×××制漆厂有机溶剂废气
高效生物净化工程设计方案（参考）

第一章　概述

×××公司是开发、生产和销售涂料的企业，为解决涂料产品生产过程产生的有机溶剂废气污染环境，原已安装了废气收集和活性炭吸附装置。该治理设施运行表明，活性炭吸附装置净化效果不理想，操作管理比较麻烦，运行费用高，难以做到稳定运行，无法满足涂料生产过程产生的废气和异味的净化要求。

涂料生产过程所产生的含苯类等芳香烃废气属于难处理的有机废气，特别是其异味的去除难度很大。用活性炭吸附，处理效果不稳定，而且需要经常进行解吸或更新活性炭。活性炭一般一两个月就要再生处理，再生法需要配备加热脱附的热源，操作管理麻烦，运行费用高；而且，活性炭脱附释放出来的有机废气要用浓缩---催化燃烧或其它方法处理，否则造成二次污染；活性炭不断地吸附、解吸，容易破碎，每次解吸的结果是活性炭的净化效率逐步下降。活性炭丢弃法则需要频频更换价钱较高的活性炭，不但麻烦而且经济负担更重。

×××公司计划对涂料生产过程产生的有机溶剂废气治理设施进行改造，寻求一种稳定、可靠、易管理的处理工艺，以持续改进企业环境绩效。
根据×××公司需要解决的问题，本设计方案采用具有国际先进水平的、运行管理简便的高效生物净化器（又称为“FSBF生物过滤器”），处理涂料生产工艺产生的有机溶剂废气，其运行管理容易、经济，而且净化效果长期稳定，是其它方法不可比似的。
FSBF生物过滤器的主要特点：
1、处理时间短，效率高。
2、FSBF生物过滤器维护方便。生物菌种一次挂膜成型后，不需再加生物菌种。生物菌种和填料使用寿命长，可达5年以上；5年后经简单更新再生，又可继续使用。无需像活性炭那样一两个月就要再生、一两年就要更换。
3、系统运行稳定，压损少，不易堵塞，出故障（来自风机和小水泵）机率低。
4、具有间歇工作能力。当工厂检修或放假时，不需要作任何维护；停止运行10天后，再次运行，其效率不受影响。
5、操作管理简便；除收集输送废气所需的风机外，只有间歇抽水喷淋的小水泵的电费，用电极省。运行费用比其它有机溶剂废气净化技术都要低。

第二章　FSBF高效生物过滤器技术简介

一、技术背景
本公司采用的高效生物净化器（FSBF生物过滤器），发明人是我国留学人员、德国柏林工业大学生物与环境工程博士、加拿大环境工程博士后、注册工程师，长期从事生物、环境和生物工程的研究、设计和产品开发，尤其是对有毒有异味废气处理，有很深的造诣和丰富的实践工作经验，具有世界领先水平；在加拿大从事博士后研究和工作期间，主攻恶臭废气的生物过滤技术，多伦多大学在废气生物处理方面在北美（美国、加拿大）处于领先地位。其间与很多公司合作，出色地完成了一批急需解决的废气治理项目。主要公司包括：Bowater Canada Inc., Domtar Inc., Georgia-Pacific Corporation, Nippon Paper Industries Co. Ltd., Weyerhaeuser Company, Aracruz Inc., Eka Chemicals Co., Irving Pulp & Paper Inc., Japan Carlit Inc., Polatch Co., Sterling Pulp Chemicals Co., Tasman Pulp Co., Tembec Inc。所做的项目都是来自不同工业界所面临的实际问题，受工业界委托，得到工业界及政府的资助，这些项目来自实际，攻关解决后又回到实际中去，所以是最新最实用的高科技成果的结晶。
主要成果如下：
（1）造纸厂含H2S及其它恶臭物质废气的生物净化；
（2）造漆、喷漆废气的生物净化；制药厂污水处理厂废气的生物净化；
（3）新型高效生物净化器的开发；新型生物填料的开发；
（4）高效生物菌种及生物膜制备技术的开发。
发明者不但有恶臭气体净化研究开发的经验，而且是具有很多大型工业生物净化器的设计、有毒恶臭废气治理工程、监测实际经验的注册工程师。实际工程应用表明，所拥有的技术成熟可靠。同时，开发出投资省、效果好、运行管理简便、很适合中国国情使用并达到国内领先水平的创新技术产品。

