生物过滤工（gōng）艺

生（shēng）物过滤工（gōng）艺是利用有较强吸附能力的填料如（rú）松树皮、活性炭、陶（táo）粒、堆肥等完成对废气污染物的吸附（fù），填料中有大量的（de）微生物，微生（shēng）物（wù）通过吸（xī）收捕获（huò）废气中的（de）污（wū）染物，通过微（wēi）生物的代谢作用完成对（duì）污染物的降解。

在生物过滤器工（gōng）艺中，废气先通过（guò）加湿，然后进入生物过（guò）滤床。湿润的（de）污染气流（liú）通过固定有混合（hé）菌种的多孔填料，经净化后（hòu）气体被排出生物过滤（lǜ）器系统。生物过滤器（qì）一般不需要额（é）外（wài）补充营（yíng）养物质（营养不足时，可以偶尔喷洒，主要是补充氮源或者是磷源），这是因（yīn）为生（shēng）物过滤器的填料通常是土壤，堆肥，泥炭，木屑，树（shù）皮，颗粒活（huó）性炭和塑料（liào）材料或者数种材（cái）料混合使用，所以本身就为微生物的（de）生长提供（gòng）了足够的（de）营养以及微量营（yíng）养素。生物过滤（lǜ）器中填料大多包含丰富的菌种，当然也可以额外接种微生物。生物过滤工艺的核（hé）心是生物过（guò）滤（lǜ）床，理想的生物过（guò）滤（lǜ）床应有如下重要特征：(1)用（yòng）于（yú）微生物（wù）膜生长以及气/生物（wù）膜传质的（de）高比（bǐ）表面积；(2)高空隙率，以（yǐ）促进气体（tǐ）均勾（gōu）分布；(3)良好的保（bǎo）水能力（lì），避（bì）免床层干燥；(4)存在有效的固有（yǒu）营（yíng）养物质（zhì）；(5)存在（zài）密集的和多样化（huà）的固有菌群。

生物过滤工艺处理废气具有工（gōng）艺（yì）简单、操（cāo）作方便、运行（háng）成（chéng）本（běn）低和处理效果（guǒ）好等优点（diǎn），而且菌种附着在固（gù）定（dìng）填料上（shàng）比较（jiào）稳定不易流失。当然，生物过滤工艺也有着自身的（de）局限性，只（zhī）适（shì）合处理溶解（jiě）度高、易生化降解的VOCs，尤其是（shì）对高浓度废气处理效果较差，耐冲击负荷（hé）能力弱，滤床需要定期更换（huàn）等缺点。

生物洗涤工艺

生物洗（xǐ）涤（dí）工艺是一个由装（zhuāng）有惰性（xìng）填料的吸（xī）收器和一个活性（xìng）污泥反（fǎn）应器组成的悬（xuán）浮活（huó）性污（wū）泥（ní）处理系（xì）统，吸收器内（nèi）的惰性填充材（cái）料，其主要用于增加气液相的接触面（miàn）积，而不（bú）是作（zuò）为生物相（xiàng）的载体。洗（xǐ）涤循环（huán）液从吸收室顶部（bù）喷（pēn）淋而下（xià），使（shǐ）废气中（zhōng）的污染（rǎn）物和氧（yǎng）气通（tōng）过溶解和吸（xī）附作用实现（xiàn）从气相至液相的转移，部分的有机物被（bèi）直接降解，大部（bù）分的有机物进入到活性污泥处理（lǐ）系统，通过活性污（wū）泥系统（tǒng）实现有机物的（de）降解，洗涤循环液在活性污泥系统中通过（guò）曝气再生。目前（qián），大多数（shù）生物洗涤（dí）器的运行（háng）是以污水处（chù）理厂的活（huó）性污泥作为接（jiē）种（zhǒng）。

生物洗（xǐ）涤工艺的优点是阻力小（xiǎo）压降低、填料由于具有较（jiào）大的孔隙率因此不易堵（dǔ）塞，不需要（yào）定期更换填料，运行过程和反应条件易（yì）于控制。但是，其适合治理易（yì）溶（róng）VOCs，如醇、酮类(Henry系数<0.01)，污染物浓度一般低于5000 mg/Nm3、气（qì）液传质的比表面积较小（xiǎo）(通（tōng）常<300 m2·m-3)；由（yóu）于生物洗（xǐ）涤工艺所需的运（yùn）行设备较多，运行成本较高，且不宜处理进气流量较大的废（fèi）气，在一定程度限制（zhì）了生物（wù）洗涤工艺在处理工业废气中的应用。

