污染大氣的生物修復(fù)ppt

1、第五章 污染大氣的生物修復(fù)第一節(jié) 有機(jī)廢氣的微生物修復(fù) 利用微生物以廢氣中的有機(jī)組分作為其生命活動(dòng)的能源或其他養(yǎng)分，經(jīng)代謝降解，轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物及細(xì)胞組成物質(zhì)。 與水污染生物修復(fù)過(guò)程的區(qū)別：氣態(tài)污染物首先要經(jīng)歷由氣相轉(zhuǎn)移到液相或固體表面的液膜中的過(guò)程，然后污染物才在液相或固相表面被微生物吸附降解。 轉(zhuǎn)化機(jī)理至今沒(méi)有統(tǒng)一理論，應(yīng)用最多的是荷蘭學(xué)者Ottengraf依據(jù)傳統(tǒng)氣體吸收雙膜理論提出的生物膜理論。水吸收水吸收有機(jī)廢氣有機(jī)廢氣凈化后氣體凈化后氣體微生物微生物吸附降解吸附降解有機(jī)成分有機(jī)成分簡(jiǎn)單無(wú)機(jī)物簡(jiǎn)單無(wú)機(jī)物p 微生物降解廢氣中有機(jī)污染物的反應(yīng)步驟：微生物降解廢氣中有機(jī)污染物的反應(yīng)步驟：

2、廢氣中的有機(jī)污染物首先同水接觸并溶解于水中（由氣膜擴(kuò)散進(jìn)入液膜）液膜中的有機(jī)污染物在濃度差的推動(dòng)下擴(kuò)散到生物膜，被微生物捕獲并吸收微生物對(duì)有機(jī)物進(jìn)行分解和合成，代謝物一部分進(jìn)入液相，另外部分作為細(xì)胞物質(zhì)，其余部分析出到空氣中微生物分為自養(yǎng)菌自養(yǎng)菌和異養(yǎng)菌異養(yǎng)菌 自養(yǎng)菌自養(yǎng)菌可在有機(jī)碳和氮的條件下靠硫化氫 、硫和鐵離子及氨的氧化獲得能量，碳則由二氧化碳通過(guò)循環(huán)提供。 適于進(jìn)行無(wú)機(jī)物無(wú)機(jī)物轉(zhuǎn)化，但新陳代謝活動(dòng)較慢，生物負(fù)荷不能很大，濃度不高的情況下可使用 異養(yǎng)菌異養(yǎng)菌通過(guò)有機(jī)物氧化來(lái)獲得營(yíng)養(yǎng)物和能量，適合進(jìn)行有機(jī)物的轉(zhuǎn)化 適當(dāng)溫度、酸堿度和有氧的條件下，能較較快快地完成污染物的降解p有機(jī)廢氣的微生

3、物修復(fù)工藝F 根據(jù)微生物在工業(yè)廢氣修復(fù)過(guò)程中存在的形式，可分為生物洗滌法生物洗滌法(懸浮態(tài))和生物過(guò)濾法生物過(guò)濾法(固著態(tài))兩類F 生物洗滌法生物洗滌法基本特點(diǎn)：生物洗滌法利用由微生物、營(yíng)養(yǎng)物和水組成的微生物吸收液處理廢氣，適合于吸收可溶性可溶性氣態(tài)物。吸收了廢氣的微生物混合液進(jìn)行好氧處理，經(jīng)處理后的吸收液再重新重新使用。氣體中的污染物通過(guò)與懸浮液接觸后被轉(zhuǎn)移到液體中從而被微生物所降解。典型形式有噴淋塔、鼓泡塔和穿孔板塔等進(jìn)氣進(jìn)氣凈化氣凈化氣 生物洗滌中氣、液兩相的接觸方法除采用液相噴淋液相噴淋外，還可以采用氣相鼓泡氣相鼓泡。 若氣相阻力較大可用噴淋法，反之液相阻力較大時(shí)則采用鼓泡法。 與鼓泡

