生物法处理VOCs废气的研究进展
朱英俊1,谢国建,柳展飞2j堕赞1,施丽莉1,沙昊雷3
(1.杭州市环境监测中心站,浙江杭州310007;2.杭州市萧山区环境保护局,浙江杭州311200;
3.浙江工业大学生物与环境工程学院,浙江杭州310032)
摘要:VOCs废气对环境和人类产生严重危害,已成为人们关注的焦点。生物法具有处理效果好,运行费用低,无二次污染等优点,被称为绿色的污染治理技术。介绍了近几年生物法处理VOCs废气的研究进展。关键词:挥发性有机物;废气处理;生物法中图分类号:X701
文献标识码:A
文章编号:1008—553X(2010)04-0008-02
挥发性有机物(Volatile
Organic
Compounds,简称营养物质等因素都会对处理效率产生影响。
温度对微生物降解污染物有着重要的作用,因为温
度会直接影响到生物的活性。一般情况下,适宜的温度
VOCs),是指常压下沸点在50~260℃之间的有机化合物。随着经济的快速发展,VOCs废气的污染问题日益严重。VOCs产生于石油加工、化工等各种工业生产及储运过程中,不仅种类繁多(包括芳香烃类、酯类、醛类和酚类等),而且多数有毒,部分致癌,严重地污染环境和危害人类健康。VOCs废气的污染问题已经引起了科学家的高度重视,各国纷纷通过立法限制VOCs的排放,同时,许多学者也开始致力于VOCs污染治理技术的研究。
在众多的VOCs废气治理技术中,生物法具有处理效果好,运行费用低,安全性好,无二次污染等优点,被称为“绿色”的VOCs污染治理技术,越来越受到人们的
关注。
在15—40℃之间。大多数微生物的最适pH值为6.5。7.5之间,少数硫杆菌和极端嗜酸菌的最适pH值为2。3。同时,由于微生物在自身的代谢活动中会改变环境的pH值,因此在工程应用中往往通过添加适当的缓冲物质以保持pH值的基本恒定。利用生物处理VOCs废气,为提高处理效率,需要提供给微生物氮、磷、硫及微量元素等无机盐类营养物质。Zhu等12I在去除气体中酯的研究中发现,提高硝态氮的量可使处理效率明显提高。另外,在工程实践中,废气进气速度、液气比、循环液喷淋量等参数也会对处理效率产生较大的影响。3研究进展
生物法处理VOCs废气在国外已经相当成熟【3】,国内的研究近几年也广泛地开展起来。张书景等141采用恶臭假单胞菌为菌源接种生物滴滤塔处理甲苯废气,结果表明,在停留时间为54s和43.2s,进气甲苯浓
度为544—1044mg/m3,环境温度为17—26℃的条件下,
1原理
生物法处理VOCs废气的原理:通过控制适宜的环境条件,培养并驯化出特定的微生物,并利用废气中的污染物作为碳源和能源维持其生命活动,同时将污染物转化为CO:、H:O等无机物,从而达到净化的目的。其中,废气中的污染物首先要经历由气相到固/液相的传质过程,然后才在固/液相中被微生物利用并降解。目前
主要有两种理论来解释这一传质过程:一种是Ottengraf
出口检测不到甲苯,去除率接近100%。周敏等lsl采用生物滴滤床处理甲苯废气,结果表明,在空床停留时
间(EBRT)为10s,甲苯浓度为184~1223mg/m3的条件下,甲苯的去除负荷为62.4~190.7g/(m,・h),处理效
依据吸收操作的双膜理论而提出的“吸收一生物膜”理论,一种是孙习ii【石等依据吸附理论而提出的“吸附一生
物膜”理论【11。
果明显。沙昊雷等161利用生物滴滤床处理某化工厂污水站的H2S和挥发性有机物的混合废气,结果显示,污染物出口浓度均可达标排放。张京等【7】采用错流式生物滴
2影响处理效率的因素
在生物法处理VOCs废气的过程中,温度、pH值、
收稿日期:2010-03—30
作者简介:朱英俊(1983一),男,助理1=程师,目前从事环境监测t作,0571—87980379,13757199617;
通讯联系人:谢国建(1981一),男,毕业于浙江工业大学。硕士,研究方向:环境生物技术,0571—87980379,13666611911。yobbel478@hotmail.conl。
朱英俊,等:生物法处理VOCs废气的研究进展9
滤床净化甲苯废气,结果表明,反应器的挂膜启动只需生物处理的效率。
参考文献
【1J孙习i9【石.生物法净化低浓度挥发性有机废气的动力学模式研
究(J】.上海环境科学,1997,16(8):13—14.【2]Zhu
X
6d,稳定运行时的平均去除效率为95%。吴献花等lsl开展了生物滴滤塔净化苯乙烯废气的研究,结果显示,在
进气浓度为200—1000mg/m3,停留时间为50~65s的条
件下,净化效率达到90%。99%。孙佩石等19I用生物滴滤床处理再生胶工艺过程中的VOCs废气,结果表明,在
甲苯浓度为300~1400mgCm3的条件下,连续运行100d,去除效率可保持在90%左右。
Q。SuidanMT,PrudenA,eta1.TheEfiectofNitrate
on
VOCRemovMinTrickleBed
Biof'dters【J].WaterSci.Technol,
1996。34(3-4):573—581.
