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。

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，不是其處理效果達不到要求，就是投資或運行成本太高，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，投資及運行費用低、效果好、安全性高、無二次污染且易于管理等優(yōu)點，尤其在處理氣量大、濃度低（小于3mg/L）、生物降解性好的有機廢氣時更顯其優(yōu)越性。

然而任何VOCs處理技術(shù)都有其優(yōu)缺點和適用范圍。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，但對高流量負荷下低濃度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)為對象，對生物膜填料塔凈化處理高流量負荷下低濃度VOCs廢氣技術(shù)進行探討，從氣體流量、入口氣體甲苯濃度、溫度和營養(yǎng)物添加量等方面對高流量負荷下低濃度甲苯廢氣去除效果的影響因素進行分析，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，生物膜填料塔對甲苯廢氣的凈化效率會明顯下降。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)停留時間減少，不能滿足生物膜中微生物菌種對廢氣中甲苯分子的捕捉、吸收和生化降解的時間要求，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，進入氣相主體。從而增加氣體流量會對生物膜填料塔的處理運行效果產(chǎn)生不良影響。

因此，企業(yè)要以廢氣排放標準為目標，結(jié)合實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“吸附-生化降解”過程，其中的吸附是通過單分子層吸附進行的。當入口甲苯濃度較低時，甲苯分子會以單分子層狀態(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，延長停留時間。

3溫度的影響

當氣溫低于15℃時，微生物的活性受到影響，生物膜填料塔對甲苯廢氣的凈化處理能力相對較弱。但隨著溫度的升高，生物膜填料塔對甲苯廢氣的凈化效率呈上升趨勢。當氣溫升至20℃時，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，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?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?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。

實驗表明，在氮、磷補充過量時，生物膜上的微生物會過量地生長繁殖，并增加運行阻力，堵塞填料塔。因此，要注意適當控制氮、磷的添加量，使微生物始終處于一個良好的分解代謝環(huán)境中，并保持較高的凈化效率。對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，使微生物處于一個內(nèi)源呼吸環(huán)境，來抑制其快速繁殖。對此可以增加噴淋液沖洗的次數(shù)，促進生物膜表層的快速更新，以緩解堵塞問題。

針對以上四大影響因素，有研究表明：在高流量負荷條件下,氣體流量和入口氣體甲苯濃度對生物膜填料塔的甲苯凈化效率有較大的影響。當氣體流量為0.8m3/h，入口氣體甲苯濃度為105mg/m3，停留時間為18.3s時，甲苯的凈化效率可達到61.9%，與國外同類應(yīng)用研究結(jié)果基本相當。使出口氣體甲苯濃度低于國家對現(xiàn)有企業(yè)的排放標準(≤60mg/m3)。同時，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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