z 适于低浓度废气的净化 z 温度低700~870℃ z 必要条件：温度、停留时间、湍流混合
10
焚烧工艺
¾ 催化燃烧：为节省辅助燃料，利用催化剂使有害废 气在更低温度（300~450 ℃）下氧化分解的方法
优点
z 无火焰燃烧，安全性好 z 温度低，辅助燃料消耗少 z 对可燃组分浓度和热值限制少
11
焚烧法处理VOCs的运行性能比较
29
微生物去除气态污染物的效果
化合物
生物降解效果
丙酮、甲醇、乙醇、丁醇、甲醛、乙醛、丁酸、 乙酸乙酯、三甲胺
苯、甲苯、二甲苯、苯酚、二甲基硫、噻吩、 甲基硫醇、二硫化碳、酰胺类、吡啶、乙腈、
异腈类、氯酚
甲烷、戊烷、环己烷、乙醚、二氯甲烷、三氯 甲烷、三氯乙烯、四氯乙烯、四氢呋喃
乙炔、异丁烯酸甲酯、异氰酸酯、
Q－燃烧时放出的热量
8
焚烧工艺
¾ 直接焚烧：将可燃的有害气体当燃料燃烧的方法
z 适用于可燃有害组分浓度较高或热值较高的废气 z 设备：燃烧炉、窑、锅炉 z 温度1100℃左右 z 产生大量有害气体、烟尘和热辐射
9
焚烧工艺
¾ 热力焚烧：利用辅助燃料燃烧所产生的热量， 把有害气体的温度提高至反应温度使其氧化分 解的方法
“吸进和呼出”而导致 的有机物损耗
白天呼出，夜晚吸进
可通过在容器出口附加的蒸气保护阀来控制
7
二、末端控制技术1. Fra bibliotek烧法¾ 适用于可燃或高温分解的物质 ¾ 不能回收有用物质，但可回收热量
C8H17 +12.25O2 → 8CO2 + 8.5H2O + Q C6H6 + 7.5O2 → 6CO2 + 3H2O + Q H2S +1.5O2 → SO2 + H2O + Q
9 1957年，Pomeroy RD申请了利用土壤过滤装置处理硫化氢的 专利，并在美国加州的污水厂成功建立起第一套土壤生物过滤 装置
9 上世纪80年代后，生物法处理废气技术在欧洲有了较快的发 展，其应用领域也由硫化氢等恶臭废气扩展到控制VOCs和其 他有毒污染物废气
9 进入21世纪，由于该技术本身具有的经济方面的优势和巨大的 应用潜力，关于其基础和应用研究依然非常活跃
0
250
不同技术的适用范围
500
750
1000+
浓度 ppmv
23
3） 去除效率高
¾一般的气态污染物去除效率超过90％。
4） 投资少，运行费用低
¾不需要投入额外的化学品(没有二次污染); ¾化学法则需加催化剂和氧化剂等，如次氯酸盐、
过氧化氢、二氧化氯等。
24
生物技术与传统方法的费用比较
Tot al Five Yea r Co st of Bio filtation vs Alt ernative Technolo gles
19
目前可提供成套技术和装置的国外公司以德国、 荷兰及美国为主
Braintech GmbH
Biorem Bioway
主要厂家
Bayer AG Monsanto
Clair Tech B.V. EnVi GmbH
BioReaction Industries
20
废气生物净化技术在我国的发展
9 我国在20世纪90年代初才开始这方面的实验室研究。目前臭气
非常好
好 较差 不明
30
3. 生物法处理废气的机理
生物反应器处理废气一般经历以下三个阶段
溶解过程 由气相到液相
废气与水或固相表面的水膜接触，污染物溶于水 中成为液相中的分子或离子，这一过程是物理过 程，符合亨利定律。
31
吸着过程 从液膜表面扩散到生物膜中
溶于水中的污染物被微生物吸附、吸收，污染物从水中 转入微生物体内。作为吸收剂的水被再生复原，继而再 用以溶解新的废气成分。
32
生物降解过程
进入微生物细胞的污染物作为微生物生命活动的能源 或养分被分解和利用，从而使污染物得以去除：
—— 烃类和其他有机物成分被氧化分解为CO2和H2O，
含硫还原性成分被氧化为S、SO42-， 含氮成分被氧化分解成NH3，NO2-和NO3-等
33
有机废气处理示意图
34
微生物与碳素循环
35
＄4 .5m il. ＄4 .0m il. ＄3 .5m il. ＄3 .0m il. ＄2 .5m il. ＄2 .0m il. ＄1 .5m il. ＄1 .0m il. ＄0 .5m il.
