污染大气的生物修复

1、第五章 污染大气的生物修复第一节 有机废气的微生物修复 利用微生物以废气中的有机组分作为其生命活动的能源或其他养分，经代谢降解，转化为简单的无机物及细胞组成物质。 与水污染生物修复过程的区别：气态污染物首先要经历由气相转移到液相或固体表面的液膜中的过程，然后污染物才在液相或固相表面被微生物吸附降解。 转化机理至今没有统一理论，应用最多的是荷兰学者Ottengraf依据传统气体吸收双膜理论提出的生物膜理论。水吸收水吸收有机废气有机废气净化后气体净化后气体微生物微生物吸附降解吸附降解有机成分有机成分简单无机物简单无机物p 微生物降解废气中有机污染物的反应步骤：微生物降解废气中有机污染物的反应步骤：

2、废气中的有机污染物首先同水接触并溶解于水中（由气膜扩散进入液膜）液膜中的有机污染物在浓度差的推动下扩散到生物膜，被微生物捕获并吸收微生物对有机物进行分解和合成，代谢物一部分进入液相，另外部分作为细胞物质，其余部分析出到空气中微生物分为自养菌自养菌和异养菌异养菌 自养菌自养菌可在有机碳和氮的条件下靠硫化氢 、硫和铁离子及氨的氧化获得能量，碳则由二氧化碳通过循环提供。 适于进行无机物无机物转化，但新陈代谢活动较慢，生物负荷不能很大，浓度不高的情况下可使用 异养菌异养菌通过有机物氧化来获得营养物和能量，适合进行有机物的转化 适当温度、酸碱度和有氧的条件下，能较较快快地完成污染物的降解p有机废气的微生

3、物修复工艺F 根据微生物在工业废气修复过程中存在的形式，可分为生物洗涤法生物洗涤法(悬浮态)和生物过滤法生物过滤法(固着态)两类F 生物洗涤法生物洗涤法基本特点：生物洗涤法利用由微生物、营养物和水组成的微生物吸收液处理废气，适合于吸收可溶性可溶性气态物。吸收了废气的微生物混合液进行好氧处理，经处理后的吸收液再重新重新使用。气体中的污染物通过与悬浮液接触后被转移到液体中从而被微生物所降解。典型形式有喷淋塔、鼓泡塔和穿孔板塔等进气进气净化气净化气 生物洗涤中气、液两相的接触方法除采用液相喷淋液相喷淋外，还可以采用气相鼓泡气相鼓泡。 若气相阻力较大可用喷淋法，反之液相阻力较大时则采用鼓泡法。 与鼓泡

4、法处理相比，喷淋法的没备处理能力大，可达到60 m3(m2min) ，处理设备体积大大减少。工程实例工程实例： 日本一铸造厂采用生物洗涤法处理含胺、酚和乙醇等污染物的气体，设备由两段两段吸收塔、生物反应器和辅助装置组成。 第一段第一段中，废气中的粉尘和碱性污染物被弱酸性弱酸性吸收剂去除。 第二段第二段中，气体与微生物悬浮液接触，每个吸收器配一个生物反应器，用压缩空气向反应器供氧，当反应器效率下降时，则由营养物贮槽向反应器内添加特殊营养物添加特殊营养物。 装置运行10多年来一直保持95左右的去除率。生物过滤生物过滤基本特点：用含有微生物的固体颗粒吸收废气中的污染物，然后微生物再将其转化为无害物质

5、。典型的形式有土壤、堆肥等材料构成的生物滤床。 生物过滤法修复废气装置生物过滤法修复废气装置 根据所用固体滤料固体滤料的不同，生物滤池可分为：土壤滤池堆肥滤池微生物过滤箱土壤滤池构造构造：气体分配层下层由粗石子、细石子或轻质骨料组成，上部由砂或细粒骨料，总厚度为450-500mm堆肥滤池（堆肥床）将堆肥如畜粪、城市垃圾、污水处理厂的污泥等有机废弃物经好氧发酵、热处理后，盖在盖在废气发生源发生源上使污染物分解而达到修复的目的。其构造其构造是在地面挖浅坑或筑池，池底设排水管，在池的一侧或中央设输气总管，配气支管在填料中层形成气体分配层，过滤气囊通常在0.01-0.1m/s。 堆肥床与土壤床相似，但

