气态污染物的生物净化技术及设备

（一）气态污染物的生物净化工艺

1.洗涤工艺

生物洗涤工艺一般由吸收器和废水生物处理装置组成。气态污染物从吸收器底部通入，与水逆流接触，污染物被水或生物悬浮液吸收后由顶部排出，污染了的水从吸收器底部流出，进入生物反应器经微生物再生后循环使用。

目前，生物洗涤工艺常用的方法如下。

（1）活性污泥法

利用污水处理厂剩余的活性污泥配制混合液，作为吸收剂处理废气。活性污泥混合液对废气的净化效率与活性污泥的浓度、pH值、溶解氧、曝气强度等因素有关，还受营养盐的投入量、投加时间和投加方式的影响。在活性污泥中添加5％（质量分数）粉状活性炭，能提高分解能力，并起消泡作用。吸收设备可用喷淋塔、板式塔或鼓泡反应器等。该方法对脱除复合型臭气效果很好，脱除效率可达99％，而且能脱除很难治理的焦臭。

（2）微生物悬浮法

用由微生物、营养物和水组成吸收剂处理废气，该方法的原理、设备和操作条件与活性污泥法基本相同，由于吸收液接近清液，设备堵塞可能性更少，适合于吸收可溶性气态污染物。

2.过滤工艺

废气首先经过预处理，然后经过气体分布器进入生物过滤器，废气中的污染物从气相主体扩散到介质外层的水膜而被介质吸收，同时氧气也由气相进入水膜，最终介质表面所附的微生物消耗氧气而把污染物分解或转化为二氧化碳、水和无机盐类。微生物所需的营养物质则由介质自身供给或外加。生物滤池由滤料床层（生物活性充填物）、砂砾层和多孔布气管等组成。多孔布气管安装在砂砾层中，在池底有排水管排出多余的积水。

按照所用的固体滤料的不同，生物滤池分为土壤滤池、堆肥滤池、生物过滤箱和生物滴滤池。

（1）土壤过滤池

土壤过滤是利用土壤中胶体粒子的吸附作用，将废气中的气态污染物转移到土壤中；土壤中的微生物，再将污染物转化成无害物。所用土壤以地表沃土尤其是火山性腐殖土为好，土壤具有较好的通气性和适度的通水、持水与一定的缓冲能力，为微生物的生命活动提供了良好的生长环境。在地表面300～500mm土层内集中存在着细菌、放线菌、霉菌、原生动物、藻类和其他微生物，每克沃土中可达数亿个，其中藻类能助长细菌繁殖，细菌是原生动物的饲料，它们相互依存，平衡生长，构成了一个较稳定的群落生物系统，具有较强的分解污染物的能力。因而能有效地去除烷烃类化合物，如丙烷、异丁烷以及酯、乙醇等。土壤滤层一般的混合比例（质量分数）为：黏土1.2％，有机质沃土15.3％，细砂土约53.9％，粗砂29.6％。滤层厚度0.5～1m，废气流速6～100m3/（m·h）。

土壤中加入某种改性剂可提高污染物的去除效率，如土壤中加入3％鸡粪和2％珍珠岩后，透气性能不变，但对甲硫醇去除效率提高34％，对于二甲基硫提高80％，对二甲基二硫提高70％。土壤使用一年后一般有呈酸性趋势，可加入石灰进行调节。

（2）堆肥滤池

在地面挖浅坑或筑池，池底设排水管。在池的一侧或中央设输气总管，总管上再接出多孔配气支管，并覆盖砂石等材料，形成厚50～100mm的气体分配层，再摊放厚500～600mm堆肥过滤层。过滤气速通常在0.01～0.10m/s。(www.xing528.com)

