隨著相關政策法規、標準的出臺,目前國內防治VOCs(揮發性有機物)污染已進入議事日程并不斷深入。在生產過程中采用替代產品和實施清潔生產從源頭上減少VOCs產生和排放,是控制VOCs的首選措施。然而在很多情況下,VOCs 氣體會不可避免地揮發,因此,收集處理VOCs氣體(包括回收)是必不可少的控制措施。
VOCs氣體處理技術主要分為兩類,一類是回收技術,以各種物理方法為主,對排放的VOCs進行吸收、過濾、分離,再資源化循環利用。包括吸附、冷凝、膜分離、吸收等技術。另一類是分解技術,以化學處理和生物處理方法為主,把排放的VOCs分解化合轉化為其他無毒無害物質。包括熱力燃燒、催化燃燒、等離子體、化學吸收、紫外光(催化)氧化、生物處理等技術。
在眾多處理技術中,VOCs生物處理技術是近年來廣受關注的一種技術,具體的處理工藝有生物過濾法、生物滴濾法、生物洗滌法、活性污泥法和膜生物法等。
生物法可將VOCs降解為水、二氧化碳等無害物質
VOCs生物處理技術具有多個優點,工藝設備結構相對簡單,處理工藝投資和運行費用較低,產生二次污染物少
生物處理技術去除VOCs的基本原理是,氣體中的VOCs經過傳質過程(氣液接觸表面或通過膜)進入微生物懸液或生物膜中,在好氧條件下(有氧氣存在的條件下)大部分VOCs被微生物降解為水、二氧化碳、硫酸鹽、硝酸鹽等小分子無機物質,小部分轉化為剩余菌體,從而實現VOCs氣體凈化。
與其他物理和化學處理技術相比,VOCs生物處理技術具有多個優點。
由于生物處理裝置的關鍵部分是生物填料層和噴淋加濕系統,工藝設備結構相對簡單,而其他工藝組成往往比較復雜。例如,蓄熱式催化燃燒(RCO)工藝具有催化反應床、氣體熱交換、氣路切換閥門、電加熱或燃氣加熱、防爆、溫度監控模塊等多個部分。
另外,生物處理工藝投資和運行費用較低。由于不使用價格昂貴的催化劑、吸附劑或離子管,其投資費用一般比其他方法便宜1/3至1/2。此外,由于生物法反應在常溫下進行,不需要對氣體進行加熱,在運行過程中也僅消耗少量的營養液和水,其能量消耗與藥劑消耗水平比較低,運行費用也相對低廉。
運用生物法產生二次污染物少。VOCs生物法處理的產物主要是無害的二氧化碳、水等小分子物質,屬于一種綠色環保技術。研究表明,某些工藝處理過程中,VOCs會轉化為毒性更大的中間產物,或者產生臭氧等有害副產物,或者產生大量廢液,從而產生二次污染物。
任何VOCs處理技術都有其優缺點和適用范圍。在VOCs處理領域,由于氣體性質千差萬別,不存在某一類技術“包打天下”的情況。同樣,VOCs生物處理技術也并不是萬能的,它主要適合于處理低濃度、不具有回收價值或燃燒經濟性的VOCs氣體,尤其適合處理生物降解性較好組分的氣體。
在國內外不同行業得到成功應用
在美國加州和西德建成土壤過濾床,被用于污水處理廠;20世紀80年代后,生物過濾塔應用領域擴展到其他含有毒污染物的廢氣;進入21世紀,生物法應用研究依然活躍
據了解,生物技術已經有60多年的研究和應用歷史,尤其在德國、荷蘭等歐洲國家應用較為廣泛。
20世紀50年代,在美國加州和歐洲的西德建成了一些土壤過濾床,并被用于處理污水處理廠散發出的含硫
化氫的惡臭氣體。早期是敞開式土壤生物濾床,后來發展為封閉式生物過濾塔。由于敞開式的生物濾床占地大,并且受氣候條件影響較大,因此封閉式的生物過濾塔更適用于工業企業和城市。
進入20世紀60年代和70年代,在歐洲一些國家,尤其是在西德和荷蘭,生物過濾塔被廣泛應用于污水處理、噴涂、堆肥、食品加工,以及畜禽養殖等領域,并被認為是最具實用性的有機廢氣控制技術。
20世紀80年代后,生物過濾塔應用領域擴展為控制VOCs和其他含有毒污染物的廢氣,比如化工廠和印刷車間排放的氣體等。除了歐美國家外,世界其他各國的研究者也先后對此工藝展開研究和應用。
進入21世紀,由于生物過濾塔本身具有技術經濟方面的優勢和巨大的應用潛力,它的應用研究依然非常活躍。
目前,VOCs生物處理技術已經在不同行業得到成功應用。在污水處理、垃圾堆肥、垃圾焚燒、畜禽養殖、畜禽糞便處理、動物尸體處理等惡臭類VOCs氣體凈化領域,生物法已經成為主流技術和工藝。