[发明专利]一种处理挥发性有机物和生物气溶胶的方法

说明书

本发明属于环境工程技术领域，涉及一种处理挥发性有机物和生物气溶胶的方法，特别涉及一种利用生物‑光电多能场协同处理挥发性有机物和生物气溶胶的一体式设备处理废气的方法。该设备将挥发性有机物的生物转化、光催化氧化与生物气溶胶的捕集、光电削减等多个反应过程结合，利用生物反应器转化挥发性有机物，利用电场捕集气相中的生物气溶胶，使其沉积在电极板上，从气相转移到固相表面，再利用光催化迅速杀灭沉积在电极板上的微生物，同时氧化在生物反应器中未被及时生物转化、残留在气相中的挥发性有机物。将挥发性有机物的生物转化、静电沉积、光催化氧化相结合，实现挥发性有机物与生物气溶胶的有效协同处理。

技术领域：

本发明属于环境工程技术领域，涉及一种利用生物-物化反应器协同处理气态污染物的方法，特别涉及一种生物-光电多能场协同处理挥发性有机物和生物气溶胶的一体式设备的应用。

背景技术：

生活垃圾和生活污水中含有大量的有机物，在垃圾填埋、堆肥以及污水厌氧水解、污泥浓缩与消化等过程中，有机物的生物降解和分解反应是在无氧或缺氧环境中发生的。因此处理过程中会有大量的芳香烃(如苯、甲苯、苯乙烯)、含氧化合物(如乙酸、丙酮)、含硫(如甲硫醇、乙硫醚)、含氮化合物(如三甲胺、二乙胺)、含氯化合物(如二氯甲烷、氯苯)等挥发性有机物产生。大多数挥发性有机物有毒，部分挥发性有机物有致癌性。高浓度的挥发性有机物会对人体健康及生态环境造成严重危害。长期暴露在含苯的空气中，可导致血液异常，甚至罹患白血病。一些具有异味的挥发性有机物，如甲硫醇、乙酸、二乙胺、苯乙烯等，还会刺激人体嗅觉器官、引起不愉快以及损坏生活环境的感官污染。逸散到大气中的挥发性有机物在阳光照射下，能与大气中的氮氧化合物、碳氢化合物与氧化剂发生光化学反应，生成光化学烟雾。因此，挥发性有机物被认为是形成PM2.5等微小粒子以及雾霾的重要前体物。许多国家制定了相关的法律法规，严格控制挥发性有机物的排放。

与常规物理化学处理技术相比，生物技术(如生物滤池、生物洗涤塔以及生物滴滤池等)因投资少、运行费用低、较少产生二次污染等特点，在处理挥发性有机物方面得到广泛的研究和应用。废气经过生物反应器时，挥发性有机物被生存其中的微生物吸附；通过微生物的代谢作用，有机物被分解、转化为生物质和二氧化碳、水等无害或低害类无机物。微生物降解挥发性有机物需要保持适当的停留时间和生物量，分子量较大、结构较复杂的挥发性有机物生物降解速率慢，难以得到有效去除。实际生产中会经常出现污染物的负荷突然增大的现象，生物反应器超负荷时，污染物不能被及时降解，在排放气体中仍有高含量挥发性有机物残留，此时，单纯使用生物方法，挥发性有机物处理效果差，净化效率低。

处理挥发性有机物的生物反应器内有大量的微生物，由于进气气流的冲击作用，使得附着在填料表面的微生物被携带而排出生物反应器，造成生物气溶胶的排放。生物气溶胶通常是指空气动力学直径在100μm以内的含有微生物或生物大分子等生命活性物质的气溶胶。生物气溶胶颗粒包括病毒、细菌、真菌、花粉、过敏原、立克次体、衣原体、动植物源性蛋白,各种菌类毒素和它们的碎片和分泌物等。这些微粒可通过粘膜、损伤的皮肤、呼吸道及消化道侵入机体，引起呼吸道等疾病。全球约有500多种致病菌，通过气溶胶传播的超过100种。作为一种潜在的传播途径，空气中的生物气溶胶问题受到广泛关注。由于生物反应器的接种物大部分来自活性污泥和堆肥，排出的生物气溶胶可能含有多种致病微生物，危害人体健康。近年的研究发现，微生物气溶胶也是雾霾形成的重要前体物。研究经济有效的挥发性有机物与生物气溶胶的协同控制技术，对于消除安全隐患、保护大气环境具有重要的意义。

无论自然环境中的或者是人为产生的微生物气溶胶都带有一定量的电荷，由于静电作用，带电粒子进入电场时会发生偏转。通过外加电场，可以将空气中的生物气溶胶沉降、收集到电极板上，是一种有效的空气生物气溶胶收集方法。由于电场作用力直接施加于粒子本身，速度低、空气阻力小，这种静电沉降法具有捕获率高、可收集粒子的粒径范围广、能耗低的特点。