国家绿色低碳先进技术成果 |低浓度复杂有机废气生物净化过程强化技术

为更好推动科技成果转化和产业化应用，落实《关于构建市场导向的绿色技术创新体系的指导意见》，加速绿色低碳技术升级，科技部社发司委托中国环境保护产业协会组织编制了《国家绿色低碳先进技术成果目录》，并于2023年9月11日正式公布。为持续宣传推广《国家绿色低碳先进技术成果目录》成果，引导绿色低碳技术发展，中国环保产业协会将陆续推送目录成果信息，敬请关注。
 
　　大气污染治理领域
 
　　01.技术名称
 
　　低浓度复杂有机废气生物净化过程强化技术
 
　　02.适用范围
 
　　石油、化工、制药、食品、印染、污(废)水处理等行业产生的VOCs及恶臭废气治理。
 
　　03.技术内容
 
　　技术原理
 
　　研发了真(细)菌协同代谢复合菌剂等生物活性功能材料，净化单元的处理负荷提高2倍以上，装置体积减小40%以上。研制了两相板式生物净化装置，对正己烷、甲苯等低水溶性VOCs的传质单元数提高60%以上；构建了高能粒子氧化—生物耦合净化工艺，二氯甲烷、苯乙烯等难降解VOCs的去除负荷提高2倍左右，去除率从30%提升至95%以上。通过“材料—工艺—装备”创新，构建了完整的产业技术链，实现了低浓度复杂有机废气安全低碳净化。
 
　　主要创新点
 
　　(1)发明真(细)菌协同代谢的复合菌剂，实现废气多污染组分的快速降解。选育疏水性污染物高效降解真菌，基于共代谢机理，突破菌间代谢差异效应，构建协同代谢的真—细菌功能菌群，典型污染物的比降解速率提升60%～120%；采用序列混菌培养模式，开发基于炭质载体的高密度混合发酵技术，制备了适合常温保存的功能菌和广谱菌群配合的复合菌剂，攻克了菌剂难以长效保存的技术难题，实现复合菌剂规模化生产应用，大幅缩短了净化装置启动时间。
 
　　(2)剖析多孔介质流场特征，发明多层板式结构生物净化设备，突破现有单层结构污染负荷和生物量分布不均、填料层易堵塞及污染物降解互为抑制等瓶颈。采用交联负载技术，强化填料亲水性和高比表面积设计，开发了营养缓释功能复合填料和高生物固着力纹翼填料，解决了传统生物系统需额外添加营养、压降高及使用寿命短等技术难题。基于“双膜理论”与相似相溶原理，构建以非水相介质为“桥梁”和“储存库”的VOCs净化两相分配体系，发明生物相容性高、易回收的纳米磁性硅油，突破低水溶性污染物多相间传质限制，增强抗冲击负荷能力，攻克了硅油相无法循环利用的难题。
 
　　(3)基于光化学反应第一定律和线性光源球面辐射(LSSE)模型，开发折流式光氧化反应装置，提出镧氮共掺杂的TiO2纳米管催化剂制备的新方法，提高了光能活性粒子的利用率，强化了光氧化能效；揭示了微量O3通过抑制胞外多聚物的产生进而促进生物膜活性的内在规律，构建UV光氧化—生物净化耦合工艺体系，有效提升难降解组分生物降解速率，彻底消除单一UV光解产物、O3等对环境的二次污染。

       04.污染治理或环境修复效果
 
　　以浙江某药厂生产车间综合废气和污水站臭气生物净化工程为例，处理后尾气中甲苯、四氢呋喃、氯仿的平均去除率分别为99.5%、95.2%、99.7%。以实施的工程项目测算，年减排VOCs超过3万吨，对于量大面广的低浓度有机废气污染控制具有重要的意义。
 
　　05.技术示范情况
 
　　该技术已在全国30个省份和港澳特别行政区，以及马来西亚等“一带一路”沿线国家50余项工程中应用，处理规模在1000m3/h～830000m3/h。
 
　　浙江某大型药企生产车间综合废气和污水站臭气生物净化工程，工程规模7000m3/h，生产废气中含有高浓度甲苯、四氢呋喃、氯仿等组分，采用“吸附—解吸”和“吸收—精馏”工艺后可回收大部分有机溶剂。回收处理后低浓度挥发性有机废气采用UV光解工艺作为预处理工艺，进一步削减污染物浓度，并提高废气中污染物的可生化性。UV处理尾气与污水站含硫恶臭废气汇集，进一步采用生物法处理。采用该技术处理后，硫化氢、氯仿、四氢呋喃、甲苯均可实现稳定达标排放。
 
　　06.投资估算
 
　　按处理气量7000m3/h进行估算，净化工艺采用UV光解—生物滴滤工艺，项目投资208万元。其中设备材料费134万元，基础设施建设费(含土建费用)48万元。
 
　　07. 技术成果转化推广前景
 
　　该技术解决了各类生产制造企业和污水处理厂排放的多组分、低水溶、难降解有机废气生物净化效率低的问题，是一项针对复杂有机废气的安全、低碳、高效处理技术，未来推广前景良好。

　　来源：中国环保产业协会技术部