摘要：采用生物技(ji)(ji)術(shu)(shu)治理某機械(xie)制造公(gong)司的噴(pen)漆車間(jian)廢(fei)氣(qi)(qi)，檢(jian)測結(jie)果(guo)表明(ming)，生物技(ji)(ji)術(shu)(shu)對噴(pen)漆廢(fei)氣(qi)(qi)具有較好的治理效果(guo)，甲(jia)苯(ben)、二甲(jia)苯(ben)的治理效果(guo)分別高(gao)達92%、95%，突顯出(chu)生物治理技(ji)(ji)術(shu)(shu)在噴(pen)漆廢(fei)氣(qi)(qi)治理方面的巨大潛力(li)。文章針對生物治理工藝提(ti)出(chu)了(le)優化和改(gai)進(jin)的建議(yi)。  

前言  

隨著“大氣(qi)(qi)污(wu)(wu)染(ran)防治十(shi)條措施”政策的(de)出(chu)臺，我國(guo)正式從國(guo)家層面(mian)規范了大氣(qi)(qi)污(wu)(wu)染(ran)治理(li)。廢氣(qi)(qi)污(wu)(wu)染(ran)情況(kuang)日益受到重視，常見的(de)廢氣(qi)(qi)治理(li)技(ji)(ji)術(shu)有(you)吸附法(fa)、催(cui)化(hua)燃(ran)燒法(fa)、高能離(li)子法(fa)和(he)生物(wu)(wu)法(fa)等，其中(zhong)生物(wu)(wu)技(ji)(ji)術(shu)因為運行成本低廉、無二(er)次(ci)污(wu)(wu)染(ran)，已被廣泛(fan)應用。但目前生物(wu)(wu)技(ji)(ji)術(shu)在噴(pen)漆(qi)廢氣(qi)(qi)治理(li)中(zhong)的(de)應用研(yan)究仍較少，工(gong)業應用更少。  

1生物凈化技術概述  

生物(wu)凈化(hua)(hua)技術作為(wei)(wei)一項(xiang)凈化(hua)(hua)低濃度有機廢氣的(de)新型技術，在國內(nei)外(wai)已受到廣泛關注。工業廢氣的(de)生物(wu)凈化(hua)(hua)是指(zhi)利用(yong)附著于多孔介質填料(liao)上的(de)微生物(wu)以(yi)廢氣成(cheng)分作為(wei)(wei)其生命(ming)活動(dong)的(de)能(neng)源及養分，經(jing)新陳代謝(xie)降解，轉(zhuan)化(hua)(hua)為(wei)(wei)簡單的(de)無機物(wu)（二(er)氧(yang)化(hua)(hua)碳、水(shui)等）及細胞組成(cheng)物(wu)質，從而使廢氣得以(yi)凈化(hua)(hua)。  

生物凈化廢氣的過程主要可分為三(san)步：  

 （1）溶解：廢氣(qi)與水或固相(xiang)表面的水膜接觸，污染物由氣(qi)相(xiang)轉移到(dao)液相(xiang)。  

（2）吸(xi)(xi)附(fu)、吸(xi)(xi)收：溶解在水溶液中的有機成分被(bei)微生(sheng)(sheng)物(wu)吸(xi)(xi)附(fu)、吸(xi)(xi)收，廢(fei)氣分子從(cong)水中轉移(yi)至微生(sheng)(sheng)物(wu)體(ti)內。  

（3）生物降(jiang)解：進入(ru)微(wei)生物細胞體(ti)內的有機物，在各(ge)種(zhong)細胞內酶的催(cui)化(hua)作(zuo)用下，進行氧化(hua)分解，此過程可用下式表(biao)示：  

與此同時(shi)，微生(sheng)物(wu)利用另一(yi)部分有機物(wu)及分解代謝過(guo)程(cheng)中所產生(sheng)的能量進(jin)行(xing)合(he)成(cheng)代謝以形成(cheng)新的細(xi)胞物(wu)質，此過(guo)程(cheng)可(ke)用下式表示：  