【3】Van
Langenhove
H,De
Bo
I,JacobsP,et
a1.Amembrane
bioreaetorforthe
w&qte
removalofdimethylsulphideandtoluenefrom
4小结
大量的研究表明,生物法可以有效地处理VOCs废气,同时克服了传统处理技术的不足,必将在VOCs废气治理领域发挥出巨大作用。但是VOCs种类复杂,污染范围也呈扩大的趋势,要想使生物法取得更好的处理效果,还需要做好以下几方面的工作:
(1)培育针对性强的VOCs废气治理优势菌种,缩短工程处理装置的启动时间,提高废气处理效率。
(2)对现有的处理工艺开展研究并进行优化设计,实现运行参数的自动控制,简化操作,降低运行费用。
(3)开展生物处理原理的研究,建立数学模型,并
air【J1.WaterSci.Technol,2004,50(4):215—224.
【4】张书景,李坚,李依丽,等.恶臭假单胞菌生物滴滤塔净化甲
苯废气的研究m.环境科学,2007,28(8):1866—1872.f5]周敏,华素兰,王丽萍,等.生物滴滤器净化甲苯废气的工艺
性能研究[J】.中国矿业大学学报,2005,34(6):714—717.【6】沙吴雷,陈建孟.用生物滴滤床处理H2s和挥发性有机物混
合废气【J】.化工环保,2007,27(2):152—155.
【7】张京,李坚,孙莉,等.错流式生物滴滤床净化甲苯废气叨.
环境工程学报,2008,2(1):59—63.
【8】吴献花,孙佩石,雷艳梅,等.生物滴滤塔净化低浓度苯乙烯
废气的研究[J】.环境科学与技术,2008,31(4):5-9,32.【9】孙碾石,杨显万,黄若华,等.生物法净化再生胶生产废气工
业试验研究[J】.环境污染与防治,2002,24(1):8-12.口
结合工程实际对关键的模型参数进行改进,进一步提高
ReviewofStudies
ZHU
on
TreatmentofVolatileOrganicCompoundsbyBiologicalTreatingProcess
Yun-yunI,SHILi—liI,SHAHao-lei3
Ying-junl。XIEGuo.-jianl,LIUZhan-fei2,WANG
(1.HangzhouEnvironmentalMonitoringCenter,Hangzhou310007,China;2.EnvironmentalProtectionBureauof
Xiaoshan,Hangzhou311200,China;3.CollegeofBiologicalandEnvironmental
Technology,Hangzhou31
Abstract:Volatileorganiccompoundsisbody,and
ithas
beenconcerned
one
Engineering,Zhejiang
Universityof
0032,China)
thehumanofvolatile
kindsofwastegasproducingdangertotheenvironmentand
is
a
specially.Biologicalstreatingprocess
new
technology
on
treatmentthispaper.
organiccompounds.Andtheprogressofbiological
treatmentofVOCsinrecentyearsisreviewed
on
Keywords:VOCs;wastegastreatment;biologicaltreatingprocess
・C>●_》●o●o●<>●・::'●o●o●o●o‘
o●o●o●◇●o●o●o●o●o●o●o●
o●o●o●o●o●o●夺●o●o●o●_∞<>’o●—争‘
(上接第7页)
[18]Bauman,Willam
and
process
of
C.Compositionforthelithiumvaluesfrombrinemaking/using
6280693,2001.口
saidcomposition【P】.U.S.Patent:
theExtractionofLithiumfromBfines
TheStudyofAdsorptionTechniques
on
YlNToo-gang.FENGHa/-yuan
(CollegeofMaterial,ChemistryandChemicalEngineering。
ChengduUniversityofTechnology,Chengdu
Abstract:The
papersummarizes
resources
610059,China)
thebasicpropertiesand
ofLithium.ThenecessityofextractingLithiumfrombrineWasillustrated.
on
AfterdiscussingtheadsorptiontechniquesofLithiumincurrentstatus,thispaperfocuses
adsorptionmechanismofseveralinorganicadsorbent.avarietyofproblemsthatexistineachoftheadsorptionsandthe
researchdirectionfortheadsorptiontechniques
on
theextractionofLithiumfrombrineswere
pointed
out.
