醫藥中間體菌渣發酵廢氣處理辦法
發酵廢氣比較復雜,主要為發酵罐廢氣、發酵菌渣干燥廢氣、提取儲罐廢氣、發酵液預處理廢氣和板框過濾的廢氣、有機溶劑廢氣、污水站廢氣。發酵尾氣中主要的是未被利用的空氣,還有生產菌在初級代謝和次級代謝中的各種中間物和產物,以及發酵過程中的酸堿廢氣。在發酵類抗生素生產過程中的廢氣主要為CO2、水蒸氣、及有機揮發物VOCs(Volatile Organic Compounds)。污染源主要為有機溶媒廢氣,主要有*以及溶劑(丁酯、丁醇) 、二氯甲烷、異丙醇等。抗生素發酵廢氣排放的特點是:風量大、高溫高濕、含塵量,多組分、以混合物的形式排放,常含有酸性氣體、普通有機物和惡臭氣體。排放的VOCs一般都含有丙酮、乙酸乙酯、苯、甲苯、二甲苯、甲醇、正丙醇、二氯甲烷、醚類等。醫藥中間體菌渣發酵廢氣處理辦法
一. 發酵廢氣處理技術及現狀
1. 吸收技術:
吸收技術是使用易揮發或不揮發的液體作為吸收劑,利用VOCs中不同氣體在吸收劑中的溶解度不同,使有害氣體被吸收,從而達到凈化廢氣的目的。常用于處理高濕度>(50%)VOCs氣流。該法的處理濃度范圍為500-5000ppm,效率高達95%~98%,但投資較大,設計困難,應用較少。
2. 吸附技術:
利用吸附劑發達的多孔結構對有機廢氣中VOCs的吸附作用來達到分離有害污染物的一種技術。在目前應用的吸附劑中,活性炭性能好,應用廣,比其它商業可用的吸附劑,如:沸石、分子篩、活性氧化鋁、多孔黏土、吸附樹脂、礦石和硅膠等,有更大的吸/脫附容量和更快的吸附動力學性能。活性炭主要有三種類型即粉末狀活性炭(Powdered Activated Carbon,PAC)、顆粒狀活性炭(Granular Activated Carbon,GAC)和活性炭纖維(Activated Carbon Fiber,ACF)。活性炭吸附技術主要分為變壓吸附(PSA)和變溫吸附(TSA)。變壓吸附可以實現循環操作,具有自動化程度高、能耗低、安全的優點,但變壓吸附需要不斷加壓、減壓或抽真空,操作頻繁,對設備要求高,能耗巨大,多用于高檔的溶劑回收。固定床變溫吸附法,具有回收效率高,設備簡單,工藝相對成熟等優點。吸附法的缺點是設備龐大,流程復雜,吸附劑需要再生。活性炭吸附法適于處理VOCs濃度為300-5000ppm的有機廢氣,主要用于吸附回收脂肪和芳香族碳氫化合物、大部分含氯溶劑、常用醇類、部分酮類和酯類等;活性炭纖維吸附低濃度以至痕量的吸附質時更有效,可用于回收苯乙烯和丙烯腈等,但費用較活性炭吸附法高。
3. 催化燃燒技術:
催化燃燒技術指借助催化劑將 VOCs在低點燃溫度下( 200-300℃)進行無焰燃燒,廢氣被氧化為 CO2和 H2O。該技術處理有機廢氣的效率能達到 90-99%,且能量消耗少、燃燒溫度低、不易帶來二次污染、運行周期長,可回收熱量,適合處理低濃度的和成分復雜的 VOCs。但使用的催化劑大多數是鉑、鈀等貴金屬,以三氧化二鋁作為載體,而貴金屬價格昂貴,易中毒,而且當凈化低濃度的有機廢氣時需要加入輔助燃料助燃,導致費用增加。現在正在研究開發新型的稀土催化劑以節省貴金屬。
4. 冷凝技術:
冷凝法是利用物質在不同溫度下具有不同飽和蒸汽壓這一性質,采用降低溫度、提高系統的壓力或者既降低溫度又提高壓力的方法,使處于蒸氣狀態的VOCs冷凝并從廢氣中分離出來的過程。特別適用于處理VOCs濃度在10000ppm以上的較高濃度的有機蒸氣,VOCs的去除率與其初始濃度和冷卻溫度有關。在給定的溫度下,VOCs的初始濃度越大,VOCs的去除率越高。冷凝法在理論上可達到很高的凈化程度,但是當濃度低于幾個ppm時,須采取進一步的冷凍措施,使運行成本大大提高,所以冷凝法不適宜處理低濃度的有機氣體,而常作為其他方法(如吸附法、焚燒法和使用溶劑吸收)凈化高濃度廢氣的前處理,以降低有機負荷,回收有機物。
5. 膜分離技術:
利用有機氣體分子與空氣透過膜的能力不相同而將二者分開。該技術適合于流量小、濃度高和有較高回收價值的有機溶劑。對廢氣中有機物質的回收率較高,過程簡單,能耗低,不會帶來二次污染問題。但是該技術對膜材料的要求很高,用單級膜往往分離程度較低,無法滿足工程實際需要,用多級膜則會大大增加投資成本,限制了該技術的推廣。
6. 生物降解技術
生物降解技術早應用于脫臭,近年來逐漸發展成為VOCs的新型污染控制技術。該技術中,含有VOCs的廢氣由濕度控制器進行加濕后通過生物濾床的布氣板,沿濾料均勻向上移動,在停留時間內,氣相物質通過平流效應、擴散效應、吸附等綜合作用,進入包圍在濾料表面的活性生物層,與生物層內的微生物發生好氧反應,進行生物降解,終生成CO2和H2O。生物降解法設備簡單,運行維護費用低,無二次污染等優點,尤其在處理低濃度、生物可降解性好的氣態污染物時更顯其經濟性。體積大和停留時間長是生物法的主要問題,同時該法對成分復雜的廢氣或難以降解的VOCs去除效果較差。
已被試驗證明可此技術去除的有機物包括:甲醇、乙醇、異丙醇、正丁醇、 2-乙基己醇、丙烷、異戊烷、己烷、丁醛、丙酮、乙酸丁酯、二乙胺、三乙胺、二甲基二硫化物、甲硫醇、二甲硫、苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯等。
7. 光催化氧化技術:
所謂光催化反應,就是在光的作用下進行的化學反應。光化學反應需要分子吸收特定波長的電磁輻射,受激產生分子激發態,然后會發生化學反應生成新的物質,或者變成引發熱反應的中間化學產物。可以在常溫下進行,節約成本,只能處理低濃度的有機廢氣,催化劑也容易失活,對不能吸收光子的污染物質效果差,對于成分復雜的廢氣無法達到預期處理效果。已被試驗證明可用光催化氧化法去除的醫藥發酵有機物包括:甲醇、乙醇、異丙醇、正丁醇、2-乙基己醇、丙烷、異戊烷、己烷、丁醛、乙酸丁酯、二乙胺、三乙胺、二甲基二硫化物、甲硫醇、二甲硫、苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯等。醫藥中間體菌渣發酵廢氣處理辦法