生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)凈(jing)化(hua)技(ji)術對(dui)低濃度、生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)可(ke)降解性(xing)好的(de)有(you)機廢氣（例如(ru)：酯(zhi)類(lei)(lei)、醇類(lei)(lei)）具有(you)明顯的(de)去(qu)除效果，利用(yong)微生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)和(he)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)酶的(de)催化(hua)氧(yang)(yang)化(hua)作用(yong)，使廢氣中的(de)有(you)機惡臭分子分解氧(yang)(yang)化(hua)成CO2和(he)H2O。  

2項目工況介紹  

某機(ji)(ji)械制造公司的噴漆車(che)間對產品進(jin)行(xing)噴漆作(zuo)業(ye)，油漆調配間產生大(da)量(liang)含(han)揮發性有機(ji)(ji)污染(ran)物(wu)(wu)的廢氣(qi)。噴漆廢氣(qi)中含(han)大(da)量(liang)有毒有害物(wu)(wu)質(zhi)（如“三(san)苯”類物(wu)(wu)質(zhi)），若(ruo)不加以(yi)治理，將(jiang)嚴重污染(ran)環境，并會損害作(zuo)業(ye)人(ren)員的身體健康。  

 該(gai)噴漆車間(jian)采用(yong)常(chang)溫噴漆作(zuo)業，產生的廢氣(qi)成分以甲苯(ben)(ben)、二(er)甲苯(ben)(ben)為主，廢氣(qi)濃度見表1。  

3工藝設計

3.1工(gong)藝流程  

該(gai)噴(pen)漆車間的廢氣經有效收集后，通過(guo)生物處理裝置進行(xing)凈化，最(zui)終達(da)標排放，保(bao)護環境(jing)的同時也保(bao)護了(le)作(zuo)業人員的身體(ti)健康，其治理工(gong)藝流(liu)程見圖1。  

3.2生物治理(li)設備(bei)  

該噴漆(qi)間(jian)設計(ji)風量為(wei)4萬m3/h，廢(fei)氣(qi)在生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)濾池內停(ting)留時間(jian)為(wei)20~30s。生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)治理裝置的(de)外殼采用方鋼(gang)制(zhi)作骨架，四(si)周拼(pin)裝玻璃鋼(gang)板(ban)，耐腐(fu)，箱體總尺(chi)寸(cun)為(wei)25×2.25×2.8（m），填料為(wei)多(duo)微孔陶粒(li)(li)。整個裝置分為(wei)三(san)段，頂部均設有(you)噴淋(lin)裝置，第(di)(di)一段是(shi)噴淋(lin)水(shui)洗段，通過持續不斷的(de)噴淋(lin)加(jia)濕(shi)，清洗廢(fei)氣(qi)中(zhong)大(da)顆粒(li)(li)粉塵，防(fang)止粉塵進(jin)入二(er)級處(chu)(chu)理裝置，同時給廢(fei)氣(qi)加(jia)濕(shi)；第(di)(di)二(er)段是(shi)一級生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)處(chu)(chu)理段；第(di)(di)三(san)段是(shi)二(er)級生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)處(chu)(chu)理段。具(ju)體工藝如(ru)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)治理裝置示意圖2。  

3.3關鍵控制因(yin)素  

3.3.1生物過濾填料  

填(tian)料(liao)(liao)不僅是微(wei)(wei)生(sheng)物(wu)附著生(sheng)長的(de)載體(ti)，也是氣液兩相傳質(zhi)的(de)介質(zhi)，其不僅影響生(sheng)物(wu)凈化系(xi)統(tong)的(de)凈化效果(guo)，也關系(xi)整個生(sheng)物(wu)處理(li)系(xi)統(tong)的(de)穩定(ding)性和(he)經濟(ji)性等。具體(ti)體(ti)現在影響微(wei)(wei)生(sheng)物(wu)的(de)附著性、填(tian)料(liao)(liao)床的(de)含水率、透氣性、更換頻率、營養(yang)供給及使用(yong)壽命(ming)等。優質(zhi)填(tian)料(liao)(liao)需要有大比表面(mian)積、高水分(fen)持留(liu)能力、高孔隙率、較低的(de)密度以及一(yi)定(ding)的(de)結構(gou)強度。  