6、有许多区别区别孔隙孔隙：土壤床的孔隙较小，渗透性较差，占地面积较大。石灰预处理石灰预处理：土壤床对无机气体所形成的酸性有一定的中和能力，如果经石灰预处理，中和能力更强。堆肥床不能用石灰处理，否则会变成致密床层。反应时间反应时间：堆肥床微生物较土壤多，接触时间只有土壤床的25一50，约20 s。维护维护：堆肥床使用一定时间后，有结块的趋势，需周期性地进行搅动。堆肥为疏水性需防止干燥，否则再润湿较困难。土壤则为亲水性。服务年限服务年限：土壤床处理挥发性有机废气使用时间几乎无限长，对有机废气的使用年限则取决于中和能力；堆肥一般1-5年更换一次。第二节 无机废气的微生物修复一、二氧化碳的微生物固定一、

7、二氧化碳的微生物固定 二氧化碳的固定方法主要有物理法、化学法和生物法，而大多数物理和化学方法最终必须依赖生物法来固定CO2。 固定CO2 的生物主要是植物和自养微生物，其中植物固定植物固定受到的关注较多。p 固定CO2 的微生物光能自养型微生物和化能自养型微生物前者主要包括藻类和光合细菌，它们都含有叶绿素， 以光为能源、 CO2 为碳源合成菌体物质或代谢产物；后者以CO2 为碳源，能源主要为氢、硫化氢、二阶铁等。 F有望实现工业规模的目前主要是微藻微藻和氢氢氧化细菌氧化细菌 微藻微藻存在的 最大难点是如何提高密度，促进微藻生长和代谢； 氢氧化细菌氢氧化细菌则是如何开发经济且无副产(或少副产)

8、CO2 的氢源。 F研究方向： 利用基因工程技术构建高效固定菌株； 开发具有高光密度的光生物反应器； 高效且经济的制氢技术； 深入研究不同种类微生物固定CO2的机理，为调控提供理论依据。 二、硫化氢的微生物修复传统物化法净化缺点： 要求高温高压条件 需要大量的催化剂和其他化学药剂 严重腐蚀设备 产生二次污染等 主要细菌：脱氮硫杆菌、排硫硫杆菌、氧氧化亚铁硫杆菌化亚铁硫杆菌FeSO4 + 1/2O2 + H2SO4Fe2（SO4 ）3+ H2O微生物微生物H2S + Fe2（SO4 ）3化学吸收化学吸收2FeSO4 + H2SO4 + SF工程示例： 生物法处理H2S主要在生物膜过滤器中进行 德

9、国和荷兰已有用生物膜过滤器处理废气的大规模工业应用， H2S去除效率达90以上。第三节 污染大气的植物修复绿色植物对气态污染物的修复绿色植物对气态污染物的修复主要是靠叶片表面叶片表面进行的。据试验，高大森林、草坪的叶面积可达75104 m2/hm2、 (2228)104 m2/hm2 .但大气中的有害气体超过超过了绿色植物能承受的浓度，植物本身也会受害。只有那些对有害气体抗性强、吸收量大的绿色植物才能在大气污染较严重的地区发挥修复作用。p对对SO2的吸收的吸收 SO2 浓度达到0.57 0.86mg/m3，并持续一定时间，有些敏感植物可能受到危害。 达2.86mg/m3时有些树木出现受害症状

10、达到 5.72 -28.60mg/m3时，一般树木均发生急性受害。 抗性较强抗性较强的树种有侧柏、白皮松、云杉、香柏、榆树等近80种树木。每公顷柳杉林每年吸收720kgSO2 。 抗性中等抗性中等的植物主要有20余种，如华山松、北京杨、合作杨、美杨、枫杨、桑等。 抗性弱抗性弱的植物有合欢、黄金树、五角枫等。侧柏侧柏白皮松白皮松香柏香柏p对对HF的吸收的吸收 树木、蔬菜、花草等植物都能都能吸收大量的氟 人人食用了含氟量高的粮食、蔬菜就会引起中毒；牲畜牲畜食用了含氟量高的饲料， 蚕吃了含氟量高的桑叶也会引起中毒。 所以所以，在HF污染比较严重的地区，不宜种植食用植物，而适于种植多种非食用的树木、花草等植物。 氟化氢指标生物氟化氢指标生物HF：唐菖蒲、郁金香、金荞麦、小苍兰、：唐菖蒲、郁金香、金荞麦、小苍兰、 杏、葡萄等；杏、葡萄等；唐唐菖菖蒲蒲污染大气的常见指示植物污染大气的常见指示植物SO2：紫花苜蓿、荞麦、金荞麦、芝麻、向日葵等；：紫花苜蓿、荞麦、金荞麦、芝麻、向日葵等；臭氧：烟草、矮牵牛臭氧：烟草、矮牵牛 、光叶榉、光叶榉 、牵牛花等；、牵牛花等；乙烯：芝麻、香石竹、番茄等乙烯：芝麻、香石竹、番茄等紫紫花花苜苜蓿蓿光光叶叶榉榉绿色植物对降尘的修复绿色植物对降尘的修复滞尘量滞尘