生物滴（dī）滤工艺

生物滴滤池，是一种介（jiè）于（yú）生物过滤法和（hé）生物洗涤法之间的处理工艺。相比生（shēng）物过（guò）滤器，生物滴（dī）滤器中所（suǒ）用的填料（liào）是陶瓷（cí）、木炭、聚丙烯小球、颗粒活性炭等（děng）惰性材料，其不能（néng）提（tí）供（gòng）微生物生存以及生长的营养物质。填（tián）料只是作为（wéi）生物生（shēng）长的（de）载体，但其填料空隙率比生（shēng）物过滤（lǜ）器高，使用寿（shòu）命更长（zhǎng），流体阻力小（xiǎo）。生物滴滤器整个系统的正常工作必（bì）须要有营养液，并通过（guò）循（xún）环泵将营养液喷淋到吸收塔内（nèi）的填料上，营养液中一些营养物（wù）质(主要（yào）是（shì）氮源，磷源以及（jí）一些痕量元（yuán）素)外，还起到了调节pH和控制塔内湿度的（de）作用。有机气体在进入吸（xī）收塔前也需要加湿（shī），然后被惰性载体上的生物（wù）吸附并降解。

相比而（ér）言，生（shēng）物（wù）滴滤器能处理范围更广的污染（rǎn）物，承受（shòu）更大的污染负荷。这是因为生（shēng）物（wù）滴滤器内（nèi）的（de）环境条件更好控制，而且潜在的（de）有毒、顽固代谢产（chǎn）物会从系统中被清除出去。需要（yào）注意（yì）的是，生物滴滤器基于滴流的机制，因此这种工艺（yì）更适合于水溶性VOCs（Henry系数<0.1），当然由（yóu）于微生物和（hé）污染物（wù）之间的接触是同时发生的（de），所以对于（yú）VOCs在水中溶（róng）解度没有生物（wù）洗涤器要求（qiú）那么高。另外，由于微生（shēng）物和污染物之间的接触发生在VOCs扩散到液膜之后，所以对生物滴滤器运行（háng）而言，液（yè）体流速和循（xún）环速度被认为是影响其（qí）性能（néng）的重要参数。

生物滴滤池的优点在于其运（yùn）营（yíng）和投入成本低；日常操（cāo）作简便；可以人为投加必须的营养（yǎng）物，并调节pH值；适合中高浓（nóng）度的污染物气体净化。但（dàn）也有自身的局限性，比如因为（wéi）塔（tǎ）内微生（shēng）物的（de）快速（sù）繁殖导致的填料层堵塞，压降（jiàng）升高（gāo），生物（wù）滴（dī）滤系统（tǒng）的运行效率下降，必（bì）须采（cǎi）取反冲（chōng）洗等方法来（lái）恢复生物（wù）滴滤（lǜ）系统的功（gōng）能，目前常用（yòng）的防治填料层堵塞（sāi）的方法有漫灌（guàn）冲洗法、酸/碱反冲洗、营养限制等。

生物板式塔

生物板式塔的基（jī）本结构类（lèi）似（sì）于生物滴滤池，与（yǔ）其（qí）不同（tóng）的（de）是在（zài）吸收塔内不是填料（liào）而是一（yī）堆在边界上有孔的平行圆板，相邻两个圆板的放（fàng）置必须使孔交替平行（háng）。通过这种方式，营养液不断（duàn）改变方向自上而下的流经每块塔板（bǎn），气相(含VOCs废气（qì）)则以逆（nì）向自下而上（shàng）流动。生物膜则平行生长在每块塔板上，塔板表（biǎo）面一般较为粗糙，这样有助于生物膜粘附。

生物（wù）板式（shì）塔根据所需要的操作时间可以调节总的表面积和塔板之间的（de）空间，同时由于其（qí）恒定的（de）表（biǎo）面接（jiē）触面积使过程中更（gèng）容易建膜（mó）和规模扩大化。相比生物过滤器、生物滴（dī）滤器而言，其对于（yú）生物相的（de）分析（xī）更为方（fāng）便，且（qiě）不容易发生由于（yú）微生物过（guò）度生长（zhǎng）而引起（qǐ）的堵塞（sāi）等问题，即使当塔板生物膜的（de）厚度达到（dào）最（zuì）大（dà）值（zhí）时也（yě）易于替换，性能（néng）更稳定(生（shēng）物活性（xìng）稳定)，能长时（shí）间地工（gōng）作，操作也更加方便。

转鼓生物过滤器

与生物洗涤类似，转鼓生物过滤器也（yě）是由（yóu）废（fèi）水生物（wù）处理（lǐ）技术所演化而（ér）来。它的设（shè）计在一定（dìng）程（chéng）度上解（jiě）决（jué）了生物过滤器中固有的问题。