常見的(de)填料為有機和(he)無機兩大類(lei)，有機填料包括高分子(zi)鮑爾環、木屑、玉(yu)米芯(xin)等(deng)(deng)，無機填料包括活性(xing)炭、沸石及陶粒等(deng)(deng)，其(qi)特性(xing)對比情況(kuang)見表2。  

無(wu)機填料(liao)的密(mi)度(du)較大，不(bu)能給微(wei)生(sheng)物(wu)提供營養(yang)物(wu)質，需定(ding)期(qi)補充(chong)營養(yang)物(wu)質。有機填料(liao)機械強度(du)不(bu)高(gao)，容易引(yin)起床體壓(ya)實，產(chan)生(sheng)較大壓(ya)降。該項目選用(yong)(yong)的主(zhu)體填料(liao)采(cai)用(yong)(yong)優(you)質陶(tao)質填料(liao)（如圖3），不(bu)易腐爛(lan)，使(shi)用(yong)(yong)壽命可確保大于(yu)十年。陶(tao)質填料(liao)具(ju)(ju)有比表(biao)(biao)面(mian)積大、親水性(xing)良(liang)好、耐(nai)腐蝕性(xing)強等優(you)點，具(ju)(ju)有優(you)良(liang)的通透性(xing)和穩定(ding)結構，可確保廢氣治理(li)效果穩定(ding)。陶(tao)粒(li)填料(liao)含有金屬氧化物(wu)成分，主(zhu)要成分見表(biao)(biao)3。  

3.3.2溫度  

微生物(wu)適宜生長的(de)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)是25℃~35℃。溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)過(guo)低，微生物(wu)會進(jin)(jin)(jin)(jin)入休(xiu)眠模式，廢(fei)氣(qi)(qi)治(zhi)(zhi)理效率低；溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)超出(chu)微生物(wu)的(de)最高生長溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)時(shi)(shi)，微生物(wu)會停止生長甚至(zhi)死亡(wang)，廢(fei)氣(qi)(qi)治(zhi)(zhi)理效率同樣低。溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)還會影(ying)響污染物(wu)的(de)物(wu)理狀態(tai)，進(jin)(jin)(jin)(jin)而影(ying)響廢(fei)氣(qi)(qi)凈化(hua)效果。為(wei)確保進(jin)(jin)(jin)(jin)入生物(wu)治(zhi)(zhi)理裝置的(de)廢(fei)氣(qi)(qi)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)符合要(yao)求，在設(she)備入口(kou)處(chu)增設(she)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)感應器(qi)，當進(jin)(jin)(jin)(jin)氣(qi)(qi)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)過(guo)高時(shi)(shi)，往廢(fei)氣(qi)(qi)中補(bu)充冷(leng)風進(jin)(jin)(jin)(jin)行降溫(wen)(wen)(wen)；當進(jin)(jin)(jin)(jin)氣(qi)(qi)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)過(guo)低時(shi)(shi)，利用加熱器(qi)對循環水進(jin)(jin)(jin)(jin)行加熱，尤(you)其北方冬天(tian)室外較為(wei)寒冷(leng)，設(she)備殼體(ti)須用保溫(wen)(wen)(wen)材(cai)料制(zhi)作，減少熱量散發(fa)。  