Keywords:Lithiumresources;brine;adsorptionofLi+;inorganicadsorbent
生物法处理VOCs废气的研究进展
朱英俊1,谢国建,柳展飞2j堕赞1,施丽莉1,沙昊雷3
(1.杭州市环境监测中心站,浙江杭州310007;2.杭州市萧山区环境保护局,浙江杭州311200;
3.浙江工业大学生物与环境工程学院,浙江杭州310032)
摘要:VOCs废气对环境和人类产生严重危害,已成为人们关注的焦点。生物法具有处理效果好,运行费用低,无二次污染等优点,被称为绿色的污染治理技术。介绍了近几年生物法处理VOCs废气的研究进展。关键词:挥发性有机物;废气处理;生物法中图分类号:X701
文献标识码:A
文章编号:1008—553X(2010)04-0008-02
挥发性有机物(Volatile
Organic
Compounds,简称营养物质等因素都会对处理效率产生影响。
温度对微生物降解污染物有着重要的作用,因为温
度会直接影响到生物的活性。一般情况下,适宜的温度
VOCs),是指常压下沸点在50~260℃之间的有机化合物。随着经济的快速发展,VOCs废气的污染问题日益严重。VOCs产生于石油加工、化工等各种工业生产及储运过程中,不仅种类繁多(包括芳香烃类、酯类、醛类和酚类等),而且多数有毒,部分致癌,严重地污染环境和危害人类健康。VOCs废气的污染问题已经引起了科学家的高度重视,各国纷纷通过立法限制VOCs的排放,同时,许多学者也开始致力于VOCs污染治理技术的研究。
在众多的VOCs废气治理技术中,生物法具有处理效果好,运行费用低,安全性好,无二次污染等优点,被称为“绿色”的VOCs污染治理技术,越来越受到人们的
关注。
在15—40℃之间。大多数微生物的最适pH值为6.5。7.5之间,少数硫杆菌和极端嗜酸菌的最适pH值为2。3。同时,由于微生物在自身的代谢活动中会改变环境的pH值,因此在工程应用中往往通过添加适当的缓冲物质以保持pH值的基本恒定。利用生物处理VOCs废气,为提高处理效率,需要提供给微生物氮、磷、硫及微量元素等无机盐类营养物质。Zhu等12I在去除气体中酯的研究中发现,提高硝态氮的量可使处理效率明显提高。另外,在工程实践中,废气进气速度、液气比、循环液喷淋量等参数也会对处理效率产生较大的影响。3研究进展
生物法处理VOCs废气在国外已经相当成熟【3】,国内的研究近几年也广泛地开展起来。张书景等141采用恶臭假单胞菌为菌源接种生物滴滤塔处理甲苯废气,结果表明,在停留时间为54s和43.2s,进气甲苯浓
度为544—1044mg/m3,环境温度为17—26℃的条件下,
1原理
生物法处理VOCs废气的原理:通过控制适宜的环境条件,培养并驯化出特定的微生物,并利用废气中的污染物作为碳源和能源维持其生命活动,同时将污染物转化为CO:、H:O等无机物,从而达到净化的目的。其中,废气中的污染物首先要经历由气相到固/液相的传质过程,然后才在固/液相中被微生物利用并降解。目前
主要有两种理论来解释这一传质过程:一种是Ottengraf
出口检测不到甲苯,去除率接近100%。周敏等lsl采用生物滴滤床处理甲苯废气,结果表明,在空床停留时
间(EBRT)为10s,甲苯浓度为184~1223mg/m3的条件下,甲苯的去除负荷为62.4~190.7g/(m,・h),处理效
依据吸收操作的双膜理论而提出的“吸收一生物膜”理论,一种是孙习ii【石等依据吸附理论而提出的“吸附一生
物膜”理论【11。
果明显。沙昊雷等161利用生物滴滤床处理某化工厂污水站的H2S和挥发性有机物的混合废气,结果显示,污染物出口浓度均可达标排放。张京等【7】采用错流式生物滴
2影响处理效率的因素
在生物法处理VOCs废气的过程中,温度、pH值、
收稿日期:2010-03—30
作者简介:朱英俊(1983一),男,助理1=程师,目前从事环境监测t作,0571—87980379,13757199617;
通讯联系人:谢国建(1981一),男,毕业于浙江工业大学。硕士,研究方向:环境生物技术,0571—87980379,13666611911。yobbel478@hotmail.conl。
朱英俊,等:生物法处理VOCs废气的研究进展9
滤床净化甲苯废气,结果表明,反应器的挂膜启动只需生物处理的效率。
参考文献
【1J孙习i9【石.生物法净化低浓度挥发性有机废气的动力学模式研
究(J】.上海环境科学,1997,16(8):13—14.【2]Zhu
X
6d,稳定运行时的平均去除效率为95%。吴献花等lsl开展了生物滴滤塔净化苯乙烯废气的研究,结果显示,在
进气浓度为200—1000mg/m3,停留时间为50~65s的条
件下,净化效率达到90%。99%。孙佩石等19I用生物滴滤床处理再生胶工艺过程中的VOCs废气,结果表明,在
甲苯浓度为300~1400mgCm3的条件下,连续运行100d,去除效率可保持在90%左右。
Q。SuidanMT,PrudenA,eta1.TheEfiectofNitrate
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VOCRemovMinTrickleBed
Biof'dters【J].WaterSci.Technol,
1996。34(3-4):573—581.
【3】Van
Langenhove