二、FSBF高效生物过滤器技术
1、基本原理
采用环境生物复育技术、生物过滤技术研制高效生物膜来净化和降解废气中的污染物质。设计了“喷雾加湿＋生物过滤器”系统。当含有气、液、固三相混合的多种化合物、挥发性有机物（VOCs）等恶臭废气以专管集中导入本过滤器后，通过培养生长在生物过滤器内的特殊微生物形成的生物膜，此生物膜一方面以废气中的污染物为养料, 进行生长繁殖，另一方面将废气中的有味的挥发性有机物质(VOCs)作生物分解及脱臭处理，降解成为无毒无味的二氧化碳(CO2)和水（H2O）后再排出，达到净化废气的目的。

2、技术主要创新点和优势
生物过滤器中的微生物对于单一物质的降解比较容易，微生物易于适应和驯化单一物质的降解。而对于复合废气因含有较多复合物质的降解则需要多种微生物参与。但是多种微生物之间的生长平衡却较难控制，所以容易造成只有单一某种微生物生长占优势，只适用于降解单一的污染物的现状。
针对目前技术上的空白，FSBF生物过滤器利用生物复育技术，在微生物菌种筛选、培养和优化组合上突破。菌种的选育现已形成系列，可针对不同废气处理要求，选择不同的菌种。在恶臭废气净化工程中，在生物过滤器内培养出能同时有效地处理多种化合物的高效生物膜，该生物膜由多种菌种形成一种复合体系，它们通过互生、共生关系来相互协调合作共同完成一些恶臭物质的降解过程，从而有效地解决了上述难题。

FSBF系统采用生物过滤器技术，结构简单、投资及运行费用低、去除率高，优于传质较慢、运行费高、去除效率低的生物洗涤塔技术，也优于建造和操作较复杂、易造成堵塞的生物滴滤池技术。

通过多种对比研究，FSBF选择了现在使用的填料。该填料表面积大，耐用，亲水性好，所以比一般填料效率高10倍，而且这种填料可使用5年以上，不需更换，压损小，不易堵塞。
FSBF技术与一般生物净化技术比较

项目	FSBF生物 过滤器	一般生物 净化技术
停留时间	短	长
净化器体积	小	大
生物填料	5年以上	2-3 年更换
投资成本	因净化器体积小，故投资成本相对低。	因停留时间长, 反应器体积大，因而投资成本高。

FSBF拥有完整的高效生物膜形成和维 护技术，使培养出的生物膜可以自身繁殖代谢，自我更新，无需添加菌种。而且不易被冲洗掉，比平价微生物更具有抗冲击能力，废气浓度的波动或者停机再启动都能适应，并保持很好的处理效果。每天只需定时喷淋少量水，必要时添加少量生物营养剂，操作简便，效果稳定，节约成本。
本项目的高效生物膜利用纯细胞接种，可有效地提高生物过滤器的脱臭效果，FSBF技术还通过筛选、培养出一种特殊的微生物菌种，并从高效菌选育和固定化方式的改进等方面，进一步提高气相含硫恶臭物的生物处理效果。检测表明，FSBF生物过滤器在停留时间仅为3-10秒时，处理硫化氢和甲醇去除率分别为：99%和90%以上。