4、法處理相比，噴淋法的沒(méi)備處理能力大，可達(dá)到60 m3(m2min) ，處理設(shè)備體積大大減少。工程實(shí)例工程實(shí)例： 日本一鑄造廠采用生物洗滌法處理含胺、酚和乙醇等污染物的氣體，設(shè)備由兩段兩段吸收塔、生物反應(yīng)器和輔助裝置組成。 第一段第一段中，廢氣中的粉塵和堿性污染物被弱酸性弱酸性吸收劑去除。 第二段第二段中，氣體與微生物懸浮液接觸，每個(gè)吸收器配一個(gè)生物反應(yīng)器，用壓縮空氣向反應(yīng)器供氧，當(dāng)反應(yīng)器效率下降時(shí)，則由營(yíng)養(yǎng)物貯槽向反應(yīng)器內(nèi)添加特殊營(yíng)養(yǎng)物添加特殊營(yíng)養(yǎng)物。 裝置運(yùn)行10多年來(lái)一直保持95左右的去除率。生物過(guò)濾生物過(guò)濾基本特點(diǎn)：用含有微生物的固體顆粒吸收廢氣中的污染物，然后微生物再將其轉(zhuǎn)化為無(wú)害物質(zhì)

5、。典型的形式有土壤、堆肥等材料構(gòu)成的生物濾床。 生物過(guò)濾法修復(fù)廢氣裝置生物過(guò)濾法修復(fù)廢氣裝置 根據(jù)所用固體濾料固體濾料的不同，生物濾池可分為：土壤濾池堆肥濾池微生物過(guò)濾箱土壤濾池構(gòu)造構(gòu)造：氣體分配層下層由粗石子、細(xì)石子或輕質(zhì)骨料組成，上部由砂或細(xì)粒骨料，總厚度為450-500mm堆肥濾池（堆肥床）將堆肥如畜糞、城市垃圾、污水處理廠的污泥等有機(jī)廢棄物經(jīng)好氧發(fā)酵、熱處理后，蓋在蓋在廢氣發(fā)生源發(fā)生源上使污染物分解而達(dá)到修復(fù)的目的。其構(gòu)造其構(gòu)造是在地面挖淺坑或筑池，池底設(shè)排水管，在池的一側(cè)或中央設(shè)輸氣總管，配氣支管在填料中層形成氣體分配層，過(guò)濾氣囊通常在0.01-0.1m/s。 堆肥床與土壤床相似，但

6、有許多區(qū)別區(qū)別孔隙孔隙：土壤床的孔隙較小，滲透性較差，占地面積較大。石灰預(yù)處理石灰預(yù)處理：土壤床對(duì)無(wú)機(jī)氣體所形成的酸性有一定的中和能力，如果經(jīng)石灰預(yù)處理，中和能力更強(qiáng)。堆肥床不能用石灰處理，否則會(huì)變成致密床層。反應(yīng)時(shí)間反應(yīng)時(shí)間：堆肥床微生物較土壤多，接觸時(shí)間只有土壤床的25一50，約20 s。維護(hù)維護(hù)：堆肥床使用一定時(shí)間后，有結(jié)塊的趨勢(shì)，需周期性地進(jìn)行攪動(dòng)。堆肥為疏水性需防止干燥，否則再潤(rùn)濕較困難。土壤則為親水性。服務(wù)年限服務(wù)年限：土壤床處理?yè)]發(fā)性有機(jī)廢氣使用時(shí)間幾乎無(wú)限長(zhǎng)，對(duì)有機(jī)廢氣的使用年限則取決于中和能力；堆肥一般1-5年更換一次。第二節(jié) 無(wú)機(jī)廢氣的微生物修復(fù)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、化學(xué)法和生物法，而大多數(shù)物理和化學(xué)方法最終必須依賴生物法來(lái)固定CO2。 固定CO2 的生物主要是植物和自養(yǎng)微生物，其中植物固定植物固定受到的關(guān)注較多。p 固定CO2 的微生物光能自養(yǎng)型微生物和化能自養(yǎng)型微生物前者主要包括藻類和光合細(xì)菌，它們都含有葉綠素， 以光為能源、 CO2 為碳源合成菌體物質(zhì)或代謝產(chǎn)物；后者以CO2 為碳源，能源主要為氫、硫化氫、二階鐵等。 F有望實(shí)現(xiàn)工業(yè)規(guī)模的目前主要是微藻微藻和氫氫氧化細(xì)菌氧化細(xì)菌 微藻微藻存在的 最大難點(diǎn)是如何提高密度，促進(jìn)微藻生長(zhǎng)和代謝； 氫氧化細(xì)菌氫氧化細(xì)菌則是如何開發(fā)經(jīng)濟(jì)且無(wú)副產(chǎn)(或少副產(chǎn))

