生物过滤工艺

生物过滤工艺（yì）是利（lì）用有（yǒu）较强（qiáng）吸附能（néng）力的填料（liào）如（rú）松树皮、活性炭、陶粒、堆肥（féi）等（děng）完成对废气污染物的吸附，填料中有大量的微生（shēng）物，微生物通过吸收（shōu）捕（bǔ）获废（fèi）气中的污（wū）染物，通过微生物的代（dài）谢作用完成对污染物的降解（jiě）。

在（zài）生物过滤器工艺中，废气先（xiān）通过加湿，然（rán）后进入生物过滤床。湿润的污（wū）染气流通过（guò）固定有混（hún）合菌种的多孔填料，经净化（huà）后气体被排出（chū）生物过（guò）滤器系（xì）统。生物过滤器一（yī）般不需要额外（wài）补充营养物质（营养不足时，可（kě）以偶尔喷洒（sǎ），主要是补充氮源或者是磷（lín）源），这是（shì）因为生物（wù）过滤器的填料通常（cháng）是土壤（rǎng），堆肥，泥（ní）炭（tàn），木屑，树皮，颗粒活性炭（tàn）和塑料材料或者数种材料混合使（shǐ）用，所以本身就为（wéi）微生物的生长提供了足够的营养以及（jí）微量（liàng）营养素（sù）。生物过滤（lǜ）器中填料大多包含丰富的菌种，当然（rán）也可以额外（wài）接种微生物。生（shēng）物过滤工艺的核心是生物过滤床，理想的（de）生物过滤床应有如下重（chóng）要（yào）特征：(1)用于（yú）微生（shēng）物（wù）膜生长以及气/生物膜传质的高比表面积；(2)高空（kōng）隙率（lǜ），以促进气（qì）体均勾分布；(3)良好的保水能力，避免床层干燥（zào）；(4)存在有效的（de）固有营养（yǎng）物质；(5)存（cún）在密集的和多样化的固有菌群。

生物过滤工艺（yì）处理废气具有工艺（yì）简单、操作方（fāng）便、运行成（chéng）本低和处（chù）理效果好等（děng）优点（diǎn），而且菌（jun1）种附着在固定填料上比较稳定不易流（liú）失。当然，生物过滤（lǜ）工艺也（yě）有着（zhe）自身的局限性，只适合处理（lǐ）溶解度高（gāo）、易生化降解（jiě）的VOCs，尤其是对高浓度废气处理效果较差，耐（nài）冲击（jī）负荷能力弱（ruò），滤床需要定期更换（huàn）等缺点。

生（shēng）物洗涤工艺

生物洗涤（dí）工艺是（shì）一个由装有惰性填料的吸收器和（hé）一个活性（xìng）污泥反应器组成的（de）悬浮活性污泥处理系统（tǒng），吸收器内（nèi）的惰性填充材料，其主要用于增加气液相的接触面积，而不（bú）是作为生（shēng）物相的载体。洗涤循环液从吸收室顶部喷淋而下，使（shǐ）废（fèi）气中的污染物和氧气通过溶（róng）解和吸附（fù）作用（yòng）实现从气（qì）相（xiàng）至液相的转移，部分的有机物（wù）被直接降解，大部分的有机物（wù）进入到活性（xìng）污泥处理系统，通过活性污泥系统实现有机（jī）物的降解，洗（xǐ）涤循环液在活性污泥系（xì）统中通（tōng）过曝（pù）气再（zài）生。目前，大多数生物洗涤器的运行是以污水处理厂的活性污泥作为接种。

生（shēng）物洗涤工艺的优点是阻力小压降低、填料（liào）由于（yú）具有较大（dà）的孔隙率因此不易堵塞，不需（xū）要定期更换填料，运（yùn）行过程（chéng）和反（fǎn）应条件易（yì）于控制（zhì）。但是，其适合治（zhì）理易溶VOCs，如醇、酮类(Henry系数<0.01)，污染物（wù）浓度一般低于5000 mg/Nm3、气液传质的比表面积较小(通（tōng）常<300 m2·m-3)；由（yóu）于生物洗（xǐ）涤工艺所（suǒ）需的运（yùn）行设备较多，运行成（chéng）本较高，且不宜处理进气流量较（jiào）大的废气，在一（yī）定程（chéng）度（dù）限制了生物洗涤工艺（yì）在处理（lǐ）工业（yè）废气中的应用。

