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发酵尾气治理方法探讨

来源:行业动态     作者:管理员     2024-02-10

随着生物技术在细胞工程、发酵工程、酶工程等方面的应用,生物医药板块成为经济领域热门的投资板块之一。同时发酵尾气成为环保治理领域的VOCs排放重点关注的来源。 发酵尾气的产生点包括发酵罐、发酵菌渣存放及干燥、发酵菌液预处理以及板框压滤等环节。尾气中的污染因子成分复杂、气量大、VOCs浓度较低、恶臭明显。 目前国内生产企业对发酵尾气的处理一般采用简单的旋风除尘进行气液分离后,进入液体喷淋吸收装置净化后排放。工艺简单,去除效率低,运行费用高,恶臭尾气经常扰民被投诉。 针对发酵尾气的治理技术不断地发展,其发展方向是对各种工艺技术进行优化和新材料(吸附材料、催化材料、过滤材料、生物净化菌种等)的开发与应用等,如吸附与催化分离工艺、吸附与冷凝回收分离工艺、吸附与吸收分离工艺等;还有是新技术的也在不断开发,投入市场,如生物净化技术、等离子体净化技术、光催化技术、膜分离技术和离子液吸收技术等等。 目前,工业废气的治理主要有以下几种方法:

(1)燃烧法:包括高温燃烧和催化燃烧。催化燃烧实际上为完全的催化氧化,即在催化剂作用下,使废气中有害可燃组分完全氧化为CO2和H2O。由于绝大部分有机物均具有可燃烧性,因此催化燃烧法已成为净化废气的有效手段,同时还能消除部分恶臭气味。

(2)吸收法:即采用适当的吸收剂(如柴油、煤油、水等介质)在吸收塔内进行吸收,吸收到一定浓度后进行溶剂与吸收液的分离,溶剂回收,吸收液重新使用或另行处理,采用这种方法的关键是吸收剂的选择。由于溶剂与吸收剂的分离较为困难,因此其应用受到了一定的限制。

(3)紫外光降解法:光降解技术的作用机理主要是通过空气在光照下产生的羟基自由基,从而实现对废气中异味物质的降解。

(4)生物处理法:气体中的挥发性有机物(VOCs)或异味物质经过传质过程(气液接触表面或通过膜)进入微生物悬液或生物膜中,在好氧条件下挥发性有机物或异味物质大部分被微生物降解为水和二氧化碳,小部分转化为剩余菌体。

(5)低温等离子体法:通过高频放电所产生的瞬间高能足够打开一些有害气体分子的化学能,使之分解为单质原子或无害分子,另外等离子体中包含大量的高能电子、正负离子、激发态粒子和具有强氧化性的自由基,这些活性粒子和部分VOCs或异味分子反应。 以上几种方法是目前的几项主流技术,针对各种方法的特点,进行以下分析对比:

处理方法 工艺原理 适用范围 优点 缺点
热力燃烧法/催化燃烧法 在高温下恶臭物质与燃料气充分混和,实现完全燃烧 适用于处理高浓度、小气量的可燃性气体发酵尾气气量大浓度低需浓缩后燃烧 适用于处理高浓度、小气量的可燃性气体发酵尾气气量大浓度低需浓缩后燃烧 净化效率高,恶臭物质基本被氧化分解 浓缩装置易被污染,运行费用高
药液吸收法 利用臭气中某些物质和药液产生化学反应的特性,去除某些臭气成分 适用于处理大气量、高中浓度的臭气 能够有针对性处理某些臭气成分,工艺较成熟 发酵尾气污染因子净化效率不高,消耗吸收剂,易形成而二次污染 适用于处理大气量、高中浓度的臭气 能够有针对性处理某些臭气成分,工艺较成熟 发酵尾气污染因子净化效率不高,消耗吸收剂,易形成而二次污染
低温等离子体技术处理法 用介质阻挡放电或脉冲荷电放电过程中,等离子体内部产生富含极高化学活性的粒子,如电子、离子、自由基和激发态分子等。废气中的污染物质与这些具有较高能量的活性基团发生反应,最终转化为CO、CO2、H2O或小分子等物质,从而达到净化废气的目的。 适用范围广、宽谱性、耐高温、净化效率比较高、流量范围宽,尤其适用于其它方法难以处理的多组分voc气体,无机有毒气体、恶臭气体。如化工、医药、污水、香精香料生产等行业。 电子能量高,几乎可以和所有的VOC气体,恶臭气体,无机有毒有害气体分子作用;运行费用低;反应快,设备启动、停止十分迅速,随用随开,没有耗材,使用费用低廉。 一次性投资较高 容易发生燃爆。等离子管使用寿命短,衰减快。
生物处理法 恶臭气体经过去尘增湿或降温等预处理工艺后,从滤床底部由下向上穿过由滤料组成的滤床,恶臭气体由气相转移至水—微生物混和相,通过固着于滤料上的微生物代谢作用而被分解掉 目前研究最多,工艺最成熟,在实际中也最常用的生物脱臭方法。 能够有针对性处理某些臭气成分,工艺较成熟 处理费用低 占地面积大,填料需定期更换。针对这两个缺点,我公司在反应器设计和填料开发做了很多工作,并已取得相关专利。模块化反应器大大减小了占地面积;第三代填料的开发成功使得填料的使用寿命延长到了8-10年。

生物处理技术适用于制药、农药﹑有机原料及合成材料﹑涂料与喷漆﹑染料﹑石油化工﹑炼焦﹑鞋厂﹑木质家具制造厂、印刷厂﹑造纸厂﹑加油站﹑养殖厂﹑污水处理厂﹑堆肥厂等的VOCs与恶臭气体的处理,还适用于建材市场、家具城、批发城等大型公共场所的室内VOCs处理。适用于大气量低浓度的发酵尾气治理项目。 可处理的挥发性有机物主要包括脂肪烃(低级脂肪烃(汽油)、氯乙烷、氯甲烷)、芳香烃(苯、甲苯、二甲苯、氯苯)、含氧有机物(醇、醚、酮、醛)﹑含氮有机物(胺)﹑含硫有机物(硫醇、硫醚)等。可处理的还原性无机化合物主要包括硫化氢、氨、二硫化碳等。

国内外的研究与应用成果表明:与其它技术相比,生物处理技术具有效率高、投资运行费用低、工艺运行维护方便、二次污染小等突出优点。 在处理低浓度的有机气体和臭气时,生物法的运行费用是燃烧法的1/20、吸附法的1/10、化学吸收法的1/15。 清华大学是国内较早开展废气生物控制技术研究的单位之一。

多年来,针对废气生物处理技术领域的核心关键技术和科学问题,开展了系统研究和开发,在新工艺开发和反应器结构优化、新型填料开发、高效菌种筛选和培育、营养盐配方和填料层堵塞控制等方面取得了大量创新性的研究成果,并已成功应用于污水厂恶臭气体、喷涂废气和炼胶废气处理。目前,我们在该领域已获得省部级奖2项(华夏建设科学技术奖一等奖、二等奖),获得国家发明专利4项,发表论文60余篇。

我公司承接清华大学环境学院生物处理技术,并研究开发了针对各种不同行业不同废气成分的系列产品,在反应器结构方面取得了相关专利。可分别应用于不同行业的废气治理。同时开发使用了第三代填料,填料的使用寿命延长到了8-10年,有效降低了用户的后期运行费用。

近几年我司经过实际的抗生素类药物的发酵尾气案例实施,验证了生物法在发酵尾气治理方面具有除臭效果明显、运行费用低、后期运维简单等优势,治理方案切实可行。

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