3、技术应用
FSBF生物过滤器可用于制漆、喷涂、印刷、橡胶、化工、医药、农药、造纸、食品等许多行业的有毒恶臭废气以及污水、粪便渣糟干燥废气和餐饮业油烟处理。
FSBF高效生物净化技术在国外已大量应用，下列是引入国内应用举例∶
1、用于联邦制药有限公司污水处理厂恶臭废气处理。运行效果很好，硫化氢、氨、甲硫醇和甲硫醚的净化效率为98.6%、97.2%、92.0%和83.2% 。
2、广州本田汽车公司采用FSBF生物过滤器，监测结果是有机溶剂废气净化效率达到84.4%。因为FSBF生物过滤器技术净化效果好，运行管理简便，故该公司在实施第二、第三条生产线有机溶剂废气治理工程时继续采用这种技术。
3、养鸡场鸡粪干化中高浓度臭气处理。
养鸡场鸡粪干化的臭气特点是特别臭、浓度非常高、温度高、高湿、成份复杂，用户在选用多家臭气治理技术均未达到预期效果的情况下，试用FSBF生物过滤器，一次性调试运行成功，且效果比预期的还好。
4、餐馆油烟废气处理。
FSBF生物过滤器在中国已被应用到餐饮业油烟治理上，经环保监测站监测，各项指标均优于国家标准。中餐的油烟治理难度很大，其治理的难度甚至高于污水站臭气、有机溶剂废气治理，以往的治理技术达标率很低，而且效果不稳定，需频繁清洗，维护麻烦，异味去除效果差，因而有治理设施仍被投诉。FSBF生物过滤器将油烟废气（包括气味）在短短的几秒钟内就能净化掉，因而可以低空排放，在国内还没有任何技术可以达到这样的水平。

第三章　工程设计依据和原则

一、设计依据
1、×××公司 制漆车间12#排放口 排放的有机溶剂废气近期检测的结果。
原有废气收集方式和处理设施∶密封管道收集，活性炭吸附，现有排气筒离地高度15米。
2、治理标准∶
①《大气污染物综合排放标准》(GBl6297-1996)；
②《恶臭污染物排放标准》(GBl4554-1993) ；
③ 广东省地方标准《大气污染物排放限值》(DB4427—2001)---工艺废气大气污染物排放标准(第二时段)。
3、防火防爆规范执行《建筑设计防火规范》(GBJ16)；
4、有关的设计规范。

二、设计原则、内容和范围
（一）设计原则
1、选用投资省、成熟可靠、易于管理和运行费用较低的技术以及工艺路线。
2、选择防腐性能好的材料和高质量的设备，确保运行的可靠性、减少维修工作量。
3、采用自动控制技术和安全保护措施，实现自动化控制操作和安全生产。
4、本着减少投资的目的，设计时尽量考虑合理布置管道。
（二）编制内容和设计范围
本方案的编制内容和设计范围为×××公司制漆车间12#排放口排放的有机溶剂废气采用FSBF生物过滤器设备，原有净化设备和引、排风管道（含抽风机及配电）系统改造以及与之有关的安全防火防爆控制和相应的辅助系统等。原有处理设施的废气收集和输送，仅根据本设计要求作相应的修改，尽可能采用已有的废气收集和输送系统。

三、设计参数
1.设计规模：制漆车间12#排放口的废气处理量为16000 m3/h。
2. 设计制漆车间12#排放口需处理的废气浓度：

3. 设计制漆车间12#排放口废气处理后排放的浓度
×××公司位于××市大气环境功能区二类区，执行二级标准。有机溶剂废气治理后，主要污染物排放要达到下表所列指标要求：

废气经净化后，排放口无明显有机溶剂异味。

第四章　设计方案的选择

一、有机溶剂废气处理技术选择
现时，有机溶剂废气处理技术主要有活性炭吸附、催化燃烧、等离子体--催化氧化、生物净化等技术。
活性炭吸附法存在操作管理麻烦、运行成本高、再生难，净化效果不稳定的问题，而且被活性炭吸附的恶臭物质，需靠再生予以去除，易产生二次污染是它的一个致命弱点。
催化燃烧法投资大，也存在操作管理麻烦的问题，更不利的是存在防火隐患。某生产镇流器的厂采用催化燃烧净化有机溶剂废气就曾引起发生过火灾。