＄0 mi l. Ins tall
Yea r1
Year2
Year 3
Ye ar4
Year5
Bio filte r Ca ta lytic Oxidizer
可用于气量 需回收吸附剂，废气湿度应
波动较大的 <50%，压降高，某些组分会 80-800
废气
使吸附剂中毒
或可实现资 源回收
不适用于处理低水溶性组 分，产生大量废水而造成二 次污染
40-400
或可实现资 仅对高浓度废气有效；浓缩 65~520
源回收
物必须经进一步处理
适用于多组 占地面积大，压降高，某些 分废气，对 组分去除效率低，启动周期 环境友好 长
有机废气的生物 处理技术
主讲：陈东之 副教授 E-mail：cdz@
1
第一部分：引言
VOCs
¾ 挥发性有机化合物（VOCs）：常温下沸点 50℃—260℃的各种有机化合物
¾ 长期以来被广泛地用作为液体燃料、有机溶剂 及化学反应的介质和原料从而进入大气中
¾ 美国国家环境保护署（EPA）所列的有毒气体 排放物清单包含的25种气体中，18种为VOCs
18
9 据2008年统计，欧洲已有约8000套废气生物处理装置正在运 行，废气处理流量为1000~150000m3/h，大部分VOCs处理效 率在90%以上；有800余种化学加工业用生物法处理异味、挥 发性有机物和有毒气体。
据荷兰污水处理厂中使用的气体净化装置统计显示，大约80%-90%的 污水处理厂采用了气体净化装置，其中78%采用生物法、11%化学洗涤、 2%活性炭吸附、9%好氧通风洗涤。对于新建的废水处理厂几乎不建化学 洗涤装置。
2
污染现状
呼吸道疾病、生理机能障碍；浓度很高时，会造成急性污染 中毒；某些污染物有“三致”作用.
废气对星星港湾影响， （2009.8.26）
哈药臭气扰民， （2009.8.4）
废气对学校影响（2009.4.16）
大气污染是目前最突出的环境问题之一，每年因大气污染导致全球约
200万人过早死亡，我国则多达65.6万人。
¾ 主要设计指标
z 液气比 z 塔径 z 塔高
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3.冷凝法
¾ 接触冷凝
z 被冷凝气体与冷却介质直接 接触
z 喷射塔、喷淋塔、填料塔、 筛板塔
¾ 表面冷凝（间接冷却）
z 冷凝气体与冷却壁接触 z 列管式、翅管空冷、淋洒式、
螺旋板
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4.吸附法
活性炭吸附VOCs 的性能最佳
有部分VOCs不易 解吸，不宜用活性 炭吸附
Carbo n Syst em
Thermal Oxid iz er
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5） 耗能低
¾生物反应在常温常压下进行，能量来自微生物利用 VOCs成分本身产生的能量。 ¾生物处理法消耗的动力只是污染气体进入处理系统所 消耗的能量(正压送风或负压引风)。
6） 污染少
¾生物法处理的产物是生物体，很容易处理。
26
微生物与氮素循环
36
微生物与硫素循环
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有机化合物分子可生物降解性分析
¾ 碳链越长越难降解（8个碳原子以下的醇除外） ¾ 链烃比环烃容易，直链比支链容易，不饱和比饱和烃容易 ¾ 主链上碳原子被其他元素的原子取代后，生物氧化的阻抗一
般增强，氧原子取代（醚很难降解）最显著，其次是硫和氮 ¾ 原子上氢被烷（芳）基取代个数越多，取代物生物阻抗越强 ¾ 某些结构坚实的高分子化合物，由于微生物及酶不能扩散到
9 废气生物处理环保服务发展较快，但市场份额低下。
我国与废气生物处理相关的环境服务产值所占份额不高，多数环保企业
规模较小，其相关技术在全球竞争中不具有明显优势。
21
2.废气生物处理的特点
1） 废气或尾气在生物反应器内进行
Hood
Pollution control equipment
Duct Fan
15
技术比较
治理技 术
适用范围
废气 量 m3/h
浓度 g/m3
焚烧法 >2,000 2~90
吸附法
550,000
< 10
吸收法 冷凝法
10060,000
8~50
100~10, > 60 000
生物法
100500,000
<5
技术特点
1m3/h废气的费用 （元）
优点
局限性
投资
运行
或可实现热 能回收
易产生有毒副产物如二噁英、 CO、NOx，对低浓度废气的 50-500 处理效果差
Measuring system
一般废气处理示意图
Stack
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2） 适用范围广
¾可处理流量达85000m3/h以上的废气 ¾可处理浓度0～1000ppmv的废气 ¾可处理含多种污染物的废气
85000+ 68000
生物净化
流量 m3/h
51000 34000
化学洗涤
焚烧/高温氧化
17000
吸附
浓缩
3
相关法规
¾ 《中华人民共和国大气污染防治法》 ¾ 《大气污染物综合排放标准》 ¾ 《恶臭污染物排放标准》 ¾ 其它