堆肥过滤是采用污水处理厂的污泥、城市垃圾和畜粪等有机废弃物为主要原料，经好氧发酵，再经加热处理，作为过滤层滤料。它的装置与土壤法类似，在一个混凝土池子里，下层置砂砾层，砂砾层中装有气体分布管，砂砾层上是堆肥装置。池底有排水管可排出多余的积水。堆肥层上面可以种植花草进行绿化，并经常浇水保持50％～70％的湿度，以防止堆肥表面干裂，有机废气走短路，未经充分降解逸出。堆肥生物滤池由于微生物量比土壤中多，故效果及负荷均比土壤法好，气体停留时间一般只需30s，而土壤法则需60s。

（3）生物过滤箱

生物过滤箱为封闭式装置，主要由箱体、生物活性床层、喷水器等组成。床层由多种有机物混合制成的颗粒状载体构成，有较强的生物活性和耐用性。微生物一部分附着于载体表面，一部分悬浮于床层水体中。废气通过床层，污染物部分被载体吸附，部分被水吸收，然后由微生物对污染物进行降解。床层厚度按需要确定，一般在0.5～1.0m。床层对易降解碳氢化合物的降解能力约为200g/（m2·h），过滤负荷高于600m3/（m2·h）。气体通过床层的压降较小，使用1年后，在负荷为110m3/（m2·h）时，床层压降约为200Pa。微生物过滤箱的净化过程可按需要控制，因此能选择适当的条件，充分发挥微生物的作用。

（二）气态污染物生物净化反应器

在气态污染物生物处理过程中，根据系统中微生物的存在形式，可将生物处理工艺分成悬浮生长系统和附着生长系统。悬浮生长系统的微生物及其营养物存在于液体中，气相中的有机物通过与悬浮液接触后转移到液相，从而被微生物降解，其典型的形式有鼓泡塔、喷淋塔及穿孔板塔等生物洗涤器。而附着生长系统中微生物附着生长于固体介质表面，气态污染物通过由滤料介质构成的固定床层时，被吸附、吸收，最终被微生物降解。典型的形式有土壤、堆肥、填料等材料构成的生物过滤塔。生物滴滤塔则同时具有悬浮生长系统和附着生长系统的特性。

按照生物净化反应器中的液相是否流动以及微生物群落是否固定，反应器可分为三类：生物过滤器、生物洗涤器、生物滴滤器。

1.生物洗涤器（也称生物吸收塔）

生物洗涤器是利用由微生物、营养物和水组成的微生物吸收液处理废气，适合于吸收可溶性气态污染物。吸收了废气的含微生物混合液再进行好氧处理，去除液体中吸收的污染物，经处理后的吸收液再循环使用。因此，该工艺通常由吸收或吸附与生物降解两部分组成。当气相的传质速度大于生化反应速度时，可视为一个慢化学反应吸收过程，一般可采用这一工艺。其典型的形式有喷淋塔、鼓泡塔及穿孔板塔等生物洗涤器。

2.生物过滤器（也称生物滤池）

含有机污染物的废气经过过滤器中的增湿器，具有一定的湿度后，进入生物过滤器，通过约0.5～1m厚的生物活性填料，有机污染物从气相转移到生物层，进而被氧化分解。

在目前的生物净化有机废气领域，该法应用最多，其净化效率一般在95％以上。生物活性填料是由具有吸附性的滤料（土壤、堆肥、活性炭等），附着能降解、转化有机物的微生物构成的。滤料不同，脱除效果及适宜的工艺参数也有所不同，可分为土壤过滤及堆肥过滤两种。

3.生物滴滤器（生物滴滤池）

生物滴滤器由生物滴滤池和贮水槽构成。生物滴滤池内充以粗碎石、塑料、陶瓷等一类不具吸附性的填料，填料表面是微生物体系形成的几毫米厚的生物膜。填料比表面积为100～300m2/m3，这样的结构使得气体通道较大，压降较小，不易堵塞。

与生物滤池相比，生物滴滤池的工艺条件可以很容易地通过调节循环液的pH值、温度来控制，因此，滴滤池很适宜于处理含卤代烃、硫、氮等有机废气的净化，因为这些污染物经氧化分解后有酸产生。同时，由于生物滴滤池的单位体积填料层内微生物浓度较高，处理废气的能力是相应的生物滤池的2～3倍。