H,De
Bo
I,JacobsP,et
a1.Amembrane
bioreaetorforthe
w&qte
removalofdimethylsulphideandtoluenefrom
4小结
大量的研究表明,生物法可以有效地处理VOCs废气,同时克服了传统处理技术的不足,必将在VOCs废气治理领域发挥出巨大作用。但是VOCs种类复杂,污染范围也呈扩大的趋势,要想使生物法取得更好的处理效果,还需要做好以下几方面的工作:
(1)培育针对性强的VOCs废气治理优势菌种,缩短工程处理装置的启动时间,提高废气处理效率。
(2)对现有的处理工艺开展研究并进行优化设计,实现运行参数的自动控制,简化操作,降低运行费用。
(3)开展生物处理原理的研究,建立数学模型,并
air【J1.WaterSci.Technol,2004,50(4):215—224.
【4】张书景,李坚,李依丽,等.恶臭假单胞菌生物滴滤塔净化甲
苯废气的研究m.环境科学,2007,28(8):1866—1872.f5]周敏,华素兰,王丽萍,等.生物滴滤器净化甲苯废气的工艺
性能研究[J】.中国矿业大学学报,2005,34(6):714—717.【6】沙吴雷,陈建孟.用生物滴滤床处理H2s和挥发性有机物混
合废气【J】.化工环保,2007,27(2):152—155.
【7】张京,李坚,孙莉,等.错流式生物滴滤床净化甲苯废气叨.
环境工程学报,2008,2(1):59—63.
【8】吴献花,孙佩石,雷艳梅,等.生物滴滤塔净化低浓度苯乙烯
废气的研究[J】.环境科学与技术,2008,31(4):5-9,32.【9】孙碾石,杨显万,黄若华,等.生物法净化再生胶生产废气工
业试验研究[J】.环境污染与防治,2002,24(1):8-12.口
结合工程实际对关键的模型参数进行改进,进一步提高
ReviewofStudies
ZHU
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TreatmentofVolatileOrganicCompoundsbyBiologicalTreatingProcess
Yun-yunI,SHILi—liI,SHAHao-lei3
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Xiaoshan,Hangzhou311200,China;3.CollegeofBiologicalandEnvironmental
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Abstract:Volatileorganiccompoundsisbody,and
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0032,China)
thehumanofvolatile
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treatmentthispaper.
organiccompounds.Andtheprogressofbiological
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Keywords:VOCs;wastegastreatment;biologicaltreatingprocess
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saidcomposition【P】.U.S.Patent:
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YlNToo-gang.FENGHa/-yuan
(CollegeofMaterial,ChemistryandChemicalEngineering。
ChengduUniversityofTechnology,Chengdu
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610059,China)
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on
AfterdiscussingtheadsorptiontechniquesofLithiumincurrentstatus,thispaperfocuses
adsorptionmechanismofseveralinorganicadsorbent.avarietyofproblemsthatexistineachoftheadsorptionsandthe
researchdirectionfortheadsorptiontechniques
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theextractionofLithiumfrombrineswere
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Keywords:Lithiumresources;brine;adsorptionofLi+;inorganicadsorbent