第八章生物法净化气态污染物
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➢ 混合培养：复杂、多种污染成分的目标污染物
➢ 新的技术研究：改变外部环境条件(光照或化 学药剂)，诱发基因突变，生产优良菌株。利 用生物工程技术，对微生物基因(DNA)的剪切、 重组得到超级微生物,发展固定化微生物(酶) 技术等。
二、废气生物处理的微生物
用于大气污染控制的一些微生物菌属
微生物种类
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
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
源自文库
工艺 系统类别
优点
缺点
备注
生
操作控制弹性强；传质
物 洗 涤
悬浮生长 系统
好；适合于高浓度污染气体 的净化；操作稳定性好；便 于进行过程模拟；便于投加
器
营养物质。
投资费用高；运行费用
高；过剩生物质量可能较大； 需处理废水；吸收设备可能 会堵塞；系统压降较大，菌 种易随连续相流失；只适合 处理可溶性污染物。
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
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： ➢ 污泥驯化或纯培养：以一种物质为目标污染物
假单胞菌属 ( Pseudomonas)
诺卡氏菌属 ( Nocardia) 黄杆菌属 ( Flavobacterium)
放线菌 ( Actinomyces)
真菌 ( Fungi) 氧化亚铁硫杆菌 ( T. ferrooxidans) 氧化硫硫杆菌 ( T. thiooxidans)
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 有机硫化物
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
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。
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 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。
生物净化反应器类型和特点
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。
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
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。
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
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 废气生物处理原理
基本原理 废气生物处理的微生物 生物净化反应器
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 质转化成简单的无机物如二氧化碳、水等，以 及细胞物质。
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
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。
➢ 新的技术研究：改变外部环境条件(光照或化 学药剂)，诱发基因突变，生产优良菌株。利 用生物工程技术，对微生物基因(DNA)的剪切、 重组得到超级微生物,发展固定化微生物(酶) 技术等。
二、废气生物处理的微生物
用于大气污染控制的一些微生物菌属
微生物种类
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
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
源自文库
工艺 系统类别
优点
缺点
备注
生
操作控制弹性强；传质
物 洗 涤
悬浮生长 系统
好；适合于高浓度污染气体 的净化；操作稳定性好；便 于进行过程模拟；便于投加
器
营养物质。
投资费用高；运行费用
高；过剩生物质量可能较大； 需处理废水；吸收设备可能 会堵塞；系统压降较大，菌 种易随连续相流失；只适合 处理可溶性污染物。
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
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： ➢ 污泥驯化或纯培养：以一种物质为目标污染物
假单胞菌属 ( Pseudomonas)
诺卡氏菌属 ( Nocardia) 黄杆菌属 ( Flavobacterium)
放线菌 ( Actinomyces)
真菌 ( Fungi) 氧化亚铁硫杆菌 ( T. ferrooxidans) 氧化硫硫杆菌 ( T. thiooxidans)
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 有机硫化物
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
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。
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 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。
生物净化反应器类型和特点
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。
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
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。
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
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 废气生物处理原理
基本原理 废气生物处理的微生物 生物净化反应器
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 质转化成简单的无机物如二氧化碳、水等，以 及细胞物质。
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
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。