CN110523223B - 一种含生物难降解有机物废气的高级氧化方法 - Google Patents

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Abstract

一种含生物难降解有机物废气的高级氧化方法，涉及生物难降解有机物的高级氧化方法。含生物难降解有机物废气的多级逆流吸收；在最后一个吸收装置和倒数第二个吸收装置之间设置紫外线光催化反应装置，内置真空紫外灯；将经过第一个吸收装置中的部分吸收液泵入添加有反硝化菌的生物氧化装置中，同时向生物氧化装置中添加含硝酸盐或稀硝酸溶液；或将经过第一个吸收装置中的部分吸收液泵入添加有反硝化菌的生物氧化装置中，同时向生物氧化装置中添加含硫酸盐还原菌和硫酸盐溶液；将生物氧化装置的出水引入到第一个吸收装置的吸收液中；生物氧化装置产生的气体用管道引入到紫外线光催化反应装置的进气口中。

Description

一种含生物难降解有机物废气的高级氧化方法
技术领域
本发明涉及生物难降解有机物的高级氧化方法，尤其是涉及到一种含生物难降解有机物废气的高级氧化方法。
背景技术
挥发性有机物是大气中O3和PM2.5的重要前体物，是大气污染治理的重点和难点。大量挥发性有机物在空气中聚集还容易导致城市降雨过程中初雨COD浓度高，与氮和磷一起成为河流、湖泊、土壤等环境的重要污染源。
生物难降解有机物如芳香烃、多环芳烃、脂肪烃、持久性有机污染物等进入土壤或水体后，由于生物难降解，影响周期长，影响难消除，治理成本极高。
含挥发性有机物废气最理想的治理方法就是燃烧法，不管是什么有机物，只要温度足够高，都能完全分解为二氧化碳和水，燃烧法有直接燃烧或催化燃烧或吸附脱附后燃烧等技术或技术组合。一般含生物难降解有机物废气往往浓度较低，燃烧成本较高。
生物处理是燃烧法之外最直接能够把有机物转化为水和二氧化碳的有效方法。对于水溶性易生物降解有机物效果较好，而生物难降解有机物的生物处理存在不少技术和成本的难点。在土壤污染和地下水污染的修复中，生物难降解有机物也是一样非常困难，被生物难降解有机物污染饮用水容易导致健康问题，废水中含生物难降解有机物也导致治理设施运行不正常。
含生物难降解有机物废气使用生物处理法往往效果差，好氧处理导致有机物随曝气再次进入大气，厌氧处理往往因微生物活性被抑制而无法分解或随产气重新进入大气。生物难降解有机物之所以难被微生物利用，即是物质水溶性较差，也是具有生物毒性，采用特种菌种往往因环境物质多样性，培育特种菌的优势菌群周期较长较难。
采用生物处理含生物难降解有机物废气，如果产生的废水或渗滤液未经进一步处理，直接排入城市下水道，会在管道中再次进入大气，甚至危及管道安全，且不受控制的含挥发性有机物在污水厂的好氧曝气环境中也会再次进入大气；如果直接排入外环境则污染地表水、地下水或土壤。
饮用水、废水中含生物难降解有机物一般采用高级氧化技术，如芬顿氧化、臭氧氧化、高铁酸盐氧化等一种或数种技术组合。废气中含生物难降解有机物如二噁英等采用活性炭吸附。土壤中含生物难降解有机物往往采用气相抽提、热脱附、固化稳定、化学淋洗、特种细菌等方法或技术组合。
含生物难降解有机物废气往往浓度较低，风量较大，使用生物处理效率低且占地面积大，燃烧往往投资和运维成本高。采用低温等离子和UV光解技术等高级氧化技术成为流行的选择但是存在去除效率较低能耗大且易产生二次污染等问题。UV光解-生物处理的技术组合随之产生且广泛应用。
