生物过滤工艺

生物过（guò）滤工艺是利（lì）用有较强吸附能力的填料如松树皮、活性炭、陶粒、堆肥等完成对废气污染物的吸附，填料（liào）中有大（dà）量的微（wēi）生物，微生物通过（guò）吸收捕获废（fèi）气中的污染物，通过微生物的代谢作用完成对污（wū）染物（wù）的降（jiàng）解。

在生物过滤器（qì）工（gōng）艺中，废气先通过加湿，然后进入生物过滤床。湿润的污染气流通过固定有混合菌种的多孔填料（liào），经净化后气体被排出生（shēng）物过滤（lǜ）器系统。生物过滤器一般不需要（yào）额（é）外补充营养物（wù）质（营养不足时，可以（yǐ）偶尔喷洒（sǎ），主要是补充氮源或者（zhě）是（shì）磷源），这（zhè）是因为生（shēng）物（wù）过滤器的填料（liào）通常是土壤，堆肥，泥（ní）炭，木屑，树皮，颗粒（lì）活性炭和塑料材料或（huò）者（zhě）数（shù）种（zhǒng）材料混合使（shǐ）用（yòng），所以本身就为微（wēi）生物的生长（zhǎng）提供了足够的营（yíng）养以及微量营养素。生物过滤器中填料大（dà）多包含丰富的菌（jun1）种，当（dāng）然也可以额外（wài）接种微生物（wù）。生物（wù）过滤工艺的核心是生（shēng）物过滤（lǜ）床，理想的（de）生物（wù）过滤床（chuáng）应有如下重要特征：(1)用于微生物膜生（shēng）长以及气/生物膜传质的高比表面积；(2)高空隙率，以促进气体（tǐ）均勾（gōu）分布；(3)良好的保水（shuǐ）能力，避（bì）免床层干（gàn）燥（zào）；(4)存在有效的（de）固有营（yíng）养物质；(5)存在（zài）密集的和多样化的固有菌群。

生物过滤（lǜ）工艺处理废（fèi）气具（jù）有工艺（yì）简单、操作方便、运（yùn）行成本低和处（chù）理效（xiào）果好等（děng）优（yōu）点，而且菌种附（fù）着（zhe）在固定填（tián）料上比较稳（wěn）定不易流失。当然，生物过滤工艺（yì）也（yě）有着自身的局限性（xìng），只适合处（chù）理溶解度高（gāo）、易生化降（jiàng）解的VOCs，尤其是对高浓度废气处理效（xiào）果较差（chà），耐（nài）冲击负荷能力弱，滤床需要定（dìng）期（qī）更换（huàn）等（děng）缺点。

生物洗涤工艺

生物洗涤（dí）工（gōng）艺是一个由装有惰（duò）性填料的吸收器和一个活性污（wū）泥反应器组成的（de）悬浮活性污泥处理系（xì）统，吸收器（qì）内的惰（duò）性填充（chōng）材料，其主要用于增（zēng）加气液相的接触（chù）面积，而不是（shì）作为生物相（xiàng）的载体。洗涤循（xún）环液从吸收室顶部喷淋而下（xià），使废气中的污染物和（hé）氧气通过溶（róng）解和（hé）吸附作用实（shí）现（xiàn）从（cóng）气相至液相的（de）转移，部分的有机（jī）物被直（zhí）接降（jiàng）解，大（dà）部分的（de）有机物进（jìn）入到活性污泥（ní）处理系统，通过活性污泥系（xì）统实（shí）现有机物的降解，洗（xǐ）涤循环液在活性污泥系（xì）统中（zhōng）通过曝气再生。目前，大多数（shù）生物洗（xǐ）涤器（qì）的运（yùn）行是（shì）以污水处理厂的活性污泥作（zuò）为接种。

生物洗涤工艺的优点是阻力小（xiǎo）压（yā）降低、填料由于具有较大的孔隙率因此不（bú）易堵塞，不（bú）需要（yào）定期更换填料，运行过程和反应条件易于控（kòng）制（zhì）。但是，其适合治（zhì）理易溶VOCs，如（rú）醇（chún）、酮类(Henry系数（shù）<0.01)，污染物浓度（dù）一般低于5000 mg/Nm3、气液传（chuán）质的比表面积较小(通常（cháng）<300 m2·m-3)；由（yóu）于（yú）生物洗涤工艺所需的运（yùn）行设备较多，运行成（chéng）本较高，且不（bú）宜处（chù）理（lǐ）进气流量较大的废气，在一定（dìng）程度（dù）限制了生物洗（xǐ）涤（dí）工艺在（zài）处理工业废气中的应用。

