目前，VOCs廢氣處理主要有物理與化學(xué)方法、生物法。物化法，主要技術(shù)包括冷凝法、吸收法、吸附法、燃燒法（直接式/催化式燃燒）、膜分離法、光催化分解法、電暈法、等離子體分解法、臭氧分解法等。生物法主要工藝有生物過濾、生物滴濾、生物洗滌等。各種VOCs廢氣主要處理方法都具有其各自的適用范圍和優(yōu)缺點(diǎn)。

由于廢氣中VOCs污染物往往濃度低（<3000mg/m3），氣量大、污染面廣，如熱力焚燒、催化燃燒、冷凝、吸收和吸附等傳統(tǒng)的處理技術(shù)往往不適用，不是其處理效果達(dá)不到要求，就是投資或運(yùn)行成本太高，迫使人們尋求和開發(fā)新的適用技術(shù)。生物法具有可在室溫下操作，投資及運(yùn)行費(fèi)用低、效果好、安全性高、無二次污染且易于管理等優(yōu)點(diǎn)，尤其在處理氣量大、濃度低（小于3mg/L）、生物降解性好的有機(jī)廢氣時(shí)更顯其優(yōu)越性。

然而任何VOCs處理技術(shù)都有其優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍。在VOCs處理領(lǐng)域，由于氣體性質(zhì)千差萬別，不存在某一類技術(shù)“包打天下”的情況。同樣，VOCs生物處理技術(shù)也并不是萬能的，雖然它適合于處理低濃度VOCs，但對(duì)高流量負(fù)荷下低濃度VOCs廢氣的處理還是具有一定的局限性。

本文以低濃度甲苯廢氣(VOCs的代表物)為對(duì)象，對(duì)生物膜填料塔凈化處理高流量負(fù)荷下低濃度VOCs廢氣技術(shù)進(jìn)行探討，從氣體流量、入口氣體甲苯濃度、溫度和營養(yǎng)物添加量等方面對(duì)高流量負(fù)荷下低濃度甲苯廢氣去除效果的影響因素進(jìn)行分析，以期幫助企業(yè)更好的利用生物凈化處理技術(shù)。

1氣體流量的影響

隨著氣體流量的增加，生物膜填料塔對(duì)甲苯廢氣的凈化效率會(huì)明顯下降。造成該現(xiàn)象的原因有二：

一是，由于氣體流量的增加使甲苯廢氣在塔內(nèi)停留時(shí)間減少，不能滿足生物膜中微生物菌種對(duì)廢氣中甲苯分子的捕捉、吸收和生化降解的時(shí)間要求，許多甲苯分子尚未與塔內(nèi)的生物膜接觸即被排出塔外，從而導(dǎo)致凈化效率下降。

二是，隨著氣體流量的增加，氣相主體對(duì)生物膜的切線沖刷力也相應(yīng)增加，使部分已被生物膜吸附但結(jié)合力不是很牢的甲苯分子重新從生物膜上脫附，進(jìn)入氣相主體。從而增加氣體流量會(huì)對(duì)生物膜填料塔的處理運(yùn)行效果產(chǎn)生不良影響。

因此，企業(yè)要以廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)為目標(biāo)，結(jié)合實(shí)際情況及要求確定生物膜填料塔的適宜氣體流量。

2入口氣體甲苯濃度的影響

隨著入口氣體甲苯濃度的增加，生物膜填料塔對(duì)甲苯廢氣的凈化效率下降。由于在氣體流量不變的情況下，同一生物膜填料塔，其有效傳質(zhì)面積是一定的，生物膜對(duì)甲苯分子的捕捉吸附量(或生物化學(xué)去除量)是一定的。而生物膜填料塔凈化甲苯廢氣是一個(gè)“吸附-生化降解”過程，其中的吸附是通過單分子層吸附進(jìn)行的。當(dāng)入口甲苯濃度較低時(shí)，甲苯分子會(huì)以單分子層狀態(tài)覆蓋在生物膜表面，然后被微生物捕獲并降解。隨著入口氣體甲苯濃度的增加，多余的甲苯分子(即大于單分子層吸附量的甲苯分子)未能被直接吸附在生物膜表面上，而是隨氣相主體排出塔外，從而就出現(xiàn)了在同一氣體流量下隨甲苯濃度增加其凈化效率反而下降的現(xiàn)象。

因此，要想獲得較好的凈化效果，就必須適當(dāng)降低入口氣體污染物濃度和增加生物膜填料塔的體積，延長停留時(shí)間。

3溫度的影響

當(dāng)氣溫低于15℃時(shí)，微生物的活性受到影響，生物膜填料塔對(duì)甲苯廢氣的凈化處理能力相對(duì)較弱。但隨著溫度的升高，生物膜填料塔對(duì)甲苯廢氣的凈化效率呈上升趨勢。當(dāng)氣溫升至20℃時(shí)，凈化效率趨于穩(wěn)定，基本保持在50%左右。因此，在操作生物膜填料塔凈化低濃度甲苯廢氣時(shí)，應(yīng)注意將操作溫度控制在20~25℃范圍內(nèi)。

4營養(yǎng)物的影響

碳、氮、磷三者保持適當(dāng)?shù)谋壤欣谖⑸锏纳L，一般營養(yǎng)物的配比為C:N:P=200:5:1。由于甲苯本身可以為微生物提供足夠的碳源，因此營養(yǎng)液中只需加入適當(dāng)?shù)牡?、磷營養(yǎng)液即可。添加量以氣體中甲苯的含碳量作為參考。

實(shí)驗(yàn)表明，在氮、磷補(bǔ)充過量時(shí)，生物膜上的微生物會(huì)過量地生長繁殖，并增加運(yùn)行阻力，堵塞填料塔。因此，要注意適當(dāng)控制氮、磷的添加量，使微生物始終處于一個(gè)良好的分解代謝環(huán)境中，并保持較高的凈化效率。對(duì)于已因微生物的生長過量而造成生物膜填料塔堵塞的情況，可減少氮、磷的添加量，使微生物處于一個(gè)內(nèi)源呼吸環(huán)境，來抑制其快速繁殖。對(duì)此可以增加噴淋液沖洗的次數(shù)，促進(jìn)生物膜表層的快速更新，以緩解堵塞問題。

針對(duì)以上四大影響因素，有研究表明：在高流量負(fù)荷條件下,氣體流量和入口氣體甲苯濃度對(duì)生物膜填料塔的甲苯凈化效率有較大的影響。當(dāng)氣體流量為0.8m3/h，入口氣體甲苯濃度為105mg/m3，停留時(shí)間為18.3s時(shí)，甲苯的凈化效率可達(dá)到61.9%，與國外同類應(yīng)用研究結(jié)果基本相當(dāng)。使出口氣體甲苯濃度低于國家對(duì)現(xiàn)有企業(yè)的排放標(biāo)準(zhǔn)(≤60mg/m3)。同時(shí)，適宜地控制操作溫度(20~25℃)和氮、磷營養(yǎng)物添加配比(C:N:P=200:5:1)，有助于提高生物膜填料塔的凈化性能。

 來源:工業(yè)過程氣體監(jiān)測技術(shù)  作者:銳意自控 

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