能被转化。生物处理不需要 再生和其它高级处理过程，与其它净化法相比，具 有设备简单、能耗低、安全可靠、无二次污染等优 点，尤其在处理低浓度（<3mg/L）、生物降解性能 好的气态污染物时更显其经济性。
质转化成简单的无机物如二氧化碳、水等，以
及细胞物质。
一、基本原理
净化步骤： 废气中的污染物首先同水接触并溶解于水中 （即由气膜扩散进入液膜）； 溶解于液膜中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 物或者二氧化碳和水； 生化反应产物CO2从生物膜表面脱附并反扩散 进入气相本体,而H2O 则被保持在生物膜内。
三、pH
大多数细菌、藻类和原生物对pH的适应范围在 4～10之间，最佳pH为6.5～7.5。 在污染物生物处理过程中，一些有机物的降解 会产生酸性物质，使生物处理器的pH环境发生 变化。一般地,采取在处理器中添加石灰、大 理石、贝壳等来增加缓冲能力，调节pH。
四、溶解氧
根据微生物的呼吸与氧的关系，微生物可分为： 好氧微生物：需要供给充足的氧。 在呼吸中氧作为最终电子受体； 在甾醇类和不饱和脂肪酸的生物合成中需 要氧。
生物滴滤器
三、生物净化反应器
三种类型的气态污染物生物净化装置优缺点比较
工艺 生 物 洗 涤 器 生 物 过 滤 器 生 物 滴 滤 器 系统类别 优点 缺点 备注 对较难 投资费用高；运行费用 溶气体可采 高；过剩生物质量可能较大； 用鼓泡塔、 需处理废水；吸收设备可能 多孔板式塔 会堵塞；系统压降较大，菌 等气液接触 种易随连续相流失；只适合 时间长的吸 处理可溶性污染物。 收设备。 污染气体的体积负荷低； 只适合于低浓度气体的处理； 工艺过程无法控制；滤料中 易形成气体短路；滤床有一 定的寿命期限；过剩生物质 无法去除。 菌种繁殖 代谢快，不 会随流动相 流失，从而 大大提高去 除效率。
用上式可计算反应池体积，式中k′可通过 试验求得。
一、生物洗涤法
如果连续通空气供氧，就会造成返混。这 种情况下可通过物料衡算计算：
Af u( L1 L2 ) kL 2V
反应池长度
V L Af
L1 L2 kL 1 u
二、生物过滤法
1. 生物过滤工艺 构成： 滤料床层； 沙砾层 多孔布气管 分类： 土壤滤池 堆肥滤池 生物过滤箱 生物滴滤池
好
较差 无 不明
二、废气生物处理的微生物
微生物种类：自养菌和异养菌
自养菌： 在无有机碳和氧的条件下，以光和氨、硫化氢、 硫和铁离子等的氧化获得必要的能量，由二氧 化碳通过卡尔文循环提供生长所需的碳。 适合于无机物的转化。 缺点：能量转换过程缓慢；生长速率也非常慢； 生物负荷不可能很大 应用：用硝化、反硝化及硫化细菌等去除浓度 不太高的臭味气体硫化氢、氨。
有限的工艺控制手段； 菌种易随 可能形成气流短路；滤床会 由于过剩生物质较难去除而 流动相流失。 堵塞失效。
第二节 影响生物净化废气的主要因素
填料 温度 pH 溶解氧 湿度
一、填料
理想填料的性质： 最佳的微生物生长环境
较大的比表面积
一定的结构强度
高水分持留能力
高孔隙率 较低的体密度，减小填料压实的可能性
用于大气污染控制的一些微生物菌属
微生物种类 假单胞菌属 ( Pseudomonas) 诺卡氏菌属 ( Nocardia) 黄杆菌属 ( Flavobacterium) 放线菌 ( Actinomyces) 目标污染物 小分子烃类 小分子芳香族化合物 氯代化合物 芳香族化合物 聚合高分子 无机硫化物 例子 乙烷 二甲苯、苯乙烯 氯甲烷、五氯苯酚 甲苯 聚乙烯 二氧化硫、硫化氢
堆肥滤池
二、生物过滤法
生物过滤箱 废气通过床层，污染物部分被载体吸附，部 分被水吸收，然后由微生物对污染物进行降 解。 由箱体、生物活性床层、喷水器等组成。床 层由多种有机物混合制成的颗粒状载体构成， 有较强的生物活性和耐用性。微生物一部分 附着于载体表面，一部分悬浮于床层水体中。
二、生物过滤法
操作控制弹性强；传质 好；适合于高浓度污染气体 悬浮生长 的净化；操作稳定性好；便 系统 于进行过程模拟；便于投加 营养物质。 处理能力大；工艺简单；操 作简便；能耗低；投资少； 附着生长 运行费用低；对水溶性低的 系统 污染物有一定去除效率；适 合于去除恶臭类污染物。 处理能力大；工艺简单；操 作简便；能耗低；投资少； 附着生长 运行费用低；适合于中等浓 系统 度污染气体的净化；可控制 pH；能投加营养物质。
