生物过滤工艺

生（shēng）物过滤工艺（yì）是利（lì）用有较强吸附能（néng）力的填料如松树皮、活性炭、陶粒、堆肥（féi）等完成对（duì）废气（qì）污染物的吸附，填料中有大量（liàng）的微生物，微（wēi）生物通（tōng）过吸收捕获废（fèi）气（qì）中的污染物，通（tōng）过微生物（wù）的（de）代谢作用完（wán）成（chéng）对污（wū）染物的降解。

在（zài）生物过滤（lǜ）器（qì）工（gōng）艺（yì）中，废（fèi）气先通（tōng）过加（jiā）湿，然后进入生（shēng）物（wù）过滤床（chuáng）。湿润的（de）污（wū）染气流通过固定（dìng）有混合菌（jun1）种的多孔填料，经净化（huà）后气体被排出生物过（guò）滤器系统。生物（wù）过滤器一般（bān）不需要额（é）外补充（chōng）营养（yǎng）物质（营养不足时（shí），可（kě）以偶尔喷（pēn）洒，主要是补充氮源或（huò）者是磷源），这是因为生物过滤器的填料通常是土壤，堆（duī）肥，泥炭，木屑，树皮，颗粒（lì）活性炭和塑料材料或（huò）者数种材料混合使用，所以本（běn）身就为微生物的（de）生长提供了足够的营养以及（jí）微量营养素（sù）。生物过滤（lǜ）器（qì）中填料大多包含丰富的菌种，当然也可以额外接种微生物。生物过滤工（gōng）艺的核心是生物过滤床，理想的生物过滤床应有（yǒu）如下重要特征（zhēng）：(1)用（yòng）于微（wēi）生（shēng）物膜生（shēng）长以及气（qì）/生物膜传（chuán）质的高比表面积；(2)高空隙率（lǜ），以促进气体均勾（gōu）分布；(3)良好的保（bǎo）水能力（lì），避免床（chuáng）层干燥；(4)存在有效（xiào）的固有营养物质；(5)存在密集的和多样化的固（gù）有菌群。

生物过（guò）滤工（gōng）艺处理（lǐ）废气具有工艺简单、操作方便、运行（háng）成（chéng）本低和处理效果好等优点，而且菌种附着在固定填料上比较稳（wěn）定不易（yì）流失。当然，生物过滤（lǜ）工艺也有着自身（shēn）的局（jú）限性，只（zhī）适合处理溶解度高、易生化降解的VOCs，尤（yóu）其（qí）是对高浓度废气处理（lǐ）效果（guǒ）较差，耐冲击负（fù）荷（hé）能力弱，滤床需要定期更（gèng）换等缺点。

生物洗涤工艺

生物洗涤（dí）工艺是一（yī）个由装有惰性（xìng）填（tián）料的（de）吸收器和一（yī）个活性污泥反应器组成的悬浮活性（xìng）污泥处理系统，吸收器（qì）内（nèi）的惰性填充材料（liào），其（qí）主要（yào）用于增加气液（yè）相的接（jiē）触面积，而不是作为生物相的载体。洗涤循环液从吸收室顶部喷淋而下，使废气（qì）中的污染（rǎn）物和氧气通过溶解和吸附作用实现从气相至液相的转移，部分（fèn）的有机物被直接降解，大（dà）部分的有机物进入到活（huó）性（xìng）污泥（ní）处（chù）理系统，通过活性污泥系（xì）统实现有（yǒu）机物的降解，洗涤循环液在活性污泥系（xì）统中通过曝气再生。目前，大（dà）多数生物洗涤（dí）器（qì）的运行是以污水处（chù）理（lǐ）厂的活性污泥作为接种（zhǒng）。

生（shēng）物洗涤（dí）工艺的优点是阻力小（xiǎo）压降低、填料由于具有较大（dà）的孔隙率因（yīn）此不易（yì）堵（dǔ）塞，不需要定期更换填料（liào），运行（háng）过（guò）程和反应条件易于控制。但是，其适（shì）合治理易溶（róng）VOCs，如醇、酮类（lèi）(Henry系数（shù）<0.01)，污染物浓（nóng）度一般低于（yú）5000 mg/Nm3、气液传质的比表面积较小(通常<300 m2·m-3)；由（yóu）于生物洗涤工艺所需的运行设备较多，运行（háng）成本较高，且不宜处理进气流量较大（dà）的废气，在一定程度限（xiàn）制了生（shēng）物洗涤工艺在处理工业（yè）废气中的应用。

