科技部公告3项先进VOCs/恶臭治理技术

　　近日，科技部印发了《国家绿色低碳先进技术成果目录》，目录包括水、气、固废、土壤、监测、节能六个领域的共85项技术成果。在大气污染治理领域的15项技术成果中，又可细分为工业烟气除尘脱硫脱硝及多污染物协同控制、重点行业挥发性有机物（VOCs）污染防治及回收、移动源污染控制等技术领域。今日梳理了其中3项针对不同环节、领域的VOCs及恶臭治理技术成果，分享给大家：
 

　　地下污水处理厂恶臭生物治理技术
 

　　技术原理：将各污染源的废气收集后集中送到生物滤池，废气经加湿除尘后，通过湿润、多孔和充满活性的微生物填料层，首先填料及生物膜对污染物进行吸附，然后填料内外附着的专性微生物对污染物进行吸收和降解，将污染物质分解成SO42-、NO3-、CO2、H2O等无毒无害的简单无机物。预洗池位于生物滤池的前端，预洗池内部配有喷淋系统，包括喷淋管道、喷嘴、接头、支撑件等。预洗池壳体侧面带有观察窗，便于观察和检修。预洗池主要用于去除气体中的颗粒物和可溶于水的成分，并调节气体的湿度和温度。同时，预洗池作为缓冲器，可降低高浓度污染负荷的峰值。生物滤池主要功能为使废气通过湿润、多孔和充满活性微生物的滤层，微生物细胞对废气物质进行吸附、吸收和降解。生物滤池是废气处理的核心工艺段，经净化处理后气体由排气管排出。
 

　　主要创新点：(1)开发了兼具营养缓释性能并负载功能微生物的生物复合填料，拥有较高的孔隙率适合细菌生长，有良好的吸附性提升废气的传质效率，有较好的pH缓冲能力以维持微生物稳定的生长环境，有足够的强度保持填料层正常的物理特性和通透性。(2)针对地下污水处理厂污水及污泥处理过程中的VOCs及恶臭气体成分，筛选出高效专性苯系物降解菌、硫系物降解菌、短链烃降解菌等，并在此基础上研制出了高效复合功能菌剂。(3)针对化工行业有机废气中存在的大量难溶组分，研发出气液传质增溶技术，利用环糊精外部亲水内部疏水的特性，使得气相中的难溶解VOCs更易于突破气液传质阻力进入液相，进而被氧化分解，同时通过催化剂提升生化反应速率，从而缩短废气停留时间，减少生物滤池的占地面积，节省废气治理成本。(4)将物联网技术与恶臭及VOCs治理技术相结合，形成系统的智慧化运营模式。
 

　　污染治理效果：排放气体浓度符合《恶臭污染物排放标准》(GB14554-1993)要求，氨气、硫化氢去除率>98%，恶臭去除率>85%。
 

　　低浓度复杂有机废气生物净化过程强化技术
 

　　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。
 

　　污染治理效果：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t。
 

　　用于挥发性有机废气高效治理的疏水分子筛吸附剂
 

　　技术原理：该技术针对生活/工业源分散式、中低浓度VOCs废气处理阻力降要求小、气量波动适应性好等要求，研究制备出整体蜂窝式以及转轮轻质分子筛材料，可适用于不同工况和条件，解决分子筛成型过程中易开裂、强度低、干燥速度慢、吸附性能变差等难题。
 

　　主要创新点：(1)开发了高疏水性、大吸附容量的新型分子筛材料制备技术，解决了目前国产沸石分子筛吸附容量不高、吸附选择性差、吸附大分子能力有限、疏水性能达不到工程应用要求等问题，研发的分子筛产品在吸附性能上接近或达到美、日进口产品的水平。(2)开发了分子筛成型技术，解决了粘合剂配方、轻质材料制作、成型工艺设计、加热焙烧条件控制等方面的技术难题，攻克了基于沸石分子筛的吸附体制备工艺技术瓶颈，研发了接近或达到美、日进口产品技术水平的吸附体产品，打破国外技术和产品垄断。
 

　　污染治理效果：以天津空客A320喷漆车间挥发性有机废气排放治理改造项目为例，VOCs 喷涂废气治理排放浓度已达到A级企业要求，TRVOC 排放浓度稳定低于 10mg/m3，远低于天津市《工业企业挥发性有机物排放控制标准》(DB12/524-2020)对应排放限值50mg/m3。
 

　　来源|科技部