环境微生物学

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1、第四章污染气体的生物处理废气主要来源人类生产及生活中的燃料燃烧生产活动，例如化工、冶金、生物制品、屠宰、污水处理及垃圾处理等工厂所产生的废气。废气的处理废气处理是环境污染控制的一个重要方面。废气处理方法：理化法：目前主要采用的方法，如燃烧、吸附、吸收和还原等。工艺或设备较复杂，运行费用较高；用于处理某些恶臭废气时，效果不甚理想。生物法：具有处理效率较高、适应性较广、工艺较简单以及费用较省等优点。1957年在美国获得专利，但到1970年代才开始引起重视，直到1980年代才在德国、日本、荷兰等国家有相当数量工业规模的各

2、类生物净化装置投入运行。许多一般性的空气污染物的去除率可达到90％以上。第一节废气的生物反应器处理一、废气生物处理的特点废气或尾气(wastegas，off-gas)在生物反应器内进行。挥发性有机化合物(volatileorganiccompounds，VOCs)以及其它有毒或有臭味的气体，如NH3和H2S等。化工、制药、电镀、喷漆、印刷等行业产生的有害污染物(hazardousairpollutants，HAPs)以及废水处理厂、堆肥厂、垃圾填埋厂产生恶臭(odor)等。去除效率高一般的空气污染物去除效率超过90

3、％。投资少，运行费用低不需要投入额外的化学品;化学法则需加催化剂和氧化剂等，如次氯酸盐、过氧化氢、二氧化氯等。污染少生物处理的产物是生物量，很容易处理。耗能低生物反应在常温常压下进行，能量来自微生物利用VOCs成分本身产生的能量。生物处理法消耗的动力只是污染气体进入处理系统时所消耗的能量(正压送风或负压引风)。水溶性强兼具有蒸汽压低、亨利定律常数低的特点，向介质表面微生物膜扩散速率高；主要有无机物如H2S和NH3等、醇类、醛类、酮类以及简单芳烃(如BTEX)等有机物。适宜处理的污染气体应具有的特点：易降解分子被吸附

4、在生物膜上必需被降解，否则将导致污染物浓度增高，毒害生物膜或影响传质，降低生物滤器效率，或使处理完全失败。二、废气生物处理的基本形式根据介质性质不同，分为：生物洗涤(bioscrubbing)生物洗涤器(bioscrubber)内是液态介质。生物滤过(biofiltration)生物滤过采用是固态介质生物滤池(biofilters)生物滴滤池(biotricklingfilters)1．生物滤池生物滤池内的固态介质是一些天然材料，常用的固体颗粒有土壤和堆肥，这些材料为微生物的附着和生长提供表面，微生物可以吸收废气中

5、的污染物将其转化为无害物质。微生物滤池适用于处理肉类加工厂、动物饲养场、污水处理厂和堆肥厂等处产生的废气。这类废气的主要特点是浓度不高，但带有强烈的臭味。滤料的选择堆肥原料常用污水处理厂污泥、有机垃圾和畜粪以及植物凋落物。须筛选，滤层要均匀、疏松，空隙率>40％，滤料须保持湿润，滤层含水量不低于40％，但不能有积水。滤层保持适当的温度。土壤腐殖土为好，其它土质需要改良，有效厚度不应小于50cm，土壤水分40％~70％，草炭其通气性能良好，适于微生物生长，除臭效果比用土壤好。2．生物滴滤池生物滴滤池主要由箱体、生物活

6、性床层、喷水器等组成。废气经过预处理室去除颗粒物和增湿后进入滤床底部。滤料使用人工材料，如陶瓷、塑料或金属等，使用颗粒状或有空隙的材料，床层厚度一般在0.5~1.0m，依需要而定。优点：滤料重量轻、空隙大、表面积大、废气和介质接触时间短(几秒钟)，处理效率高，同时滤料不需更换。处理的浓度100mg/m3~5g/m3，流量5~50000m3/h。应用微生物过滤床已成功地用于化工厂、食品厂、污水泵站等方面的废气净化和脱臭。污染物包括硫化氢、二硫化碳、苯乙烯、甲苯、丙烷、异丁烷、苯酚、乙醇、四氢呋喃、环已酮、甲基乙基甲酮

7、等。3．生物洗涤生物洗涤装置一般由洗涤器和生物反应器两部分组成，吸收器和生物反应器分开设置。吸收主要是物理溶解过程，采用的吸收设备有喷淋塔、筛板塔、鼓泡塔等，吸收过程进行很快，水在吸收设备中的停留时间仅约几秒钟；生物反应的净化过程较慢，吸收了挥发性气体的废水在反应器中一般需要停留几分钟至十几小时。生物反应器中可进行好氧处理，活性污泥法和生物膜法。生物洗涤装置循环废水的利用可以直接进入吸收器重复使用；经过泥水分离后再重复使用。吸收液组成微生物、营养物和水；适合处理水溶性强的气态污染物，如醇类、酯类、醛类和酮类等。污水

8、处理厂剩余活性污泥配制混合液作为吸收剂可用于处理复合型臭气，特别能脱除很难治理的焦臭。德国开发一套二级洗涤装置，臭气浓度由1.110-3降低至510-5，并且抗冲击负荷。三、生物法处理废气的机理生物反应器处理废气一般经历以下三个阶段：溶解过程废气与水或固相表面的水膜接触，污染物溶于水中成为液相中的分子或离子，这一过程是物理过程，符合亨利定律。吸着过程溶于