转鼓生物过滤器的主体（tǐ）为水平圆筒，其（qí）安装在两端（duān）固定（dìng）的转轴（zhóu）(中空)上，圆筒约有30%至（zhì）40%的面积浸（jìn）没在（zài）水槽（cáo）中，微生物则（zé）附着在转筒上。污染物气（qì）体进入密封（fēng）的反应器后，进而吸附在转筒介质（zhì）上(如活（huó）性炭，海（hǎi）绵等)。当转（zhuǎn）筒（tǒng）转动（dòng）时，微（wēi）生物经过水域并获得其它（tā）营（yíng）养（yǎng）物质后将污（wū）染物分解，并（bìng）由中空转轴排出（chū）反应器。结构上（shàng）多（duō）盘（pán）式和单盘式（shì）类似，只是在微生物的（de）载体以多片（piàn）同心水平圆筒代（dài）替（tì）单个水平（píng）圆筒。混合式转鼓生物过滤器可以看作多转（zhuǎn）盘式鼓生物过（guò）滤器与活（huó）性污（wū）泥工艺（yì）的结合，不同（tóng）于多盘式的是其将污染物进气口设在水面以下（xià）。

一般而言（yán），转鼓生物过滤器中生（shēng）物（wù）质主要分布在（zài）最外层。其（qí）中单盘式筒体最外层上生物质分（fèn）布均匀，但（dàn）生物质随着（zhe）筒体深度而呈现出（chū）非均匀分布。而多盘式除了在最外层（céng），内层生物质（zhì）分布也相当均匀，这表明其能够（gòu）有效防止气体短路，从而（ér）获得更（gèng）好的性能。多盘式转鼓生物过滤（lǜ）器（qì）可以长期运行在较髙的（de）污染物（wù）负荷以及有介质清洗的（de）情况下。但尚未有该项（xiàng）技术在实（shí）际（jì）应用的实例。

膜（mó）生（shēng）物膜（mó）反应器

在典型的膜生物（wù）膜反应（yīng）器中，微生（shēng）物依附（fù）在（zài）膜的一侧，膜作为微生物群落生长的载体，并为（wéi）氧气和挥发性有机物的传质提供了巨大的（de）比表面（miàn）积。膜（mó）被（bèi）生物膜所（suǒ）覆盖的那一侧浸润在液（yè）相中（zhōng），液相提供营养物质，进而可以控制生物相。而气相中（zhōng）的污染（rǎn）物通过纤维膜微（wēi）孔扩散（sàn）到达生物相（xiàng）(生物膜)，然后（hòu）好氧微生物以氧气为电子受体将（jiāng）VOCs降解。膜生物膜法（fǎ）处（chù）理（lǐ）废气（qì）有如下优势：

(1)不会发生气相阻塞（sāi），压力降小，但（dàn）在传（chuán）统的生物法堵（dǔ）塞问题较为严重（chóng），尤其是生（shēng）物过（guò）滤（lǜ）器；

(2)可以持（chí）续不（bú）断地去除过剩生物质，因（yīn）此（cǐ）在VOCs负荷（hé）较高的情（qíng）况下（xià）可以（yǐ）防止反应器堵塞；

(3)耐冲击（jī）负荷能力（lì）较强，但最大污染负荷受（shòu）到膜极限（xiàn）的限制，而传统生物法耐冲（chōng）击（jī）负荷能力差，与营养状（zhuàng）态有关，最大污染物负荷（hé）速率为50-300 g/（m3·h），50- 2000ppmv；

(4)可以（yǐ）去除生物降（jiàng）解过程中所产生副（fù）产物，可以添加pH缓冲（chōng）剂（jì）中（zhōng）和酸性代谢产物和（hé）提供微（wēi）生物生长（zhǎng）的营养物（wù）质，并提供（gòng）微生物群落生长的载体。

(5)可以去除水溶性较低的污（wū）染物如NO或甲烷，而传统生物法则由于传质受限导致（zhì）去除（chú）率低；

(6)微生物与气（qì）相分离，防止了载（zǎi）体中的微生物进入空气，因而可以应用（yòng）于室内控（kòng）制的（de）治（zhì）理；

(7)处于气流的最（zuì）佳湿度（dù），普（pǔ）通生（shēng）物其则需要额外加湿（shī）装置（zhì）；

(8)气、液（yè）相独立（lì）控制，进而防止了溢流或发泡（pào），而传统生物法则很大程度上取（qǔ）决于操（cāo）作过程。

相比（bǐ）传统的三大生物反（fǎn）应器（qì）(生物过滤器（qì），生物洗（xǐ）涤塔和生物滴滤（lǜ）池)，膜生物（wù）膜法虽拥有诸多（duō）优（yōu）势（shì），但目（mù）前仍停留在实验室研究阶段。