中国专利CN105498478B将气相光解与液相光催化氧化有效结合，通过在液相中加入催化剂，使得挥发性有机物经光解后进入液相中并发生催化氧化、臭氧氧化等反应，最终实现有机废气高效稳定的降解。中国专利CN207614645U结合紫外高级氧化和双氧水技术治理有机废气。中国专利CN109268851A利用紫外光解联合催化燃烧技术，以微波驱动无极紫外光源，并作为催化燃烧的热源，具有降解效率高。中国专利CN109351187A将芬顿催化剂负载于纳米碳球传质粒子表面，纳米粒子加快气态污染物向芬顿试剂的传质速率，纳米粒子表面的催化剂加速芬顿试剂中污染物的降解，形成粒子强化传质和催化反应的耦合效应，提高芬顿反应降解气态挥发性有机物的效率。
有机废气中有机物组分较多，采用技术组合能够发挥各种技术的优点抑制各自的缺点，能够有效提升有机废气的去除率和降低投资运维成本。传统的活性炭(或沸石)吸附脱附-催化燃烧组合技术解决大风量低浓度问题，新兴的紫外光-活性碳吸附能够解决二次污染问题。本发明基于紫外光解技术和生物氧化技术组合，用紫外光降解生物难降解有机物，用生物氧化处理易生物降解有机物，条件许可还能同时降解含硝态氮废水的总氮。
发明内容
本发明的目的在于发挥不同高级氧化技术的优势，对高级氧化技术进行组合以提升氧化技术的效率，用于处理含生物难降解有机物废气，投资费用相对较少、运行维护简单，处理效率相对较高的一种含生物难降解有机物废气的高级氧化方法。
本发明包括以下步骤：
1)含生物难降解有机物废气的多级逆流吸收；
在步骤1)中，所述含生物难降解有机物废气可为工艺过程产生的废气或土壤、水体等气相抽提产生的废气；所述含生物难降解有机物废气的难降解有机物可为芳香烃、多环芳烃、脂肪烃、持久性有机污染物等；所述含生物难降解有机物废气的多级逆流吸收的具体方法可为：
开启废气吸收装置中的循环水泵和风机；吸收液开始为水，在最后一个吸收装置中补充，并依次逆流至倒数第一个吸收装置、倒数第二个吸收装置，最后进入第一个吸收装置中；含生物难降解有机物废气经过多个吸收装置后，第一个吸收装置的吸收液中含有机物浓度最高，且多为水溶性有机物，最后一个吸收装置含有机物浓度最低；吸收装置可设2～5个；吸收液的pH维持在6～9。
2)在最后一个吸收装置和倒数第二个吸收装置之间设置紫外线光催化反应装置，内置真空紫外灯；
含生物难降解有机物废气经倒数第二个吸收装置的吸收液吸收后，废气主要为难溶于水的有机物，经紫外线光催化反应装置后废气进入最后一个吸收装置，并经排气筒排入大气。
3)将经过步骤1)中的第一个吸收装置中的部分吸收液泵入添加有反硝化菌的生物氧化装置中，同时向生物氧化装置中添加含硝酸盐或稀硝酸溶液；或
将经过步骤1)中的第一个吸收装置中的部分吸收液泵入添加有反硝化菌的生物氧化装置中，同时向生物氧化装置中添加含硫酸盐还原菌和硫酸盐溶液；
在步骤3)中，所述生物氧化装置的水力停留时间为6～36h；所述硝酸盐可采用来源于含硝酸盐废水。
4)将步骤3)中的生物氧化装置的出水引入到第一个吸收装置的吸收液中；
在步骤4)中，所述将步骤3)中的生物氧化装置的出水引入到第一个吸收装置的吸收液中的具体方法可为：吸收液经生物氧化装置后，反硝化菌利用硝酸盐将有机物氧化为二氧化碳和水，硝酸盐被有机物还原为氮气；有机物在溶液中的浓度降低，循环至第一个吸收装置中继续作为吸收液使用。
5)生物氧化装置产生的气体用管道引入到紫外线光催化反应装置的进气口中。
在步骤5)中，所述生物氧化装置产生的气体用管道引入到紫外线光催化反应装置的进气口中的具体方法可为：生物氧化装置的产气中含有部分生物难降解有机物，一起进入紫外线光催化反应装置进一步氧化，并经最后一个吸收装置中的水吸收后逐级返回第一个吸收装置中。
