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生物技术成VOCs治理生力军？

时间:2016-06-07 11:39来源:清华环境学院作者:信息发布点击: 次

生物技术成VOCs治理生力军？

随着相关政策法规、标准的出台，目前国内防治VOCs（挥发性有机物）污染已进入议事日程并不断深入。在生产过程中采用替代产品和实施清洁生产从源头上减少VOCs产生和排放，是控制VOCs的首选措施。然而在很多情况下，VOCs气体会不可避免地挥发，因此，收集处理VOCs气体(包括回收)是必不可少的控制措施。

VOCs气体处理技术主要分为两类，一类是回收技术，以各种物理方法为主，对排放的VOCs进行吸收、过滤、分离，再资源化循环利用。包括吸附、冷凝、膜分离、吸收等技术。另一类是分解技术，以化学处理和生物处理方法为主，把排放的VOCs分解化合转化为其他无毒无害物质。包括热力燃烧、催化燃烧、等离子体、化学吸收、紫外光（催化）氧化、生物处理等技术。

在众多处理技术中，VOCs生物处理技术是近年来广受关注的一种技术，具体的处理工艺有生物过滤法、生物滴滤法、生物洗涤法、活性污泥法和膜生物法等。

生物法可将VOCs降解为水、二氧化碳等无害物质

VOCs生物处理技术具有多个优点，工艺设备结构相对简单，处理工艺投资和运行费用较低，产生二次污染物少

生物处理技术去除VOCs的基本原理是，气体中的VOCs经过传质过程（气液接触表面或通过膜）进入微生物悬液或生物膜中，在好氧条件下（有氧气存在的条件下）大部分VOCs被微生物降解为水、二氧化碳、硫酸盐、硝酸盐等小分子无机物质，小部分转化为剩余菌体，从而实现VOCs气体净化。

与其他物理和化学处理技术相比，VOCs生物处理技术具有多个优点。

由于生物处理装置的关键部分是生物填料层和喷淋加湿系统，工艺设备结构相对简单，而其他工艺组成往往比较复杂。例如，蓄热式催化燃烧（RCO）工艺具有催化反应床、气体热交换、气路切换阀门、电加热或燃气加热、防爆、温度监控模块等多个部分。

另外，生物处理工艺投资和运行费用较低。由于不使用价格昂贵的催化剂、吸附剂或离子管，其投资费用一般比其他方法便宜1/3至1/2。此外，由于生物法反应在常温下进行，不需要对气体进行加热，在运行过程中也仅消耗少量的营养液和水，其能量消耗与药剂消耗水平比较低，运行费用也相对低廉。

运用生物法产生二次污染物少。VOCs生物法处理的产物主要是无害的二氧化碳、水等小分子物质，属于一种绿色环保技术。研究表明，某些工艺处理过程中，VOCs会转化为毒性更大的中间产物，或者产生臭氧等有害副产物，或者产生大量废液，从而产生二次污染物。

任何VOCs处理技术都有其优缺点和适用范围。在VOCs处理领域，由于气体性质千差万别，不存在某一类技术“包打天下”的情况。同样，VOCs生物处理技术也并不是万能的，它主要适合于处理低浓度、不具有回收价值或燃烧经济性的VOCs气体，尤其适合处理生物降解性较好组分的气体。

在国内外不同行业得到成功应用

在美国加州和西德建成土壤过滤床，被用于污水处理厂；20世纪80年代后，生物过滤塔应用领域扩展到其他含有毒污染物的废气；进入21世纪，生物法应用研究依然活跃

据了解，生物技术已经有60多年的研究和应用历史，尤其在德国、荷兰等欧洲国家应用较为广泛。

20世纪50年代，在美国加州和欧洲的西德建成了一些土壤过滤床，并被用于处理污水处理厂散发出的含硫化氢的恶臭气体。早期是敞开式土壤生物滤床，后来发展为封闭式生物过滤塔。由于敞开式的生物滤床占地大，并且受气候条件影响较大，因此封闭式的生物过滤塔更适用于工业企业和城市。

进入20世纪60年代和70年代，在欧洲一些国家，尤其是在西德和荷兰，生物过滤塔被广泛应用于污水处理、喷涂、堆肥、食品加工，以及畜禽养殖等领域，并被认为是最具实用性的有机废气控制技术。

20世纪80年代后，生物过滤塔应用领域扩展为控制VOCs和其他含有毒污染物的废气，比如化工厂和印刷车间排放的气体等。除了欧美国家外，世界其他各国的研究者也先后对此工艺展开研究和应用。

进入21世纪，由于生物过滤塔本身具有技术经济方面的优势和巨大的应用潜力，它的应用研究依然非常活跃。

目前，VOCs生物处理技术已经在不同行业得到成功应用。在污水处理、垃圾堆肥、垃圾焚烧、畜禽养殖、畜禽粪便处理、动物尸体处理等恶臭类VOCs气体净化领域，生物法已经成为主流技术和工艺。

在车辆喷涂、包装印刷、家具制造、电子器件、石油化工、制药、印染、橡胶制品、塑料制品等领域的VOCs气体处理方面，生物法已经有了越来越多的成功应用案例。未来在这些领域，预计生物法将会有快速发展和广泛应用，市场机会将越来越多。

对难生物降解、高浓度VOCs去除效果较差

采用紫外+生物过滤工艺，运用紫外单元提高VOCs可生化性；增加反应器高度，从而减小反应器占地面积；发挥行业协会和政府作用，建立第三方评估和推广平台，有序推动新技术推广应用

在VOCs生物处理技术的应用过程中，也出现了一些技术难点。生物法对于难生物降解、高浓度的VOCs去除效果较差。针对这一问题，可以采用紫外+生物过滤联合工艺，运用紫外单元提高VOCs的可生化性，同时降低生物过滤单元的负荷。

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