开题报告—废气生物处理技术研究

开题报告

（项目研究可行性报告）废气生物处理技术研究

姓名/学号

学科专业环境工程

院系化学化工学院环境与生物工程系2011 年5 月2 日

废气生物处理技术研究

——有机化合物的生物处理

摘要：介绍了含有挥发性有机化合物废气（VOC废气）的生物处理原理和技术。对在德国应用较广的生物滤池和生物洗提工艺的工作原理、适用范围、工艺设计的基本要求进行了说明。通过和其他VOC废气处理工艺进行的技术对比，表明了生物处理工艺在其适用范围内的优越性。

关键词：挥发性有机化合物废气生物处理生物滤床生物洗涤反应器

1.论文选题依据：

1.1论文选题依据

随着国内对环境质量的要求不断提高，挥发性有机废气的治理工作正逐步开展。生物处理方法利用微生物的代谢作用，对中、低浓度有机废气进行处理，具有适应性强，投资、运行费用低，二次污染小等优点，是一种的污染治理技术。这种方法的不足主要有：对气体水溶性和生物降解性有要求，反应器启动、微生物驯化、处理过程持续时间较长，运行中必须提供足够的营养元素和氧气等。今后的工作应主要集中在填料选择、适宜菌种筛选和固定化、反应器优化设计及其组合应用等方面，为工艺的进一步推广应用提供技术参数。

在塑料、橡胶加工、油漆生产、汽车喷漆和涂料生产等诸多领域中，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，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。近年来，逐渐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。

1.2国内外研究现状分析：

利用生物法处理空气中的污染物可以追溯到20世纪50年代中期，生物法净化废气的研究，最先用于处理空气中低浓度的臭味物质，如堆肥场和动物脂肪加工场的有机废气脱臭处理。第一个利用微生物处理废气的专利于1957年出现在美国，但到1970年后才引起各国重视。到1980年，德国、日本、荷兰等国家已有相当数量的各类生物处理废气装置投入运行，对混合废气的去除率一般在95%以上。到目前为止，德、日、荷等国已成功应用于化工、轻工等行业，投入

运行的生物净化装置已逾千套。

S m i t h等采用生物过滤床对甲苯废气进行处理，处理效率达77%，而持续时间可达200d。S o r i a l 等在研究利用生物过滤床处理含苯、甲苯、乙苯和二甲苯的废气中发现，在EBRT为0.67min，有机负荷为6.2k g C O D／ ( m 3 · d ) 时，处理效率可达88%等发现在乙酸乙酯负荷分别为490k g／ ( m 3 · h ) 和810k g／( m 3 ． h ) 时，用生物过滤床，去除效率分别为95%和90%。

H y u n K e u r S 0 n 等采用硬木的锯末与城市废水的污泥混合组成的滤料对乙苯废气进行处理时，在不加营养剂的条件下运行62d内，去除效率超过80%。

O k k e r s e等人研究了生物滴滤床处理废气中生物量累积和阻塞的问题，并利用二氯甲烷作为模拟污染物质，建立了动力学模型；P o l等人利用生物滴滤床去除废气中的苯乙烯取得了较好的效果；L a u r e n z i s d ~人则在搅拌式滴滤床反应器中通过间歇除去部分污泥来连续处理生物废气。

而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。但高负荷时滴滤床的堵塞以及废气中存在多种化合物时的目标化合物去除量的减少，这两个问题依然妨碍着生物滴滤床处理废气在工业中的广泛应用。廖雷等人利用新工艺处理油烟废气，发现假单孢菌菌液挂膜的填料塔对油烟废气有较好的净化效果；王德民等在生物膜填料塔处理丙烯腈废气的研究中，分别考察了气相浓度、填料层高度、停留时间等操作参数对净化性能的影响，发现生物膜填料塔对丙烯腈废气有净化效果；孙佩石等对生物净化低浓度甲苯废气的适宜装置及其操作特性的研究表明，生物膜填料塔对低浓度甲苯废气的净化性能优于筛板塔及鼓泡塔。

杨显万等对低浓度VOC的生物法净化工业试验结果表明，该装置连续运行100d ，对于甲苯浓度为300~ 1400m g ／ m 3 的橡胶再生低浓度有机废气具有良好的净化作用，净化效率可较长时间保持在90%左右，含有甲苯的废气经生化处理后可实现达标排放。李国文等选取柱状活性炭为滤料，以甲苯为有机废气代表物，采用生物过滤床处理。试验表明，在温度20℃~2 8℃，气体流量0.25~ 0.5m 3 ／ h ，空塔气速0.7~3.5c m ／ s ，停留时间30~80s ，相对湿度40％~60％，喷淋液p H =7.0—8.0的条件下，生物过滤床对甲苯有较强降解能力，甲苯浓度低于2000 m g ／ m 3 时，降解效率均大于95 ％。陈建盂等对二氯甲烷废气采用生物滴滤床进行处理，结果表明，在髓R T为 15.7 s ，二氯甲烷进口浓度为0.7—3.12 g ／ m 3范围内，去除效率为72.0％一99.1％。滴滤床的酸性环境对二氯甲烷降解有明显的抑制作用。

1.3本研究相关方面的最新成果和发展动态：

(1)针对废气中挥发性有机污染物(甲苯等)的生物净化，通过优选、驯化实验研究，获得了一种专用复合菌种和一种强化菌种(优势菌为Pseudomonas putida)，初步形成了工业废气净化用工程菌种的优选、驯化及工程化培育技术。

(2)以橡胶再生低浓度有机废气(含硫)为对象，研制出了一套生物净化处理示范工程装置，并由此形成了工业生物膜填料塔的菌种挂膜制作技术、生物膜维护与修补技术。 (3)通过分析研究和制作调整，研制出了一套工业生物膜填料塔的菌