本发明适用于含生物难降解有机废气的治理，结合紫外光催化氧化和微生物氧化技术，将水溶性有机物直接微生物氧化，不溶于水且生物难降解的有机物通过紫外光催化氧化后转化为水溶性有机物且生物易降解。由于水溶性有机物被吸收后，废气中有机物浓度多为难水溶性有机物，进入紫外线光催化装置后能够提升氧化效率，废气再经最后一个吸收装置，能够吸收紫外线光催化反应装置中产生的水溶性有机物和二次污染物，吸收后，吸收液逆流进入倒数第二个吸收装置，促进了废气吸收效率。水溶性有机物由于生物氧化装置氧化浓度降低可继续用作吸收液。
附图说明
图1为本发明实施例的处理流程图。
具体实施方式
以下实施例将结合附图对本发明作进一步的说明。
参见图1，本发明实施例包括以下步骤：
1)含生物难降解有机物废气的多级逆流吸收，具体方法为：
开启废气吸收装置中的循环水泵和风机；吸收液开始为水，在最后一个吸收装置中补充，并依次逆流至倒数第一个吸收装置、倒数第二个吸收装置，最后进入第一个吸收装置中；含生物难降解有机物废气经过多个吸收装置后，第一个吸收装置的吸收液中含有机物浓度最高，且多为水溶性有机物，最后一个吸收装置含有机物浓度最低；吸收装置设2～5个；吸收液的pH维持在6～9。
所述含生物难降解有机物废气可为工艺过程产生的废气或土壤、水体等气相抽提产生的废气；所述含生物难降解有机物废气的难降解有机物可为芳香烃、多环芳烃、脂肪烃、持久性有机污染物等；
2)在最后一个吸收装置和倒数第二个吸收装置之间设置紫外线光催化反应装置，内置真空紫外灯：
含生物难降解有机物废气经倒数第二个吸收装置的吸收液吸收后，废气主要为难溶于水的有机物，经紫外线光催化反应装置后废气进入最后一个吸收装置，并经排气筒排入大气。
3)将经过步骤1)中的第一个吸收装置中的部分吸收液泵入添加有反硝化菌的生物氧化装置中，同时向生物氧化装置中添加含硝酸盐或稀硝酸溶液；或
将经过步骤1)中的第一个吸收装置中的部分吸收液泵入添加有反硝化菌的生物氧化装置中，同时向生物氧化装置中添加含硫酸盐还原菌和硫酸盐溶液
所述生物氧化装置的水力停留时间为6～36h；所述硝酸盐可采用来源于含硝酸盐废水；
4)将步骤3)中的生物氧化装置的出水引入到第一个吸收装置的吸收液中，具体方法为：吸收液经生物氧化装置后，反硝化菌利用硝酸盐将有机物氧化为二氧化碳和水，硝酸盐被有机物还原为氮气；有机物在溶液中的浓度降低，循环至第一个吸收装置中继续作为吸收液使用。
5)生物氧化装置产生的气体用管道引入到紫外线光催化反应装置的进气口中，具体方法可为：生物氧化装置的产气中含有部分生物难降解有机物，一起进入紫外线光催化反应装置进一步催化氧化，并经最后一个吸收装置中的水吸收后逐级返回第一个吸收装置中。
以下给出具体实施例。
实施例1
某有机废气主要成分为天那水、含醋酸丁脂、二甲苯等有机物。有机废气经第一个吸收装置(水帘)吸收，再经过紫外线光催化反应装置，然后经过第二个吸收装置(喷淋塔)吸收后高空排放。
第一个吸收装置和第二个吸收装置用水吸收，水从第二个吸收装置中补充，逆流进入第一个吸收装置中。
将第一个吸收装置中的吸收液引入生物氧化装置，添加硝酸钠溶液。生物氧化装置用反硝化菌接种。
生物氧化装置的出水溢流至第一个吸收装置中。
生物氧化装置产生的气体用管道引入紫外线光催化反应装置的进气管道中。
实施例2
某有机废气主要成分为甲苯、二甲苯、乙苯等。机废气经第一个吸收装置(水帘)吸收，再经过紫外线光催化反应装置，然后经过第二个吸收装置(喷淋塔)吸收后高空排放。
