VOCs和恶臭废气生物处理工艺主要包括生物过滤、生物滴滤、生物洗涤。
生物过滤:在生物过滤过程中,VOCs 废气流经过加压预湿后,进入过滤塔与滤料层表面的生物膜接触,VOCs 从气相转移到生物膜中被膜内的微生物迅速降解和利用,转化为自身生物质、水、CO和其他小分子物质。该方法特点是操作简单,运行费用低、适用范围广,不产生二次污染。但反应条件不易控制,易堵塞、气体短流、沟流,占地多,且对进气负荷变化适应慢。
生物滴滤:生物滴滤是生物过滤工艺的改进,其床层填料多为惰性物质,与生物过滤相比,降低了气体通过床层的阻力,由于连续流动的液体通过填充层,使得反应条件(如 pH、营养物浓度)易于控制,单位体积填料的生物量高,更适合净化负荷较高的废气,同时克服了生物过滤不利于处理产酸废气的特点,可有效去除酸性代谢产物。但生物滴滤反应器由于连续流动液相的存在,使得亨利系数较大的污染物不容易被去除。
生物洗涤:生物洗涤器又叫生物洗涤池,由传质洗涤器和生物降解反应器组成。废气首先进入洗涤器,与惰性填料上的微生物及由生化反应器过来的泥水混合物进行传质吸附、吸收,部分有机物在此被降解,液相中的大部分有机物进入生化反应器,通过悬浮污泥的代谢作用被降解掉,生化反应器出水进入二沉池进行泥水分离,上清液排出,污泥回流。
生物法对于恶臭气体从发展历程上而言经历了生物滴滤、生物洗涤到生物过滤的多种工艺进化,目前经过市场检验的生物除臭设备主要为联合生物洗涤-过滤法。
该方法综合了前代技术的优点,通过改进填料、喷淋方式和水循环系统设计等,解决了传统生物法存在的难以应对高负荷废气臭气、填料堵塞、浪费水电资源、运行成本高、长时间运行后系统酸化等各种问题。
设备由风机【1】、营养循环区【2】、布风区【3】、生物填料区【4】和除雾区【5】构成。来流气体通过风机经风管【1a】(尺寸根据实际处理风量决定)进入布风区,该区域布置有压力计【3a】一端接口,用以测算气体进入填料前的压力大小;布风区下侧是营养循环区,该区域设有pH计【2a】用以监测循环液的酸碱程度,排液阀【2b】用于废液的排出,循环液通过循环泵【2c】提升到填料上方喷嘴【2d】进行喷淋,喷嘴角度为120°,管道设有流量计【2e】;气体经过布风区后进入生物填料区,该区域由隔栅【4a】和生物填料层【4b】组成;穿过生物填料区后进入除雾区,该区域接入压力计后端用以测算流经生物填料后气体压力,上方设置气液分离装置【5a】,外侧有喷嘴检修孔【5b】,经除雾后气体达标排放。营养循环区、布风区、生物填料区和除雾区共同组成装置箱体。
生物法对恶臭污染物的治理原理如下:
①恶臭气体的溶解过程。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,即恶臭物质由气相转移到液相,这一过程是物理过程,遵循亨利定律;
②恶臭物质的吸附、吸收过程。水溶液中恶臭成分被微生物吸附、吸收,恶臭成分从水中转移至微生物体内。作为吸收剂的水被再生复原,继而再用以溶解新的废气成分。被吸附的有机物经过生物转化,即通过微生物胞外酶对不溶性和胶体状有机物的溶解作用后才能相继地被微生物摄入体内。如淀粉、蛋白质等大分子有机物在微生物细胞外酶(水解酶)的作用下,被水解为小分子后再进入细胞体内。由此可见,当以污泥或膜形态存在的微生物表面一旦通过吸附而被有机物覆盖后,其进一步吸附的作用将受到限制,因而需要通过膜的表面更新或不断补充具有吸附能力的微生物菌胶团,才能保证此过程的顺利进行;
③恶臭物质的生物降解过程。进入微生物细胞的恶臭成分作为微生物生命活动的能源或养分被分解和利用,从而使污染物得以去除。烃类和其他有机物成分被氧化分解为CO2和H2O,含硫还原性成分被氧化为S、SO42-;含氮成分被氧化分解成NH4+、NO2-和NO3-等。