生物滴（dī）滤工艺

生物滴滤（lǜ）池，是一种介（jiè）于（yú）生（shēng）物过滤法和生物洗涤（dí）法（fǎ）之间的处理（lǐ）工艺。相比生物过滤（lǜ）器，生（shēng）物滴滤器中所用的填料是陶瓷、木炭、聚丙烯（xī）小球（qiú）、颗粒活性炭等惰性材料，其不（bú）能提供微生物生存以及生长的（de）营养物质。填料只（zhī）是作（zuò）为（wéi）生物生长的载体，但其（qí）填料空隙率比生物过滤（lǜ）器高，使用寿命更长，流体阻力小（xiǎo）。生物滴滤（lǜ）器整个系统的正常工（gōng）作必须要（yào）有营（yíng）养液，并通（tōng）过循（xún）环泵（bèng）将营养液（yè）喷（pēn）淋到吸收塔内的填料上，营养（yǎng）液中一些营养物质(主要是（shì）氮（dàn）源（yuán），磷源（yuán）以及（jí）一些痕（hén）量元素)外，还起到了调节pH和（hé）控制塔内湿度的作用。有机气体在进入吸收（shōu）塔前也需要加湿（shī），然后被（bèi）惰性载体上的生物吸附并降解（jiě）。

相比而言，生物滴滤器能处理范（fàn）围更广的（de）污染物，承（chéng）受更大的（de）污染负荷。这是因为生物滴滤（lǜ）器内的环境条件更（gèng）好控制，而且潜在的有毒、顽（wán）固代谢产物会从系统中被清除出去。需要注意的是，生物（wù）滴滤器基于滴流的机（jī）制，因此这种工艺更适（shì）合于（yú）水溶性VOCs（Henry系数<0.1），当然由于微生（shēng）物和污染（rǎn）物之间的接（jiē）触是同时发生的，所以对于VOCs在水中（zhōng）溶解度没有生（shēng）物洗涤器要求那么高。另（lìng）外（wài），由于微生物和污染物之间（jiān）的（de）接触发生在VOCs扩散到液（yè）膜之后（hòu），所（suǒ）以对生物滴滤（lǜ）器（qì）运行而（ér）言，液（yè）体流速和循（xún）环速度被认为（wéi）是影响（xiǎng）其性（xìng）能的重（chóng）要参（cān）数。

生物滴滤池的优点在于其运营和（hé）投入成本低；日常操作（zuò）简（jiǎn）便（biàn）；可以人为投加必须的营（yíng）养物，并调（diào）节pH值；适合中高浓度的污染物（wù）气（qì）体净化。但也有自身的局（jú）限性，比如因（yīn）为塔内微（wēi）生（shēng）物的快速繁（fán）殖导（dǎo）致的填料（liào）层堵塞，压降升高，生（shēng）物滴滤系（xì）统的运行效率下（xià）降，必须采取反（fǎn）冲洗等方法来恢复生物滴滤系统（tǒng）的功能，目前常用的防治填料（liào）层堵塞（sāi）的方法（fǎ）有漫（màn）灌冲洗法、酸/碱反冲（chōng）洗、营养限制等。

生物板式（shì）塔

生物板式塔的基本结构类似于生物滴（dī）滤池，与其不同的是在吸收塔（tǎ）内（nèi）不是填料（liào）而是一（yī）堆在（zài）边（biān）界上有孔的平行圆（yuán）板，相邻两个圆板的放置必须使（shǐ）孔（kǒng）交替平行。通过这种方式，营养（yǎng）液（yè）不断改变方向自（zì）上而下的（de）流（liú）经每块（kuài）塔板，气相(含VOCs废气)则以（yǐ）逆向自下而（ér）上流动。生物膜则平（píng）行生长在每块塔（tǎ）板上，塔板（bǎn）表面一（yī）般较为粗糙，这样（yàng）有助（zhù）于（yú）生（shēng）物膜粘附。

生物板式（shì）塔根据所（suǒ）需（xū）要的操作时（shí）间可以调节总的表（biǎo）面积和塔板之间的空间，同时由于其恒定的表面接触面积使过程中更容易建（jiàn）膜和规（guī）模扩（kuò）大化（huà）。相比生物过滤（lǜ）器（qì）、生物滴滤器而言，其对于生物（wù）相的分析更（gèng）为方便，且不（bú）容易（yì）发生由于微生物过度（dù）生长而引起的堵塞等问题（tí），即使当（dāng）塔（tǎ）板生物（wù）膜（mó）的（de）厚度达到最大（dà）值时也易于替（tì）换，性能（néng）更稳定(生物活性稳定)，能长时间（jiān）地工作（zuò），操作也更加方便。

转鼓（gǔ）生物过滤器

与生物洗涤类似，转鼓生物过滤器也是由废水生物处（chù）理技术（shù）所演化而来。它的设（shè）计（jì）在一定程（chéng）度（dù）上解决了生物过滤器中固有的问题（tí）。