第八章 生物法净化气态污染物
本章学习内容： 废气生物处理原理 影响生物净化废气的主要因素 生物法净化废气的工艺及设计 生物净化法的应用
第一节 废气生物处理原器
一、基本原理
废气的生物处理是利用微生物新陈代谢过程 中需要营养物质这一特点，把废气中的有害物
生物洗涤法 生物过滤法
一、生物洗涤法
1.生物洗涤工艺 构成：吸收器和生化 反应器 吸收过程很快，生化 反应过程较慢 提高氧的供给，加快 生化过程速率
生物洗涤法处理工业废气流程
一、生物洗涤法
（1）活性污泥法 利用污水处理厂剩余的活 性污泥配制混合液，作为吸收剂处理废气。吸 收设备可用喷淋塔、• 板式塔或鼓泡反应器等。 该方法对脱除复合型臭气效果很好，脱臭效率 可达99％，而且能脱除很难治理的焦臭 （2）微生物悬浮液法 用由微生物、营养物 和水组成吸收剂处理废气，该方法的原理、设 备和操作条件与活性污泥法基本相同，由于吸 收液接近清液，设备堵塞可能性更少，适合于 吸收可溶性气态污染物。
生物洗涤器
三、生物净化反应器
生物过滤器 用含有微生物的固体颗 粒吸收废气中的污染物， 然后微生物再将其转化 为无害物质。 典型的有土壤、堆肥等 作为滤质，近来又有采 用工程材料如活性炭、 陶瓷或塑料等为滤料的 方法。
生物过滤器
三、生物净化反应器
生物滴滤器 增设附着有微生物的填料， 在填料上方喷淋循环水， 通过循环液中微生物和滤 料表面微生物膜的作用将 污染物转化为无害物质。 对高污染负荷的废气处理 效率高。 滤料一般为陶瓷或塑料。
一、基本原理
生物法净化工业废气的传质降解模型
一、基本原理
净化速率影响因素：
气相向液固相的传质速率（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）。
一、基本原理
微生物对各种气态污染物的生物降解效果
生物净化反应器类型和特点
类型 生物过滤器 生物洗涤器 生物滴滤器 微生物群落 固着 分散 固着 液相状态 静止 流动 静止
三、生物净化反应器
生物洗涤器 利用由微生物、营 养物和水组成的微 生物吸收液处理废 气。 适合于吸收可溶性 气态污染物。 典型的形式有喷淋 塔、鼓泡塔及穿孔 板塔等生物洗涤器。
兼性厌氧（或兼性好氧）微生物：既可在无氧条 件也可在有氧条件下生存。
厌氧微生物：只有在无氧条件下才能生存。
五、湿度
在生物过滤处理废气中，湿度是一个重
要的环境因素。
控制氧的水平
生命活动的需要 影响湿度变化的主要因素：湿度、未饱和的 进气、生物氧化、与周围进行热交换等
第三节 生物法净化废气的工艺及设计
2.生物过滤设计计算
生化反应速率方程：
q kAL
在稳定情况下：
d AG N A u dx
VL N A q VG
滤料表面污染物浓度分布
二、生物过滤法
VL N A k AL VG
令： 则：
u
VL k k VG d AG
dx
k AL
泥炭和堆肥
粒状活性炭
粒状陶瓷 塑料 焦炭
易清洗，比活性炭的成本低，高生物降解率 易清洗，材料易得，价格便宜 价格便宜，材料易得，吸水性好，吸附力强
比土壤和泥炭堆肥贵
无吸附能力，比焦炭贵，生物降 解率低
生物降解率较低
二、温度
温度是微生物的重要环境因素。 根据对温度的依赖，微生物可分为： 低温性（<25℃） 中温性（25• ～40℃） 高温性（>40℃）
真菌 ( Fungi)
氧化亚铁硫杆菌 ( T. ferrooxidans) 氧化硫硫杆菌 ( T. thiooxidans)
有机硫化物
硫醇(RSH)
三、生物净化反应器
1.反应器分类 根据微生物的存在形式，分为悬浮生长系统和附着 生长系统； 根据液相是否流动以及微生物群落是否固定，可分 为三类：生物过滤器、生物洗涤器和生物滴滤器。
一、生物洗涤法
2 设计计算 吸收设备：见第五章相关内容 生化反应器设计： 一般废液中污染物浓度较低，其转化反 应可视为一级反应：
q kL
一、生物洗涤法
假定废液均匀流过反应池，则在稳定情况下：
d L u k L dx
将上式整理积分可得：
L2
kL L1 exp( ) u
几种微生物适应的温度和pH
微生物 温度／℃ pH 假单细胞菌 25～35 6.5～7.5 环状弧菌 30～35 7.0～8.0 硫氰氧化杆菌 27～33 6.8～7.6 硫杆菌 25～30 5.5～7.5 放线菌S2 • 20～30 7.0～8.0