8、CO2 的氫源。 F研究方向： 利用基因工程技術(shù)構(gòu)建高效固定菌株； 開發(fā)具有高光密度的光生物反應(yīng)器； 高效且經(jīng)濟(jì)的制氫技術(shù)； 深入研究不同種類微生物固定CO2的機(jī)理，為調(diào)控提供理論依據(jù)。 二、硫化氫的微生物修復(fù)傳統(tǒng)物化法凈化缺點(diǎn)： 要求高溫高壓條件 需要大量的催化劑和其他化學(xué)藥劑 嚴(yán)重腐蝕設(shè)備 產(chǎn)生二次污染等 主要細(xì)菌：脫氮硫桿菌、排硫硫桿菌、氧氧化亞鐵硫桿菌化亞鐵硫桿菌FeSO4 + 1/2O2 + H2SO4Fe2（SO4 ）3+ H2O微生物微生物H2S + Fe2（SO4 ）3化學(xué)吸收化學(xué)吸收2FeSO4 + H2SO4 + SF工程示例： 生物法處理H2S主要在生物膜過(guò)濾器中進(jìn)行 德

9、國(guó)和荷蘭已有用生物膜過(guò)濾器處理廢氣的大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用， H2S去除效率達(dá)90以上。第三節(jié) 污染大氣的植物修復(fù)綠色植物對(duì)氣態(tài)污染物的修復(fù)綠色植物對(duì)氣態(tài)污染物的修復(fù)主要是靠葉片表面葉片表面進(jìn)行的。據(jù)試驗(yàn)，高大森林、草坪的葉面積可達(dá)75104 m2/hm2、 (2228)104 m2/hm2 .但大氣中的有害氣體超過(guò)超過(guò)了綠色植物能承受的濃度，植物本身也會(huì)受害。只有那些對(duì)有害氣體抗性強(qiáng)、吸收量大的綠色植物才能在大氣污染較嚴(yán)重的地區(qū)發(fā)揮修復(fù)作用。p對(duì)對(duì)SO2的吸收的吸收 SO2 濃度達(dá)到0.57 0.86mg/m3，并持續(xù)一定時(shí)間，有些敏感植物可能受到危害。 達(dá)2.86mg/m3時(shí)有些樹木出現(xiàn)受害癥狀

10、達(dá)到 5.72 -28.60mg/m3時(shí)，一般樹木均發(fā)生急性受害。 抗性較強(qiáng)抗性較強(qiáng)的樹種有側(cè)柏、白皮松、云杉、香柏、榆樹等近80種樹木。每公頃柳杉林每年吸收720kgSO2 。 抗性中等抗性中等的植物主要有20余種，如華山松、北京楊、合作楊、美楊、楓楊、桑等。 抗性弱抗性弱的植物有合歡、黃金樹、五角楓等。側(cè)柏側(cè)柏白皮松白皮松香柏香柏p對(duì)對(duì)HF的吸收的吸收 樹木、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糧食、蔬菜就會(huì)引起中毒；牲畜牲畜食用了含氟量高的飼料， 蠶吃了含氟量高的桑葉也會(huì)引起中毒。 所以所以，在HF污染比較嚴(yán)重的地區(qū)，不宜種植食用植物，而適于種植多種非食用的樹木、花草等植物。 氟化氫指標(biāo)生物氟化氫指標(biāo)生物HF：唐菖蒲、郁金香、金蕎麥、小蒼蘭、：唐菖蒲、郁金香、金蕎麥、小蒼蘭、 杏、葡萄等；杏、葡萄等；唐唐菖菖蒲蒲污染大氣的常見指示植物污染大氣的常見指示植物SO2：紫花苜蓿、蕎麥、金蕎麥、芝麻、向日葵等；：紫花苜蓿、蕎麥、金蕎麥、芝麻、向日葵等；臭氧：煙草、矮牽牛臭氧：煙草、矮牽牛 、光葉櫸、光葉櫸 、牽?；ǖ?；、牽?；ǖ?；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葉葉櫸櫸綠色植物對(duì)降塵的修復(fù)綠色植物對(duì)降塵的修復(fù)滯塵量滯塵