在“十四五”規(guī)劃中,提出科學精準治污、vocs(揮發(fā)性有機物) 超低排放,并將 vocs 納入污染物總量控制指標,并且隨著中國“雙碳目標”工作的不斷推進,vocs 是工企業(yè)碳排放的主要來源,高效治理 vocs 迫在眉睫。
1.生物聯(lián)用技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
生物強化技術(shù)在治理疏水性、難降解 vocs中具有獨特優(yōu)勢,其中表面活性劑因其具有良好的增溶性、低能耗、無二次污染等特性,在強化生物技術(shù)方面成為目前研究的重點。
與單一生物技術(shù)相比,生物聯(lián)用技術(shù)治理 vocs 效果更加顯著,增加預處理技術(shù)不但能將難降解物質(zhì)轉(zhuǎn)化為生物降解性和水溶性更好的中間代謝產(chǎn)物,還能為后續(xù)生物反應器提供緩沖作用。例如低溫等離子體-生物聯(lián)用技術(shù),國內(nèi)外研究學者將等低溫離子體技術(shù)與生物技術(shù)聯(lián)用,對于產(chǎn)生的副產(chǎn)物臭氧在一定濃度下,能夠有助于控制生物系統(tǒng)中生物膜的過度生長和壓降,并且可以改善多組分 vocs 在生物反應器內(nèi)的抑制作用,此聯(lián)用技術(shù)在未來實際應用中有著很大的前景。
除此以外,生物組合聯(lián)用技術(shù)是將不同類型的生物反應器進行串聯(lián)使用,其中生物過濾、生物滴濾和生物洗滌反應器在聯(lián)用技術(shù)中應用比較多,適用范圍也比較廣,但每個反應器都存在不足,通過串聯(lián)每個類型的生物反應器后可以克服單一反應器存在的不足,利用優(yōu)勢互補達到最優(yōu)的去除效果。
生物及其聯(lián)用系統(tǒng)的去除效率不是簡單的加成問題,應考慮聯(lián)用處理技術(shù)之間的協(xié)同作用能否達到更好的處理效果,能否產(chǎn)生最大的經(jīng)濟、環(huán)境效益,以滿足實際工程應用。
2.超聲霧化技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
近年來,為進一步提高應用范圍和凈化效率,超聲波霧化技術(shù)逐漸引用到大氣治理中。
kazuhiko sekiguch首次采用超聲霧化和二氧化鈦顆粒相結(jié)合的空氣凈化技術(shù),在含 ti o2<顆粒超聲霧中對氣態(tài)甲苯進行光催化降解,甲苯在霧表面或霧內(nèi)通過光催化反應分解和礦化,可以有效去除甲苯,是一種高效的、低成本的空氣凈化技術(shù)。最近研究發(fā)現(xiàn)采用超聲霧化與紫外聯(lián)合應用能快速促進水中親水性和疏水性有機污染物的分解,為處理疏水性vocs提供參考依據(jù)。
在我國超聲波霧化還被應用于濕法脫硝技術(shù)中,通過采用超聲霧化 na cl o2的方法脫硝,該方法可減少反應時間,并且減小了反應裝置的尺寸,適用于船舶廢氣脫硝。
鑒于超聲霧化技術(shù)具有粒徑小且分布均勻、增加氣液之間的接觸面積等優(yōu)勢,獲得了國內(nèi)外研究學者的一致認可。然而目前,超聲霧化技術(shù)在凈化 vocs 的應用上非常少,單獨超聲霧化技術(shù)去除 vocs 難以達到最高去除效率。
3.超聲霧化/表面活性劑強化耦合生物技術(shù)
鑒于表面活性劑具有良好分散、乳化、增溶、無二次污染的作用,通過超聲波霧化表面活性劑進行強化吸收,通過氣態(tài)污染物與超聲產(chǎn)生的霧滴形成氣液之間的接觸,便于進一步強化 vocs氣體吸收。
由于超聲波霧化產(chǎn)生的霧滴小而均勻,所以氣液之間比表面積增大,可迅速與氣體發(fā)生反應,同時超聲產(chǎn)生的霧滴霧化粒度細,質(zhì)量較高,提高了對氣體的捕集率,在實驗中將生物反應器和超聲波霧化器與洗滌塔結(jié)合,將生化反應提前于洗滌塔內(nèi)進行,將大大強化吸收降解效果,提升裝置處理能力。
通過超聲霧化表面活性劑形成的微米級霧滴,不但繼承表面活性劑的優(yōu)勢,還能通過微米級霧滴增加氣液接觸面積,降低氣液傳質(zhì)阻力,提高生物法凈化高濃度、疏水性、難降解vocs 的效率,從而強化對疏水性vocs 的吸收效果。
利用超聲霧化表面活性劑強化生物凈化過程,雙方優(yōu)勢互補,各治理技術(shù)間的協(xié)同作用,有望在未來解決傳統(tǒng)生物技術(shù)去除vocs廢氣效率低、運行不穩(wěn)定、易堵塞等一系列問題。
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