近年出现等离子体---催化氧化法，该技术对有机物如苯环物质，能将其分子链打破，成为小一点的分子，但很难进一步彻底降解成CO2和H2O，所以，实际上异味降解不彻底，除异味不如生物净化技术；处理效果会随着时间延长而下降；投资较高，设备容易出现故障，在易燃的有机溶剂净化场所曾发生着火的事例（某公司在某轮胎公司试用等离子体净化设备时）。

新技术还有利用特殊的分子筛替代活性炭的有机废气净化技术，虽然有吸水率和再生温度比活性炭低的优点，但仍然需要配套脱附用的热源（蒸汽或电加热）、脱附物处理等设备，处理风量15000m3/h的一套设备投资要100多万元。
生物处理法又分为生物过滤器、生物滴滤池、生物洗涤塔等方法。生物过滤器比生物滴滤池、生物洗涤塔结构简单、占地小、成本低，投资及运行费用低，去除率高，低压降。
×××公司生产工艺排放的有机溶剂废气是常温、低浓度、大风量有机恶臭废气，其处理适宜采用FSBF高效生物净化处理工艺。

二、废气生物除臭工艺装置
早在1920年，在德国，人们就对废水处理厂的废气进行处理，当时将恶臭气体通过简单的生物过滤器，发现气体经过生物过滤器后，臭气的臭味可以得到降低。60年代，在欧美的一些研究表明，废气中臭味的降低主要是由于微生物降解气体中的污染物，后来生物过滤器成功用于清洁一些废气。
目前，国外在利用生物过滤技术处理低浓度、大流量的有机废气和臭味的工作中已经取得相当成功。据有关资料报道，利用生物技术能够降解挥发性有机污染物和恶臭物质包括有：烷烃类、醛类、醇类、酮类、羧酸类、酯类、醚类、烯烃类、多环芳烃类、卤素类化学物以及H2S、NH3等。
目前国内对VOCs研究主要集中在对于一些单一化合物的处理，受研究设备和实验手段的限制，这些研究还有局限。应用方面还处于模仿阶段，对生物过滤的机理了解比较少，所以在VOCS控制方面，我国尚处于起步阶段。

第五章　工艺流程

一、工艺流程
有机溶剂废气除尘系统风机微喷加湿FSBF生物过滤器达标排放

二、FSBF高效生物过滤器
FSBF高效生物过滤器是有机溶剂废气生物净化的关键，也是生物净化技术的核心。它关键取决于净化器内的生物菌种的选择，生物填料的选择以及附着在填料上的高效生物膜形成，只有高效生物膜才能有效地降解有机溶剂废气和恶臭，同时考虑其操作运行简便、运行成本低。
发明人经过长期研究和实际应用，掌握了处理含硫化物、挥发性有机物等废气的生物菌种和其组合以及生物生存、繁殖的环境条件，拥有完整的高效生物膜形成和维护技术，使培养出的生物膜可以自身繁殖代谢，自我更新，无需添加菌种。
曾对5种填料进行了详细对比研究，选择了现在使用的填料。该填料表面积大，
耐用，亲水性好，所以比一般填料效率高10倍，而且这种填料可使用5～10年，不需更换，压损小，而一般使用的填料每过2-3年需更换，操作麻烦。
将微生物菌种固定在高效生物载体上，形成一种生物膜，生物膜是由多种菌种形成一种复合体系：
①它们通过互生、共生关系来相互协调合作共同完成一些异味、恶臭物质的降解过程，将有毒变为无毒，将异味、恶臭变为无臭无味的物质，将异味、恶臭物质“吃”掉，排出无毒无害的物质。
②这种高效生物膜比平价微生物更具有抗冲击能力，废气浓度的波动或者停机再启动都能适应并保持很好的处理效果，含硫恶臭物质去除率保证在95%以上，其它物质在80%--90%以上。