生物（wù）滴（dī）滤工艺

生物滴滤池（chí），是一种介于生物过滤法和生物洗涤法之间的处理工艺。相比生物过滤（lǜ）器，生（shēng）物滴滤器中所用（yòng）的填料是陶瓷、木炭、聚丙烯小球、颗（kē）粒活性炭等惰性材料（liào），其不能提供微生物生（shēng）存以及生长的（de）营养物质。填料（liào）只（zhī）是作为生物生长的载体，但（dàn）其填（tián）料空隙率比生物过（guò）滤（lǜ）器（qì）高，使用（yòng）寿命更长，流体阻（zǔ）力小。生物滴（dī）滤器整个系（xì）统的正常工作必须要（yào）有营养液，并通过循（xún）环泵将营养液喷淋（lín）到吸收塔内的填料（liào）上，营（yíng）养液中一（yī）些营（yíng）养（yǎng）物质(主要是氮源，磷（lín）源以及一些痕量（liàng）元素)外，还起到了调节pH和控（kòng）制塔内湿度的作用。有机气体在进入吸收（shōu）塔前也需（xū）要加湿，然后被（bèi）惰性载体上的生物吸附并降解（jiě）。

相比（bǐ）而（ér）言，生物滴滤器能（néng）处理范（fàn）围更广的污染物（wù），承受更大（dà）的污染（rǎn）负荷。这是因为生物（wù）滴（dī）滤器内的环境条件更好（hǎo）控制，而且潜在的有毒、顽固代谢（xiè）产物会从系统中（zhōng）被清除出去。需要注意的是，生物滴滤器（qì）基（jī）于滴流的机制，因此这种工艺更适合于水溶性VOCs（Henry系（xì）数<0.1），当然由于微生物（wù）和污（wū）染物之间的接触是（shì）同时（shí）发生的，所以对于VOCs在水中溶解度没有生物洗涤器要（yào）求那么高（gāo）。另外，由于微生物和污染（rǎn）物之间的接触发生（shēng）在（zài）VOCs扩散（sàn）到液膜之（zhī）后（hòu），所以对生物滴滤器运行而言（yán），液体流速和循环（huán）速度被认为是影响其性（xìng）能（néng）的（de）重（chóng）要（yào）参数。

生物（wù）滴滤（lǜ）池的（de）优点在于其（qí）运（yùn）营和投（tóu）入（rù）成本低；日常操作简（jiǎn）便；可以人为投加必须的营养物，并调节pH值（zhí）；适合中高浓度的污染物气体净化。但也有自身的局限（xiàn）性，比如因为塔内（nèi）微生物的快速繁殖导致的（de）填料层堵塞，压降升高，生物滴滤（lǜ）系统的运行效率下降，必须采（cǎi）取（qǔ）反冲洗等（děng）方法来恢复生物滴滤系统的功（gōng）能（néng），目前常用的（de）防治填（tián）料层堵（dǔ）塞的方法有漫灌冲洗法、酸/碱反（fǎn）冲洗、营养（yǎng）限制等。

生物板式塔

生物板式塔的基（jī）本结构类（lèi）似于生物滴滤池，与其不同的是在吸收（shōu）塔内不是填料（liào）而是一（yī）堆在边界上有（yǒu）孔的平行圆板，相邻两个圆板的放置必须使孔交替平行。通过这种（zhǒng）方式（shì），营养液不断改变方（fāng）向自上而下的流（liú）经每块塔板，气相(含VOCs废气)则（zé）以逆向自下而上（shàng）流动。生物膜则平行（háng）生长在每（měi）块塔板上，塔板表（biǎo）面一般较为粗糙，这样有助于生物膜粘附。

生物（wù）板（bǎn）式塔根（gēn）据所需要的操作时（shí）间可以调节总（zǒng）的表面（miàn）积和塔（tǎ）板之间的空间，同时（shí）由于其恒定的（de）表面（miàn）接触面积使过程中更容易建膜和规模扩大化。相比生物过滤器、生物滴滤器而言，其（qí）对（duì）于生物相（xiàng）的分（fèn）析更为方便，且不容易发生由于（yú）微生（shēng）物过度生长而引起的堵塞等问题，即使当塔板生物（wù）膜的厚度达（dá）到最大（dà）值时也易于替换，性（xìng）能更稳定(生物活性（xìng）稳（wěn）定)，能长时（shí）间地工作，操作（zuò）也更加（jiā）方便。