转鼓生物过滤器的（de）主体为水平圆（yuán）筒，其（qí）安装在（zài）两端固定的转轴（zhóu）(中空)上，圆筒约有30%至40%的面积浸没在水槽中，微（wēi）生物则附着在转（zhuǎn）筒上。污染物气体进入密封（fēng）的反应器后，进（jìn）而（ér）吸附在转筒介质上(如活性炭（tàn），海绵等)。当转筒（tǒng）转动时，微生（shēng）物（wù）经（jīng）过水域并获得其它（tā）营养物质（zhì）后（hòu）将污染物分解（jiě），并由中空转轴排（pái）出反应器。结构上多盘式和（hé）单（dān）盘式类（lèi）似，只是在微生物的载体以多（duō）片（piàn）同心水平圆筒代替单个水（shuǐ）平圆筒。混合式转鼓（gǔ）生物过（guò）滤器可（kě）以看作多（duō）转盘（pán）式鼓生物（wù）过滤器与活性污泥工艺的结合，不（bú）同于（yú）多（duō）盘式（shì）的是（shì）其将污染物进气（qì）口设在水面以下。

一般而言，转（zhuǎn）鼓生物过滤（lǜ）器（qì）中生物质主（zhǔ）要分布（bù）在最外层。其（qí）中单盘式筒体最外层上生（shēng）物质分（fèn）布均匀，但生物质随（suí）着筒体深（shēn）度而呈现出（chū）非均匀分布。而多盘式（shì）除了在最（zuì）外层，内层（céng）生物质分布也相（xiàng）当均匀，这表明（míng）其能够有效防止（zhǐ）气体短路，从（cóng）而获得更好的性（xìng）能。多盘式（shì）转（zhuǎn）鼓生物过（guò）滤器（qì）可以长期运行（háng）在较髙的污染物负荷以及有介质清（qīng）洗（xǐ）的情况下。但尚（shàng）未有该（gāi）项技术在实（shí）际应用的实例。

膜生物膜反应器

在（zài）典型（xíng）的膜（mó）生物膜反应器中，微生物依附在（zài）膜的一侧，膜作（zuò）为微生物群（qún）落生长的载体，并为氧气和挥发性有机（jī）物的传质提（tí）供了巨大（dà）的（de）比表面积。膜被生物膜所覆（fù）盖（gài）的那（nà）一侧浸润在液相中，液（yè）相提供营养物质，进而可以控制生（shēng）物相。而（ér）气相中的（de）污染物通过纤（xiān）维（wéi）膜微孔扩散到达生物相（xiàng）(生物膜)，然后好（hǎo）氧微生（shēng）物以氧（yǎng）气为电子受体将VOCs降解。膜生物（wù）膜法（fǎ）处理（lǐ）废气有如下优势：

(1)不会发（fā）生（shēng）气相阻塞，压力降小，但在（zài）传统的生（shēng）物法堵塞问题较为严重，尤其是生物过滤器（qì）；

(2)可以持（chí）续不断地去（qù）除过剩生物质（zhì），因此在VOCs负荷较（jiào）高的情况（kuàng）下可以防止反应器堵塞；

(3)耐冲击负荷能力较强，但最（zuì）大污染负荷受到膜极限的限制，而传（chuán）统生（shēng）物（wù）法耐（nài）冲击负（fù）荷能力差，与（yǔ）营（yíng）养状态有关，最大污染物负（fù）荷速率为50-300 g/（m3·h），50- 2000ppmv；

(4)可以去除生物降解过程中所产生副产物，可以添（tiān）加pH缓冲剂（jì）中和酸性代谢（xiè）产物和提供（gòng）微生物生（shēng）长的营养物质，并（bìng）提供微生物（wù）群落生长的载（zǎi）体。

(5)可以（yǐ）去除（chú）水溶性较低的污染物如NO或甲（jiǎ）烷，而（ér）传统生物法则由于传质受限导致去除（chú）率（lǜ）低；

(6)微生物与气相分（fèn）离（lí），防（fáng）止（zhǐ）了载体中的微生物（wù）进入空气，因（yīn）而可以应用于室内控制的治（zhì）理；

(7)处于气流的最佳湿度，普通生物其则需要额（é）外加（jiā）湿装置；

(8)气、液相（xiàng）独立（lì）控（kòng）制（zhì），进而防（fáng）止（zhǐ）了（le）溢流或发泡，而传统生物法则很大程度（dù）上（shàng）取决于（yú）操作过程。

相比传统的三（sān）大生（shēng）物反应器(生物过滤器，生物（wù）洗涤塔（tǎ）和生物滴滤（lǜ）池)，膜生物膜法虽拥有诸多优势（shì），但目前（qián）仍停留在实（shí）验室研究（jiū）阶段。