第六章　工程设计

×××公司制漆车间12#排放口排放的有机溶剂废气已有废气收集和输送系统，也已有除尘设施，所以，我们在工程设计中只考虑对原有活性炭吸附设施以及连接的风管进行改造。
一、FSBF高效生物过滤器
1、单元设备
为了方便使用和日后的维护，本设计方案的FSBF生物过滤器先做成单元设备，然后再拼合组装。
每个单元设备的参数：
尺寸：长×宽×高 = 2000×1200×1450mm
进、出风口：200×1000mm
生物填料配置：约2 m3。
单元设备压力损失：300Pa
材料结构：PP板
配置：填料支承架2层，筛网，环氧树脂漆防腐或不锈钢。
2、单元设备组合
样板楼车间2#排放口废气生物净化器：
废气处理量：16000 m3/h
组合：7单元FSBF生物过滤器
占地：16.8m2
高度：1.45m
如果占地不允许，则生物过滤器可两层放置，占地9.6m2，高度：3.45m。
风机配置：生物净化器的压力损失约300 Pa，考虑生物净化器进、出风管压力损失等因素，此段需要600～700Pa的风压。该排风口原有B4-726C型离心风机，功率15kw，风量为16000 m3/h，风压3000Pa；原有活性炭净化器VY--200A型，阻力≤800Pa；若取消原有活性炭净化器，系统阻力反而有所减少，所以可不更换风机；也可将活性炭净化器的活性炭减少四分之三，作为过滤用，不进行再生处理。

二、微喷加湿系统
FSBF生物过滤器需要配置加湿系统，装设微喷加湿装置。
加湿系统一般设计为1m3加湿用水水箱、用离心水泵（25FB-25型，电机功率1 kw，扬程25m，一用一备）抽水进行循环，定期补水和清理水箱。考虑到广东夏天气温较高，循环用水易升温，过高温度对FSBF生物过滤器不利。因此，本设计加湿系统采用自来水。一般每1--2小时微喷加湿装置只需啧10分钟左右即可（待调试时视填料表面水分蒸发情况确定），每天约用水1～1.5m3。
喷淋后的废水不回收，由于填料上的生物膜的净化作用，喷淋后的废水可不处理，也可排入厂区污水系统。加湿系统也可不长用自来水，而是设0.5m3水池和小水泵将水循环喷淋，水池水一般半年换水一次。
加湿系统还包括电磁阀及自控装置，微喷、进水和排液管7套，进、出口ABS水量调节阀（规格DN40，数量14个）等。

三、废气输送管道改造
1、连接生物过滤器的进气管：
为保证每个生物过滤器单元设备进风均衡，设置600mm（或600mm×500mm）回路输气管道约23m（含弯头5个），分别用8套分支管和法兰与原ф600mm排气管和7个生物净化器单元设备进风口连接，材质：1mm镀锌铁，设防水百叶。
2、生物过滤器的出气管：设防水百叶，不装出气管。
（若装排气管则为200×1000mm，高1m，带弯头、雨帽，材质：1mm镀锌铁，设防水百叶。数量7套。）
3、改造相应的废气输送和接驳管道，视现场情况，正式设计时确定。

第七章　工程投资概算

7.1设备及安装工程

注：1.若采用不锈钢箱体，则以上合计金额为 万元。
2.水电输配到现场的费用另计，可由×××公司根据要求设置到位。
3. 不包括原活性炭处理器的清拆费用。

7.2工程投资概算

第八章　技术经济指标分析

8.1　技术经济指标分析
8.1.1 处理能力
×××公司制漆车间12#排放口有机溶剂废气处理量：16000m3/h 。每天24小时运行计，废气处理量为38.4万m3/天。

