7+大气污染的生物处理技术

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1、1第7讲大气污染的生物处理技术2/22概述随着有机合成工业和石油化学工业的迅速发展，进入大气的有机化合物越来越多，这类物质往往带有恶臭，不仅对感官有刺激作用，而且不少有机化合物具有一定毒性，产生“致癌、致畸、致突变”效应，对人体和环境产生很大的危害生物处理技术效果好，投资及运行费用低，安全性好，无二次污染，易于管理，在处理低浓度、生物降解性好的有机废气时具有优越性3/221生物法净化有机废气的原理利用微生物以废气中的有机组分作为其生命活动的能源或其他养分，经代谢降解，转化为简单的无机物及细胞组成物质微生物净化有机废气模式图4/22与废水生物处理过程的最大区别是：废气

2、中的有机物质首先要经历由气相转移到液相（或固体表面液膜）中的传质过程，然后在液相（或固体表面生物层）被微生物吸附降解由于气液相间有机物浓度梯度、有机物水溶性以及微生物的吸附作用，有机物从废气中转移到液相（或固体表面液膜）中，进而被微生物捕获、吸收微生物对有机物进行氧化分解和同化合成，产生的代谢产物一部分溶入液相，一部分作为细胞物质或细胞代谢能源，还有一部分（如CO2）则进入到空气中。废气中的有机物通过上述过程不断减少，从而得到净化5/222有机废气生物处理的工艺与应用根据微生物在有机废气处理过程中存在的形式，可将处理方法分为生物吸收法（悬浮态）和生物过滤法（固着态）

3、两类生物吸收法即微生物及其营养物配料存在于液体中，气体中的有机物通过与悬浮液接触后转移到液体中而被微生物降解生物过滤法是微生物附着生长于固体介质（填料）上，废气通过由介质构成的固定床层（填料层）时被吸附或吸收，最终被微生物降解，典型的有生物滤池和生物滴滤池两种形式6/22生物吸收法由一个吸收室和一个再生池构成除液相喷淋法，还可采用气相鼓泡。一般若气相阻力较大可用喷淋法，液相阻力较大则用鼓泡法7/22生物滤池生物滤池（biofilter）的填料层是具有吸附性的滤料（如土壤、堆肥、活性炭等）因其较好的通气性和适度的通水和持水性，以及丰富的微生物群落，能有效的去除烷烃类化

4、合物，对酯及乙醇降解效果更佳生物滤池处理有机废气工艺流程8/22生物膜理论9/22生物滴滤池Biotricklingfilter，与生物滤池的最大区别是在填料上方喷淋循环液，设备内除传质过程外还存在很强的生物降解作用反应条件较易控制，温度调节需外加强制措施在处理卤代烃、含硫、含氯等产酸代谢产物及产能较大的污染物更有效10/223二氧化碳的微生物固定CO2占温室效应气体总效应的49%CO2是重要的碳资源目前CO2的固定方法主要有物理法、化学法和生物法，最终大多数方法的CO2固定需依赖微生物植物的CO2固定作用占据优势人为的CO2固定更多借助自养微生物实现11/22固定

5、CO2的微生物光能自养型和化能自养型，前者主要包括藻类和光合细菌，含叶绿素，以光为能源、CO2为碳源；后者以CO2为碳源，能源有H2、H2S、S2O32-、NH4+、NO2-、Fe2+等12/22固定CO2的氢氧化细菌氢氧化细菌是生长速度最快的自养菌，倍受重视在固碳的同时还可以生产糖或聚合物材料13/22微生物固定CO2的生化机制卡尔文循环（Calvincycle）：CO2的固定，固定的CO2的还原，CO2受体的再生一般光合作用和蓝细菌都是以卡尔文循环固定CO214/22还原三羧酸循环：每循环一次，便有4分子CO2被固定嗜热氢细菌、绿色硫磺细菌、嗜硫化硫酸绿硫菌以还

6、原三羧酸循环固定CO215/22乙酰辅酶A途径：甲烷菌、厌氧乙酸菌等厌氧细菌一般以乙酰辅酶A途径固定CO216/22甘氨酸途径：厌氧乙酸菌从CO2合成乙酸的生化机制除上述的乙酰辅酶A途径外，还包括甘氨酸途径一些极端微生物还有固定CO2的有机酸途径17/22微生物固定CO2的应用CO2造成温室效应，微生物的固定可以减少其影响，并生产许多代谢产物如有机酸、多糖、甲烷、维生素、氨基酸等利用藻类及氢氧化细菌可以利用CO2生产单细胞蛋白，可作为食品及医药用品利用CO2和H2合成乙酸生产生物降解塑料聚β-羟基丁酸酯（PHB）生产多糖利用藻类产烃产甲烷18/22微生物固定CO2的

7、研究方向利用基因工程技术构建高效固定CO2的菌株开发具有高光密度的光生物反应器高效且经济的制氢技术进一步深入研究不同种类微生物固定CO2的机理，为CO2固定反应的调控提供理论依据19/224生物法净化有机废气的现状及需解决的问题国外从20世纪80年代开始，采用生物法净化有机废气，应用于堆肥场和动物脂肪加工厂的有机废气脱臭处理生物吸收法适宜于处理净化气量较小、浓度大、易溶且生物代谢速率较低的废气生物滤池适合气量大、浓度低的废气生物滴滤池适合负荷较高以及污染物降解后会产生酸性物质的废气处理有机废气生物处理是一项新的技术，涉及多相传质及生化降解，影响因素多且复杂，理论