氣體生物凈化

　　生物法作為一種新型的氣態(tài)污染物的凈化工藝在國外已得到越來越廣泛的研究與應(yīng)用，在德國、荷蘭、美國及日本等國的脫臭及近幾年的有機廢氣的凈化實踐中已有許多成功地采用生物法的實例。近年來國內(nèi)也開展了一些這方面的實驗研究，并且已有生物脫臭裝置投人應(yīng)用。與傳統(tǒng)的物理化學凈化方法相比，生物法具有投資運行費用低、較少二次污染等優(yōu)點。根據(jù)已有的文獻報道，生物法在處理低濃度生物可降解性好的氣態(tài)污染物時更顯其經(jīng)濟性。

　　1.氣體生物凈化原理

　　與廢水生物處理工藝相似，生物凈化氣態(tài)污染物過程也同樣是利用微生物的生命活動將廢氣中的污染物轉(zhuǎn)化為二氧化碳、水和細胞物質(zhì)等；但其與廢水生物處理的重大區(qū)別在于：氣態(tài)污染物首先要經(jīng)歷由氣相轉(zhuǎn)移到液相或固相表面液膜中的傳質(zhì)過程，然后才能在液相或固相表面被微生物吸收降解。與廢水的生物處理一樣，氣態(tài)污染物的生物凈化過程也是人類對自然過程的強化與工程控制，其過程的速度取決于：①氣相向液固相的傳質(zhì)速率（這與污染物的理化性質(zhì)和反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)）；②能起降解作用的活性生物質(zhì)的量；③生物降解速率（與污染物的種類、生物生長的環(huán)境條件、抑制作用等有關(guān)）。

　　下面介紹主要的氣體凈化生物反應(yīng)器類型。

　　氣體生物凈化反應(yīng)器可以按照它們的液相是否流動以及微生物群落是否固定，分為三種類型：生物過濾器（biofilter）、生物洗滌器（bioscrubber）和生物滴濾器（biotricklingfilter）。

　　生物過濾器的液相和微生物群落都固定于填料中；生物洗滌器的液相連續(xù)流動，其微生物群落也自由分散在液相中；生物滴濾器的液相是流動或間歇流動的，而微生物群剛V固定在過濾床層上。

　　生物過濾器是最早開始研究和應(yīng)用的一類生物氣體凈化設(shè)備，通常主要由開口或密閉的過濾床構(gòu)成。過濾材料一般由泥炭、堆肥、土壤、樹皮等天然材料構(gòu)成，近來人們還開始在濾料中添加塑料介質(zhì)、顆�；钚蕴俊⑻沾山橘|(zhì)等以提高處理效果。生物過濾床內(nèi)的水分通常是通過潤濕進氣保持的，而生物生長所需的營養(yǎng)物質(zhì)一般由過濾介質(zhì)本身提供。

　　生物滴濾器是在生物過濾基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種凈化設(shè)備，近年來有關(guān)生物滴濾器的研究非�；钴S。它的結(jié)構(gòu)與生物過濾器相似，不同之處在于其頂部設(shè)有噴淋裝置，而且生物滴濾器所用的濾料通常由不含生物質(zhì)的惰性材料構(gòu)成，一般也不需要更換。生物滴濾器使用的填料主要作為生物掛膜的載體，要求具有較好的布水布氣的作用，有比較高的空隙率，并且在高負荷情況下不容易發(fā)生堵塞現(xiàn)象。

　　生物滴濾器為微生物的生長和繁殖創(chuàng)造了比較好的環(huán)境，它具有凈化效率高、操作彈懶強等優(yōu)點，適合處理污染負荷相對較高的非親水性VOCS污染物，也適合處理鹵代贖降解過程產(chǎn)酸（及其他對微生物有毒害物質(zhì)）的污染物，是一種具有良好發(fā)展前途的s物凈化設(shè)備。

　　生物洗滌器可分為鼓泡式和噴淋式兩種。噴淋式洗滌器與生物滴濾器的結(jié)構(gòu)相仿，其區(qū)別在于洗滌器中的微生物主要存在于液相中，而滴濾器中的微生物主要存在于濾料介質(zhì)頗的生物膜中。

　　2.氣體生物凈化理論基礎(chǔ)

　　氣體生物凈化的理論基礎(chǔ)包括污染物從氣相向液相的傳質(zhì)、液相向生物相的傳質(zhì)及生娜的降解等過程。

　　3.氣體生物凈化過程因素分析

　　本小節(jié)擬從工藝過程控制的角度出發(fā)，著重從待處理對象、傳質(zhì)與生物轉(zhuǎn)化的控制條件等方面討論該工藝的研究與發(fā)展狀況。

　　（1）待處理對象

　　待處理對象本身的性質(zhì)對工藝過程中的傳質(zhì)與生物轉(zhuǎn)化影響很大。

　　如待處理污染物水溶性的差異影響其從氣相向液相的傳質(zhì)過程，而降解活動又主要發(fā)生在生物膜或液相中，因此待處理污染物的水溶性對其去除效果的影響很大。待處理污染物的可生物降解性則直接影響到生物轉(zhuǎn)化過程，此外水溶性差但易降解的物質(zhì)在凈化過程中也可因生物降解對氣體吸收的增強作用而取得較好的凈化效果。在某些場合，待處理物質(zhì)在。床層材料或生物膜上的吸附能力對凈化效果的好壞也起著關(guān)鍵的作用。

　　總之，能采用生物法凈化的揮發(fā)性有機化合物的類型很多，國外的研究表明美國EPA限制排放的189種氣態(tài)揮發(fā)性有機物中至少有60種以上是可以通過生物的方法進行凈化的。

　　（2）起降解作用的微生物

　　生物氣體凈化器主要是利用異養(yǎng)生物對污染物質(zhì)的代謝過程去除污染物的。目前生物過濾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馴化后的菌種，而生物滴濾器的生物相則是通過活性污泥循環(huán)掛膜或投加馴化后的專性菌而建立起來的。運轉(zhuǎn)的生物濾器中的微生物種類很多，主要為細菌、放線菌和真菌。對生物濾器內(nèi)的生物群落的調(diào)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，如進氣口處。對于難降解物質(zhì)的凈化通常需要接種經(jīng)馴化后的菌種。