8.1.2处理效果
制漆车间12#排放口有机溶剂废气经净化后，其苯类污染物质排放浓度可达到国家和地方有关的废气排放标准中规定的二级排放标准要求。

8.1.3建设投资
工程总投资： 万元

8.2运行费用估算
废气处理运行成本包括电费、水费、人工费、生物营养剂、折旧等费用。
1、无需增加电费。由于生物过滤器的阻力比原有活性炭装置低，所以，改造后风机用电会有所减小。若设循环水箱和小水泵将水循环喷淋，则需小水泵（功率≤1kw）每2小时开10分钟左右（调试时调定）的电费。
2、水费∶雾化喷淋用水每天约用自来水1～1.5m3，自来水单价以2元计，每天水费2～3元。若设循环水箱将水循环喷淋，水池水一般半年换水一次，耗自来水极少。
3、人工费：无需专人管理，人工费可不计。
4、若废气浓度过低，则每星期添加少量生物营养剂。
5、固定资产折旧费
净化器外壳用PP板材料（或不锈钢）制造，使用期可达8年以上。这里全套设备折旧年限保守按5年计，则折旧费为 万元÷（300天/年×5年）≈ 元/天。
注∶工程概算表中，生物过滤器（含内装的高效生物填料+菌种）是一次性投资。生物填料在5年后花少量费用（约需2万元）更新再生，又可继续使用。即5年后的折旧费更低。
6. 制漆车间12#排放口有机溶剂废气治理的直接运行费用（不含折旧费）为元/天；含折旧费的运行费用约为 元/天。
7. 每万方废气处理成本：每天废气处理量为38.4万m3，则有机溶剂废气治理成本为 元/万m3（含折旧费）。

第九章　　风险分析及对策

一、技术风险
本工程技术风险主要是高效生物过滤器所采用的高效菌种、生物填料、生物固定化技术和生物膜技术。我们采用的是留德博士、加拿大博士后、注册工程师研发的高效生物过滤器，该过滤器所用的高效菌种、生物填料、生物固定化技术和生物膜技术是成熟的、国际领先的。该技术已经成功应用于大量的废气治理和类似的工程。因此，本项目不存在技术风险。

二、工程风险
生物过滤器除防腐要求外，没有特殊要求。工程所用控制微喷加湿的电磁阀
，采取一用一备，控制系统采用自动与手动两种方式。

三、工程施工期限风险
本公司有大量工程经验，现已经对工程的进度作了周密的安排，包括有安装队伍，以及材料、器材、设备的集成，工程期限安排：
 工程设计和工程前期准备（工程勘测、工程设计）.....15个工作日
 材料准备及菌种培养期.................................................... 30个工作日
 工程施工（设备安装）.....................................................10个工作日
 工程调试（设备调试）.....................................................7个工作日
 工程试运行.......................................................................  2个月

第十章　结论与说明

1. 为了有机溶剂废气对周边环境的影响，尽快改造废气处理系统非常必要。
2. 考虑本工程的实际情况，充分利用原有废气处理设施，本设计方案采用留德博士、加拿大博士后、注册工程师研发的“FSBF高效生物过滤器”处理工艺，能使×××公司制漆车间12#排放口有机溶剂废气治理效果达到设计要求。
3. 所拥有的成熟的高效菌种、生物填料、生物固定化技术和生物膜技术将用于本项目，以保证治理效果。
4. 方案设计合理选取设计参数，减少工程投资、提高处理效果。考虑了防腐、防爆和设备安全运行措施，使系统能长期、稳定、高效的运行。
5. 设计考虑了高效生物过滤器的抗冲击能力，既使废气浓度变化时，仍然能保持处理效率。
6. 本方案客观分析了可能的各种风险，并提出了解决各种风险的对策与措施，使本工程的风险降低到最小。
7. 初步概算，本推荐方案的工程建设投资 万元。
8.本方案是根据×××公司制漆车间12#排放口有机溶剂废气治理的状况和净化要求制订的。在设计前我们将对数据进行复核，在双方认可后正式用于设计。
附∶单台设计方案图

注：本高效生物净化技术可用于喷漆、制漆、印刷、橡胶、制药、造纸、化工、塑料、电子、玩具、家具等行业的有机溶剂废气净化，污水厂、垃圾、粪便等腐败臭气除臭，食品废渣废液发酵酸臭的废气和农牧业等行业的恶臭废气净化。