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能流进化论在《环境工程》课上的应用——有机废气的生物净化技术

已有 1209 次阅读 2022-3-23 10:46 |个人分类:能流进化论|系统分类:教学心得

有机废气是一类常见的大气污染物,主要产生于化学涂料、化纤行业、油漆生产、制胶制革等行业,包括醛、烃、醇、酮、酯、胺、苯及其同系物、多环芳烃等,具有毒性,是环境恶臭的主要根源。

目前,生物法是有机废气处理中常用的一种净化方法,主要因为:

1)微生物具有较强较快的适应性;

2)微生物可将污染物作为代谢底物进行降解、转化;

3)处理效果好、投资及运行费用低、安全性好、无二次污染、易于管理等。

那么,该如何从能量流的角度解析有机废气的生物净化技术呢?

在该技术中,微生物以有机废气作为能量供体(也可称作电子供体),以氧气作为能量受体(也可称作电子受体),因此,能流可用“有机废气(能量供体)→微生物(能量传递介体)→氧气(能量受体)”表示。在这条能流中,能流越大,意味着有机废气的生物处理效果越好。那么,该如何增强这条能流呢?

1)能量供体方面的优化

当有机废气以气体状态存在时,其与微生物的接触效果不好,自然也就影响有机废气中能量的释放和传递;再者,微生物一般在湿度相对比较高的环境中活性相对更好。因此,该过程的优化可通过先将有机废气溶于水溶液中,然后再流经生长有微生物的装置,这样可大大增加有机化合物与微生物的接触几率。

2)能量传递介体方面的优化

要想让微生物为我们服务,首先应该让微生物生长好。因此,在为微生物提供生长场地的同时,还要保障其生存所需要的基本条件,如提供营养物质、矿质元素、合适的温度、合适的pH等,只有这样,微生物才会有相对较强的能量传递能力。该过程的优化可通过增加缓冲营养液得以实现。

再者,微生物与有机废气接触越充分,其价值(能量传递能力)也就越大。该过程的优化可通过增加生物膜的表面积得以实现,而增加生物膜的表面积又可通过增加生物膜附着所需要的滤料的数量和表面积得以实现。

3)能量受体方面的优化

微生物的能量受体是氧气,因此,要保障能流的畅通就需要为微生物提供充足的氧气。该过程的优化可通过增设曝气装置得以实现。

综上所述,一个运行良好的有机废气生物净化系统需要包括:有机废气吸收装置、生物滤池、微生物营养供给和pH调节装置、曝气装置等,如下图所示。

图片132.png

                                               



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