转（zhuǎn）鼓生物过滤（lǜ）器

与生物（wù）洗涤类似（sì），转鼓生物过（guò）滤器也是（shì）由废水生物处理技术所演化而来。它的设计在一定程度（dù）上解决了生物过滤器中固有的问题。

转鼓（gǔ）生物（wù）过（guò）滤器的主体为水平（píng）圆筒，其安装在两（liǎng）端固定的转轴(中空)上，圆筒（tǒng）约有30%至（zhì）40%的面积浸没在水槽中，微生物（wù）则附着在转（zhuǎn）筒上。污染（rǎn）物气体进入密封的反应器后，进而吸附在转筒介质上(如活性炭（tàn），海（hǎi）绵等)。当（dāng）转筒转动时，微生物经过（guò）水域并获（huò）得其它营养物质后将污染物分解，并由（yóu）中空转轴排出反应（yīng）器（qì）。结（jié）构（gòu）上多盘（pán）式和单（dān）盘（pán）式类（lèi）似，只是在微生物（wù）的载体以多片同心水平圆筒代替单个水平圆筒。混合式转鼓生（shēng）物过滤器可（kě）以看作多转盘式鼓（gǔ）生物过滤器（qì）与活性（xìng）污泥工艺的结合，不同于多盘式的是（shì）其（qí）将污（wū）染物进气口设在水面以下。

一（yī）般而言，转鼓生物过滤器中生物质主要分布在最外层。其中单盘式筒体最外层（céng）上（shàng）生物质分布均（jun1）匀，但生物质随着（zhe）筒（tǒng）体深（shēn）度而（ér）呈现出（chū）非均匀分布。而多盘式除（chú）了在（zài）最外层，内层（céng）生（shēng）物质分布也相当均匀，这表明其能够（gòu）有效（xiào）防止气体短路，从而获得更好（hǎo）的性能。多盘式转鼓生物过滤器可以长期运行在较髙的污（wū）染（rǎn）物负荷以及有介质清洗的情况下。但尚未有（yǒu）该（gāi）项技术在实际应用的（de）实例。

膜生物（wù）膜反（fǎn）应器

在典型的（de）膜生物膜反应器中，微生物依附在膜的一（yī）侧，膜作（zuò）为微生（shēng）物群落生长的载体，并为（wéi）氧气和挥发性有机物的传质提供（gòng）了巨大的比表（biǎo）面积。膜被生物膜所覆（fù）盖的那一侧浸润在液（yè）相中，液相提供（gòng）营养物质，进（jìn）而可以控制生物相。而气（qì）相中的（de）污染物（wù）通过纤维（wéi）膜（mó）微孔扩散到（dào）达生物相(生物膜)，然（rán）后（hòu）好氧（yǎng）微生（shēng）物（wù）以（yǐ）氧气为（wéi）电子受体（tǐ）将VOCs降解。膜生物膜法处理废气有如（rú）下优势：

(1)不会（huì）发生气相阻（zǔ）塞，压力降小，但在传统的生物法堵（dǔ）塞（sāi）问题较为严重，尤其是生物过滤器（qì）；

(2)可以持续（xù）不断地去除过剩生物质，因此在VOCs负（fù）荷较高的情况下可以防止反（fǎn）应器堵（dǔ）塞；

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

(4)可以去除生物降解过程中所产（chǎn）生（shēng）副（fù）产物（wù），可以添加pH缓冲剂中和酸性代（dài）谢产物（wù）和（hé）提供微生物生长的营养物质，并（bìng）提供微生物（wù）群落生长的载体（tǐ）。

(5)可以去（qù）除水溶性较（jiào）低（dī）的（de）污染物如NO或（huò）甲（jiǎ）烷，而传统（tǒng）生物法则由于传质受（shòu）限导致去除（chú）率低（dī）；

(6)微生物与气相分离，防止了载体（tǐ）中的微生物进入（rù）空气，因而可（kě）以（yǐ）应用于室内控制（zhì）的治（zhì）理；

(7)处于气流（liú）的最佳（jiā）湿度（dù），普通生物其则需要额（é）外加湿装置；

(8)气、液相独立控制，进而防止了溢流（liú）或发泡，而传统生（shēng）物法（fǎ）则很大程度（dù）上（shàng）取决（jué）于操作过程。

相（xiàng）比传统（tǒng）的三（sān）大（dà）生物反应器（qì）(生（shēng）物（wù）过滤器，生物洗涤（dí）塔和生物滴滤池（chí）)，膜生物膜法虽拥（yōng）有（yǒu）诸多优势，但目前仍停留在实验（yàn）室（shì）研（yán）究阶段（duàn）。