生物滴滤工艺

生物滴滤池，是一种介于生物过滤法和生物洗（xǐ）涤法之间的处理工艺。相（xiàng）比生物过滤器，生物滴滤器（qì）中所用的填（tián）料是陶瓷、木（mù）炭、聚丙烯小（xiǎo）球、颗粒活性（xìng）炭等惰性材料，其（qí）不能提供微生物生存以（yǐ）及（jí）生长的营（yíng）养（yǎng）物质。填（tián）料只（zhī）是作（zuò）为（wéi）生（shēng）物生（shēng）长的载体，但其（qí）填料空（kōng）隙率比生物过（guò）滤（lǜ）器高（gāo），使（shǐ）用（yòng）寿命更长，流体阻力（lì）小。生（shēng）物滴（dī）滤器整个（gè）系统（tǒng）的正常工作必（bì）须要有营养液，并通过（guò）循（xún）环（huán）泵将营养液（yè）喷淋到吸收塔内（nèi）的（de）填料上，营养液中（zhōng）一些营养物质(主要是氮（dàn）源（yuán），磷源（yuán）以及一些痕量（liàng）元素（sù）)外，还起（qǐ）到了调节（jiē）pH和控制（zhì）塔内湿度的作用。有机气体（tǐ）在进入吸收塔前也需要加湿，然后被惰性载体上的生物吸附并（bìng）降解。

相（xiàng）比而言，生物滴滤器（qì）能处理范围更广的污染物，承受更大的（de）污染负荷。这是因（yīn）为生（shēng）物滴滤器内的环境（jìng）条件更（gèng）好控制，而且潜在（zài）的有毒、顽固（gù）代谢产物会从系（xì）统中被清除出去（qù）。需要注意的是，生物（wù）滴（dī）滤器基于滴流的机制，因此这种工艺更适（shì）合于水溶性VOCs（Henry系数（shù）<0.1），当（dāng）然由于（yú）微生物和污染（rǎn）物之（zhī）间（jiān）的接触（chù）是同时发生的，所（suǒ）以对于VOCs在水中溶解度没有生物洗涤器要（yào）求那么高。另外，由于（yú）微生物（wù）和（hé）污（wū）染物之间的接触（chù）发生在VOCs扩散到液膜（mó）之后，所以对（duì）生（shēng）物（wù）滴滤器运行而言，液体流速和循环速度被认为是影（yǐng）响其性能的重（chóng）要参数。

生（shēng）物滴滤池的优点在于其运营和（hé）投入成本低；日常操作简便；可以人为投加必（bì）须的营（yíng）养物，并调（diào）节pH值（zhí）；适合（hé）中高（gāo）浓度的（de）污染物气（qì）体（tǐ）净化。但也有自身（shēn）的局限性，比如因为塔内微生物的快速繁殖（zhí）导致（zhì）的填料层堵（dǔ）塞，压降升高，生（shēng）物滴滤（lǜ）系统的运行效率下（xià）降，必须采取反冲（chōng）洗（xǐ）等方法来恢复生（shēng）物滴滤系统的功能，目（mù）前常用的防（fáng）治填料层（céng）堵塞的方法有漫灌冲（chōng）洗（xǐ）法、酸/碱（jiǎn）反冲洗（xǐ）、营养限（xiàn）制等。

生物板（bǎn）式（shì）塔

生物板式塔（tǎ）的基（jī）本结构类似（sì）于（yú）生物滴（dī）滤池，与（yǔ）其不（bú）同的是在（zài）吸收塔内（nèi）不是填料而（ér）是（shì）一（yī）堆在边界（jiè）上有孔的平行圆板，相（xiàng）邻两个圆（yuán）板的（de）放置必须使孔交替平行。通（tōng）过这（zhè）种方式，营养液（yè）不断改变方（fāng）向自上而（ér）下的流经每块塔（tǎ）板，气相（xiàng）(含VOCs废气)则以（yǐ）逆（nì）向自下而上流动。生物膜则平行生长在每块塔板上（shàng），塔板表（biǎo）面一般较（jiào）为粗（cū）糙（cāo），这样有助于生物膜粘附。

生物（wù）板式塔根据（jù）所需要的操（cāo）作（zuò）时（shí）间可（kě）以调节总的（de）表（biǎo）面积（jī）和塔板之间的空间，同（tóng）时由于其恒（héng）定的表（biǎo）面接触面积使过程（chéng）中更容易建膜和规模扩大（dà）化。相比生物过滤器、生物滴滤器（qì）而言，其对于生（shēng）物相的分析更为方便，且（qiě）不容（róng）易（yì）发（fā）生由于微生物过度（dù）生长而（ér）引起的堵塞等问题，即使当塔板生物膜的厚度达到最大值时也易于替换，性（xìng）能更稳定(生物活性稳定)，能长时间地工作，操作也（yě）更加方便。

转鼓生物过滤器（qì）

与生物洗涤类似，转鼓生物过滤器也是（shì）由（yóu）废水（shuǐ）生物处理（lǐ）技术（shù）所演化而来（lái）。它（tā）的设计在一定程度上解决了（le）生物过滤（lǜ）器中（zhōng）固有（yǒu）的（de）问题。

