气体生物净化

　　生物法作为一种新型的气态污染物的净化工艺在国外已得到越来越广泛的研究与应用，在德国、荷兰、美国及日本等国的脱臭及近几年的有机废气的净化实践中已有许多成功地采用生物法的实例。近年来国内也开展了一些这方面的实验研究，并且已有生物脱臭装置投人应用。与传统的物理化学净化方法相比，生物法具有投资运行费用低、较少二次污染等优点。根据已有的文献报道，生物法在处理低浓度生物可降解性好的气态污染物时更显其经济性。

　　1.气体生物净化原理

　　与废水生物处理工艺相似，生物净化气态污染物过程也同样是利用微生物的生命活动将废气中的污染物转化为二氧化碳、水和细胞物质等；但其与废水生物处理的重大区别在于：气态污染物首先要经历由气相转移到液相或固相表面液膜中的传质过程，然后才能在液相或固相表面被微生物吸收降解。与废水的生物处理一样，气态污染物的生物净化过程也是人类对自然过程的强化与工程控制，其过程的速度取决于：①气相向液固相的传质速率（这与污染物的理化性质和反应器的结构等因素有关）；②能起降解作用的活性生物质的量；③生物降解速率（与污染物的种类、生物生长的环境条件、抑制作用等有关）。

　　下面介绍主要的气体净化生物反应器类型。

　　气体生物净化反应器可以按照它们的液相是否流动以及微生物群落是否固定，分为三种类型：生物过滤器（biofilter）、生物洗涤器（bioscrubber）和生物滴滤器（biotricklingfilter）。

　　生物过滤器的液相和微生物群落都固定于填料中；生物洗涤器的液相连续流动，其微生物群落也自由分散在液相中；生物滴滤器的液相是流动或间歇流动的，而微生物群刚V固定在过滤床层上。

　　生物过滤器是最早开始研究和应用的一类生物气体净化设备，通常主要由开口或密闭的过滤床构成。过滤材料一般由泥炭、堆肥、土壤、树皮等天然材料构成，近来人们还开始在滤料中添加塑料介质、颗粒活性炭、陶瓷介质等以提高处理效果。生物过滤床内的水分通常是通过润湿进气保持的，而生物生长所需的营养物质一般由过滤介质本身提供。

　　生物滴滤器是在生物过滤基础上发展起来的一种净化设备，近年来有关生物滴滤器的研究非常活跃。它的结构与生物过滤器相似，不同之处在于其顶部设有喷淋装置，而且生物滴滤器所用的滤料通常由不含生物质的惰性材料构成，一般也不需要更换。生物滴滤器使用的填料主要作为生物挂膜的载体，要求具有较好的布水布气的作用，有比较高的空隙率，并且在高负荷情况下不容易发生堵塞现象。

　　生物滴滤器为微生物的生长和繁殖创造了比较好的环境，它具有净化效率高、操作弹懒强等优点，适合处理污染负荷相对较高的非亲水性VOCS污染物，也适合处理卤代赎降解过程产酸（及其他对微生物有毒害物质）的污染物，是一种具有良好发展前途的s物净化设备。

　　生物洗涤器可分为鼓泡式和喷淋式两种。喷淋式洗涤器与生物滴滤器的结构相仿，其区别在于洗涤器中的微生物主要存在于液相中，而滴滤器中的微生物主要存在于滤料介质颇的生物膜中。

　　2.气体生物净化理论基础

　　气体生物净化的理论基础包括污染物从气相向液相的传质、液相向生物相的传质及生娜的降解等过程。

　　3.气体生物净化过程因素分析

　　本小节拟从工艺过程控制的角度出发，着重从待处理对象、传质与生物转化的控制条件等方面讨论该工艺的研究与发展状况。

　　（1）待处理对象

　　待处理对象本身的性质对工艺过程中的传质与生物转化影响很大。

　　如待处理污染物水溶性的差异影响其从气相向液相的传质过程，而降解活动又主要发生在生物膜或液相中，因此待处理污染物的水溶性对其去除效果的影响很大。待处理污染物的可生物降解性则直接影响到生物转化过程，此外水溶性差但易降解的物质在净化过程中也可因生物降解对气体吸收的增强作用而取得较好的净化效果。在某些场合，待处理物质在。床层材料或生物膜上的吸附能力对净化效果的好坏也起着关键的作用。

　　总之，能采用生物法净化的挥发性有机化合物的类型很多，国外的研究表明美国EPA限制排放的189种气态挥发性有机物中至少有60种以上是可以通过生物的方法进行净化的。

　　（2）起降解作用的微生物

　　生物气体净化器主要是利用异养生物对污染物质的代谢过程去除污染物的。目前生物过滤器中通常利用的是土壤、堆肥或泥炭中的自然菌落，也有的投加活性污泥驯化后的菌种，而生物滴滤器的生物相则是通过活性污泥循环挂膜或投加驯化后的专性菌而建立起来的。运转的生物滤器中的微生物种类很多，主要为细菌、放线菌和真菌。对生物滤器内的生物群落的调查表明，在生物器中污染物去除量大的地方生物的密度也大，如进气口处。对于难降解物质的净化通常需要接种经驯化后的菌种。