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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。
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。
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