第一个吸收装置和第二个吸收装置用水吸收，水从第二个吸收装置中补充，逆流进入第一个吸收装置中。
将第一个吸收装置中的吸收液引入生物氧化装置，添加硝酸钠溶液。生物氧化装置用反硝化菌接种。
生物氧化装置的出水溢流至第一个吸收装置中。
生物氧化装置产生的气体用管道引入紫外线光催化反应装置的进气管道中。
实施例3
某有机废气主要成分为丙酮、乙醇、二甲苯等。机废气经第一个吸收装置(水帘)吸收，再经过紫外线光催化反应装置，然后经过第二个吸收装置(喷淋塔)吸收后高空排放。
第一个吸收装置和第二个吸收装置用水吸收，水从第二个吸收装置中补充，逆流进入第一个吸收装置中。
将第一个吸收装置中的吸收液引入生物氧化装置，添加硫酸钠溶液。生物氧化装置用反硫酸盐还原菌接种。
生物氧化装置的出水溢流至第一个吸收装置中。
生物氧化装置产生的气体用管道引入紫外线光催化反应装置的进气管道中。

Claims (5)

1.一种含生物难降解有机物废气的高级氧化方法，其特征在于包括以下步骤：
1）含生物难降解有机物废气的多级逆流吸收；所述含生物难降解有机物废气的难降解有机物为芳香烃、脂肪烃、持久性有机污染物；
所述含生物难降解有机物废气的多级逆流吸收的具体方法为：
开启废气吸收装置中的循环水泵和风机；吸收液开始为水，在最后一个吸收装置中补充，并依次逆流至倒数第一个吸收装置、倒数第二个吸收装置，最后进入第一个吸收装置中；含生物难降解有机物废气经过多个吸收装置后，第一个吸收装置的吸收液中含有机物浓度最高，且多为水溶性有机物，最后一个吸收装置含有机物浓度最低；吸收装置设2～5个，吸收液的pH维持在6～9；
2）在最后一个吸收装置和倒数第二个吸收装置之间设置紫外线光催化反应装置，内置真空紫外灯，具体方法为：含生物难降解有机物废气经倒数第二个吸收装置的吸收液吸收后，废气主要为难溶于水的有机物，经紫外线光催化反应装置后废气进入最后一个吸收装置，并经排气筒排入大气；
3）将经过步骤1）中的第一个吸收装置中的部分吸收液泵入添加有反硝化菌的生物氧化装置中，同时向生物氧化装置中添加含硝酸盐或稀硝酸溶液；或
将经过步骤1）中的第一个吸收装置中的部分吸收液泵入添加有反硝化菌的生物氧化装置中，同时向生物氧化装置中添加含硫酸盐还原菌和硫酸盐溶液；
4）将步骤3）中的生物氧化装置的出水引入到第一个吸收装置的吸收液中，具体方法为：吸收液经生物氧化装置后，反硝化菌利用硝酸盐将有机物氧化为二氧化碳和水，硝酸盐被有机物还原为氮气；有机物在溶液中的浓度降低，循环至第一个吸收装置中继续作为吸收液使用；
5）生物氧化装置产生的气体用管道引入到紫外线光催化反应装置的进气口中。
2.如权利要求1所述一种含生物难降解有机物废气的高级氧化方法，其特征在于在步骤1）中，所述含生物难降解有机物废气为工艺过程产生的废气或土壤、水体气相抽提产生的废气。
3.如权利要求1所述一种含生物难降解有机物废气的高级氧化方法，其特征在于在步骤3）中，所述生物氧化装置的水力停留时间为6～36 h。
4.如权利要求1所述一种含生物难降解有机物废气的高级氧化方法，其特征在于在步骤3）中，所述硝酸盐来源于含硝酸盐废水。
5.如权利要求1所述一种含生物难降解有机物废气的高级氧化方法，其特征在于在步骤5）中，所述生物氧化装置产生的气体用管道引入到紫外线光催化反应装置的进气口中的具体方法为：生物氧化装置的产气中含有部分生物难降解有机物，一起进入紫外线光催化反应装置进一步催化氧化，并经最后一个吸收装置中的水吸收后逐级返回第一个吸收装置中。
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