转鼓生物过滤器的主体为水平圆筒，其安装在（zài）两端固定的转轴(中（zhōng）空)上，圆筒约有30%至40%的面积浸没在水槽中，微生物则附（fù）着在（zài）转筒上。污染物（wù）气（qì）体进入密封的反应器（qì）后，进而吸附在转筒介质上（shàng）(如活性炭，海绵等)。当（dāng）转筒（tǒng）转动（dòng）时（shí），微生物经过（guò）水域并获得其它营（yíng）养物（wù）质（zhì）后将（jiāng）污染物分解，并由（yóu）中（zhōng）空转（zhuǎn）轴排出反应器。结构上（shàng）多盘（pán）式（shì）和单盘（pán）式类似，只是在微生物（wù）的载体以多片同心水（shuǐ）平圆筒代替单个水平圆（yuán）筒（tǒng）。混合式转鼓生物过滤器（qì）可以看作多转盘（pán）式（shì）鼓生物过滤器与活性污（wū）泥工艺（yì）的结合，不（bú）同于多盘（pán）式的是其（qí）将污（wū）染物进气口设（shè）在（zài）水面（miàn）以下。

一般（bān）而言，转鼓生（shēng）物过滤器中生物质主要分布在最外层。其中单盘式（shì）筒体最（zuì）外层上生物质分布均（jun1）匀，但生物（wù）质随着（zhe）筒（tǒng）体深度而呈现（xiàn）出非均匀分布。而多盘式除了在最外层，内（nèi）层生物质分布也相当均（jun1）匀（yún），这表明其能够有效防（fáng）止气体短路，从（cóng）而（ér）获得更好的性能（néng）。多（duō）盘式转鼓（gǔ）生物过滤器可以长（zhǎng）期运行在较髙的污染物（wù）负荷以（yǐ）及（jí）有介质清洗的情况下（xià）。但尚未有（yǒu）该项技术在实际（jì）应用的（de）实例。

膜生物膜反（fǎn）应器

在典（diǎn）型的膜生（shēng）物膜反应器中，微（wēi）生物依附在膜的一侧，膜（mó）作为微生（shēng）物群落生（shēng）长的载体，并（bìng）为氧气和挥（huī）发性有（yǒu）机物的传质提供了（le）巨大的比表面积（jī）。膜被（bèi）生物膜所覆（fù）盖的那一侧浸润在液相中，液相（xiàng）提供（gòng）营（yíng）养物质，进而可以控制生物相。而气相中的污染物通过纤维（wéi）膜微孔扩散到达生物相(生物膜)，然后好氧微生物以氧气为电子（zǐ）受体将（jiāng）VOCs降解（jiě）。膜生物膜法处理废（fèi）气有（yǒu）如（rú）下优势：

(1)不（bú）会发生气相（xiàng）阻塞，压力降小，但（dàn）在传统的（de）生物法（fǎ）堵塞（sāi）问（wèn）题较为（wéi）严重，尤其是生物过（guò）滤器（qì）；

(2)可以持续不断（duàn）地去除过（guò）剩生（shēng）物质（zhì），因此在（zài）VOCs负荷较高的情况下（xià）可以防止反应器堵塞；

(3)耐冲击负（fù）荷能（néng）力较强，但（dàn）最大污（wū）染负荷受到（dào）膜极限的限制（zhì），而传统生物（wù）法耐（nài）冲击负荷能（néng）力差，与营养状态有关，最大污染物负（fù）荷速率为50-300 g/（m3·h），50- 2000ppmv；

(4)可以（yǐ）去除生物降（jiàng）解过程中（zhōng）所产（chǎn）生副产物，可（kě）以添加pH缓冲剂中和（hé）酸性（xìng）代谢产（chǎn）物和提供微生（shēng）物生长的营养物（wù）质，并提供微生物群落生长的载体。

(5)可以去除水溶性较低的污染（rǎn）物如NO或甲（jiǎ）烷（wán），而传统生（shēng）物法（fǎ）则由于传（chuán）质（zhì）受限（xiàn）导致去除率低；

(6)微生物与气相分离，防止（zhǐ）了载（zǎi）体中的微生物进入空气，因而可以应用（yòng）于室内（nèi）控制（zhì）的治（zhì）理；

(7)处于（yú）气流的最佳（jiā）湿度，普通（tōng）生（shēng）物其则需要额外加湿装置；

(8)气、液相（xiàng）独立控制，进而（ér）防（fáng）止了溢流或发泡，而传统生物法则（zé）很大程（chéng）度上取决于操作过程。

相比（bǐ）传统的三大生物反应器(生物过滤器，生物洗涤塔和生物滴滤池)，膜生物膜法虽拥有诸多优势，但目前仍停（tíng）留在（zài）实验室研（yán）究（jiū）阶段。