3.3.3濕度  

濕(shi)(shi)度(du)(du)對微生(sheng)(sheng)物生(sheng)(sheng)長的影響主要體現在：1）濕(shi)(shi)度(du)(du)影響溶解(jie)(jie)氧(yang)的含量(liang)；2）只有溶解(jie)(jie)于水中(zhong)的污染(ran)物才可能被微生(sheng)(sheng)物降(jiang)(jiang)解(jie)(jie)。濕(shi)(shi)度(du)(du)太高，會使氣體通過濾床的壓降(jiang)(jiang)增(zeng)大(da)、停留時間減小、供氧(yang)不足，使降(jiang)(jiang)解(jie)(jie)速(su)率降(jiang)(jiang)低。濕(shi)(shi)度(du)(du)太低，將使微生(sheng)(sheng)物失活。微生(sheng)(sheng)物適(shi)宜(yi)生(sheng)(sheng)長的濕(shi)(shi)度(du)(du)為(wei)(wei)40%~60%。為(wei)(wei)確保(bao)廢(fei)氣濕(shi)(shi)度(du)(du)滿足要求，生(sheng)(sheng)物治理(li)裝置的第一段(duan)(duan)設計為(wei)(wei)噴(pen)淋(lin)(lin)水洗段(duan)(duan)，保(bao)持持續噴(pen)淋(lin)(lin)，為(wei)(wei)廢(fei)氣加濕(shi)(shi)，而(er)生(sheng)(sheng)物治理(li)裝置的后(hou)兩級生(sheng)(sheng)物處理(li)段(duan)(duan)的噴(pen)淋(lin)(lin)設計為(wei)(wei)間歇式(shi)噴(pen)淋(lin)(lin)。  

3.3.4pH值  

pH值(zhi)(zhi)是(shi)影響微(wei)生(sheng)物生(sheng)理(li)活(huo)動(dong)(dong)的(de)重(zhong)要因素之一。大多(duo)數微(wei)生(sheng)物適宜生(sheng)長的(de)pH值(zhi)(zhi)是(shi)6.5~7.5。為(wei)確保pH值(zhi)(zhi)符合微(wei)生(sheng)物生(sheng)長要求，在水池設有pH值(zhi)(zhi)在線監(jian)測，與加藥裝置聯(lian)動(dong)(dong)，及(ji)時添加酸/堿液(ye)。  

4結果檢測  

該項目(mu)的現(xian)場(chang)情況見圖4。  

經檢(jian)測，噴漆廢氣處(chu)理設施出口的廢氣濃度及速率見表(biao)4、表(biao)5。國家大氣污染物綜(zong)合排放二級(ji)標準詳見表(biao)6。  

檢測(ce)結果表明，經(jing)生物技(ji)術治理后的廢氣完全符合《大氣污染物綜合排放標(biao)準(zhun)》（GB16297-1996）二級標(biao)準(zhun)的要求(qiu)，且治理效(xiao)率較(jiao)高，甲苯、二甲苯的治理效(xiao)率分別高達92%、95%。  

5結論  

該項(xiang)目的檢測結果表(biao)明，利用生物(wu)技術治(zhi)(zhi)(zhi)理噴漆(qi)廢氣可取得較好效果，且具有現(xian)實意義。鑒于生物(wu)技術在噴漆(qi)廢氣治(zhi)(zhi)(zhi)理中的應用有限，未來的生物(wu)治(zhi)(zhi)(zhi)理技術還需不斷優(you)化和改進。  

（1）研發(fa)質優且價廉的生物(wu)填料；  

（2）培育針(zhen)對(dui)高濃度及(ji)較(jiao)難(nan)降解(jie)的(de)物質的(de)菌種；  

（3）優化改(gai)進生(sheng)物(wu)治理裝置的(de)結(jie)構設計(ji)，減小占地面積(ji)；  

（4）目前，生物(wu)技術使用的生物(wu)菌(jun)種(zhong)大都針對單一(yi)污(wu)染物(wu)，培育能夠降解混合廢氣的生物(wu)菌(jun)群很(hen)有必(bi)要；  

（5）用生物(wu)法治理的(de)有機廢氣大都是親水性(xing)或易降(jiang)解(jie)的(de)成分(fen)，提高疏水性(xing)或難降(jiang)解(jie)廢氣的(de)處理能力是一(yi)個(ge)亟待(dai)解(jie)決(jue)的(de)難題。

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