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(guó)外已得到越來(lái)越廣泛的研究與應(yīng)用，在德國(guó)、荷蘭、美國(guó)及日本等國(guó)的脫臭及近幾年的有機(jī)廢氣的凈化實(shí)踐中已有許多成功地采用生物法的實(shí)例。近年來(lái)國(guó)內(nèi)也開(kāi)展了一些這方面的實(shí)驗(yàn)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(xué)凈化方法相比，生物法具有投資運(yùn)行費(fèi)用低、較少二次污染等優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)已有的文獻(xiàn)報(bào)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(shí)更顯其經(jīng)濟(jì)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(guò)程也同樣是利用微生物的生命活動(dòng)將廢氣中的污染物轉(zhuǎn)化為二氧化碳、水和細(xì)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(guò)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(guò)程也是人類對(duì)自然過(guò)程的強(qiáng)化與工程控制，其過(guò)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(zhǎng)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(dòng)以及微生物群落是否固定，分為三種類型：生物過(guò)濾器（biofilter）、生物洗滌器（bioscrubber）和生物滴濾器（biotricklingfilter）。

　　生物過(guò)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(dòng)，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(dòng)或間歇流動(dòng)的，而微生物群剛V固定在過(guò)濾床層上。

　　生物過(guò)濾器是最早開(kāi)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(kāi)口或密閉的過(guò)濾床構(gòu)成。過(guò)濾材料一般由泥炭、堆肥、土壤、樹(shù)皮等天然材料構(gòu)成，近來(lái)人們還開(kāi)始在濾料中添加塑料介質(zhì)、顆�；钚蕴�、陶瓷介質(zhì)等以提高處理效果。生物過(guò)濾床內(nèi)的水分通常是通過(guò)潤(rùn)濕進(jìn)氣保持的，而生物生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)一般由過(guò)濾介質(zhì)本身提供。

　　生物滴濾器是在生物過(guò)濾基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種凈化設(shè)備，近年來(lái)有關(guān)生物滴濾器的研究非�；钴S。它的結(jié)構(gòu)與生物過(guò)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?xì)獾淖饔�，有比較高的空隙率，并且在高負(fù)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(zhǎng)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(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，適合處理污染負(fù)荷相對(duì)較高的非親水性VOCS污染物，也適合處理鹵代贖降解過(guò)程產(chǎn)酸（及其他對(duì)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(guò)程。

　　3.氣體生物凈化過(guò)程因素分析

　　本小節(jié)擬從工藝過(guò)程控制的角度出發(fā)，著重從待處理對(duì)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?fàn)顩r。

　　（1）待處理對(duì)象

　　待處理對(duì)象本身的性質(zhì)對(duì)工藝過(guò)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(guò)程，而降解活動(dòng)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(duì)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(guò)程，此外水溶性差但易降解的物質(zhì)在凈化過(guò)程中也可因生物降解對(duì)氣體吸收的增強(qiáng)作用而取得較好的凈化效果。在某些場(chǎng)合，待處理物質(zhì)在。床層材料或生物膜上的吸附能力對(duì)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(jī)化合物的類型很多，國(guó)外的研究表明美國(guó)EPA限制排放的189種氣態(tài)揮發(fā)性有機(jī)物中至少有60種以上是可以通過(guò)生物的方法進(jìn)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(duì)污染物質(zhì)的代謝過(guò)程去除污染物的。目前生物過(guò)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(guò)活性污泥循環(huán)掛膜或投加馴化后的專性菌而建立起來(lái)的。運(yùn)轉(zhuǎn)的生物濾器中的微生物種類很多，主要為細(xì)菌、放線菌和真菌。對(duì)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(jìn)氣口處。對(duì)于難降解物質(zhì)的凈化通常需要接種經(jīng)馴化后的菌種。