摘要：生物法處理工業(yè)有機(jī)廢氣近年來得到了廣泛的發(fā)展和運(yùn)用。本文介紹了生物過濾、生物吸收和生物滴濾三種工藝條件比較成熟的生物法，指出了它們的原理、凈化過程以及自身的優(yōu)缺點(diǎn)，并羅列了幾個(gè)新型的生物處理工藝。最后，對(duì)生物法現(xiàn)存的問題進(jìn)行了歸納，并展望了今后的發(fā)展趨勢(shì)。  

 關(guān)鍵詞：生物法 有機(jī)廢氣 生物過濾 生物吸收 生物滴濾 

引言   

近年來，隨著工業(yè)的飛速發(fā)展，冶煉廠、印刷廠和化工廠等化工企業(yè)生產(chǎn)過程中排放大量有機(jī)廢氣。這些氣體從組成來看，含有酯類、醛酮、芳香烴類和酚等有機(jī)化合物。這些物質(zhì)絕大多數(shù)嚴(yán)重危害人類的身體健康，而且污染環(huán)境，違背了可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)屢目標(biāo)。工業(yè)有機(jī)廢氣污染物的控制問題業(yè)已引起了廣大科學(xué)工作者們的高度重視，并 就相關(guān)課題開展了大量工作。   

多年來，處理有機(jī)廢氣的常規(guī)方法主要有吸附法，吸收法，冷凝法，催化氧化和焚燒法等。這些傳統(tǒng)的處理手段雖然已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，但自身仍有很多的局限性。國外自80年代以來，開始用生物技術(shù)對(duì)工業(yè)廢氣進(jìn)行處理，技術(shù)清潔，操作簡(jiǎn)便，在常溫常壓下就可以進(jìn)行反應(yīng)，尤其在低濃度、高流量的廢氣凈化上收到了良好的效果。 

1 生物法處理技術(shù)當(dāng)前概況 

  1.1 處理原理 

  對(duì)于生物法凈化廢氣的機(jī)理研究至今沒有一個(gè)統(tǒng)一的理論，荷蘭學(xué)者Ottengraf S P P依據(jù)吸附操作的雙膜理論提出的生物膜學(xué)說在全球范圍內(nèi)有較大的影響力，為多數(shù)人所接受和認(rèn)可。該法實(shí)質(zhì)上是通過微生物的代謝活動(dòng)將復(fù)雜的有機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)楹?jiǎn)單、無毒的無機(jī)物和其它細(xì)胞質(zhì)。經(jīng)歷的步驟如下： 

  1）有機(jī)物首先由氣膜擴(kuò)散至液膜，跟水相進(jìn)行接觸，并溶解于其中。 

  2）液膜和生物膜之間存在濃度差，在此推動(dòng)力的作用下，有機(jī)物擴(kuò)散至生物膜，進(jìn)生物法

而被微生物捕獲并加以吸收。 

  3）微生物自身進(jìn)行代寫活動(dòng)，可以將進(jìn)入的有機(jī)污染物當(dāng)做營養(yǎng)物質(zhì)和能量來源進(jìn)行分解，經(jīng)過復(fù)雜的生化反應(yīng)。有機(jī)物最終變?yōu)闊o害的CO2和H2O等無機(jī)物。 

 1.2 處理工藝 

  目前生物處理方法主要有：生物過濾法，生物吸收法和生物滴濾法等。 

 1.2.1 生物過濾法 

  該法是最早被研究和使用的一項(xiàng)生物處理技術(shù)，最早是用來處理硫化氫等惡臭性氣體，現(xiàn)在應(yīng)用范圍擴(kuò)展到易于被生物降解的揮發(fā)性有機(jī)氣體。凈化過程中，有機(jī)廢氣經(jīng)預(yù)處理后進(jìn)入生物過濾裝置。裝置中的填料是具有吸附性的濾料，多為木屑、堆肥、土壤和比表面積、孔隙率大的活性炭混合而成。填料上附著生長(zhǎng)著豐富的微生物，通過它們的新陳代謝活動(dòng)，各類有機(jī)廢氣會(huì)被分解為CO2，H2O，NO3-和SO4-，從而得到有效凈化的目的。生物過濾法只有一個(gè)反應(yīng)器，液相、生物相都是不流動(dòng)的，氣液接觸面積大，使用的濾池投資少而且運(yùn)用費(fèi)用低，對(duì)于苯系物和醛酮等揮發(fā)性物質(zhì)有很好的去除效果。 

  1.2.2 生物吸收法 

  反應(yīng)工藝由兩部分組成，廢氣吸收和微生物氧化反應(yīng)。有機(jī)廢氣先從反應(yīng)器的下部進(jìn)入，向上流動(dòng)的過程中與填料層中的水相進(jìn)行接觸，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量傳遞過程；水夾帶著被溶解的廢氣進(jìn)入生物反應(yīng)器，其中的懸浮液生長(zhǎng)著大量微生物，利用它的代謝活動(dòng)將污染物去除。該法的優(yōu)點(diǎn)在于反應(yīng)條件容易控制，但是需要額外添加養(yǎng)料，而且設(shè)備多，投資高。此外，生物反應(yīng)器需要增設(shè)曝氣裝置，并且控制溫度、PH等條件，確保微生物工作時(shí)候的最佳狀態(tài)。  

1.2.3 生物滴濾法 

  該法集生物吸收和生物過濾于一體。污染物的吸收和降解同時(shí)發(fā)生在一個(gè)反應(yīng)器內(nèi)。容器中的填料一般是碎石、陶瓷、聚丙烯小球、顆?；钚蕴康缺缺砻娣e大的物質(zhì)，起到微生物生長(zhǎng)載體的作用。事先將營養(yǎng)液噴灑到填料表面，流出塔底并回收利用。廢氣從反應(yīng)器底部進(jìn)入，流經(jīng)填料。填料上微生物的生物膜可以充當(dāng)生物濾池，對(duì)氣相和液相中的物質(zhì)進(jìn)行氧化作用。 

  采用生物滴濾法可以通過更換回流液體去除微生物的代謝產(chǎn)物，具有很大的緩沖能力。特別適合降解之后產(chǎn)生酸性代謝產(chǎn)物的物質(zhì)，例如鹵代烴、含S、N的有機(jī)物等。  

 1.3 一些新型的生物處理技術(shù) 

  隨著廢氣處理技術(shù)的深入研究，加之實(shí)際污染廢氣中，氣體的溶解性及可生物降解性差異很大，一些新型的生物處理方法，復(fù)合式生物反應(yīng)器、二段式生物反應(yīng)器和低PH值生物濾池等，漸漸受到人們的關(guān)注，并受到良好的效果。 

  復(fù)合式反應(yīng)器中富含的微生物與真菌微生物相互協(xié)同，可以很好地去除廢氣中的親水性和疏水性污染物。 

  二段式生物濾池。第一段采用惰性填料進(jìn)行酸性氣體處理；第二段采用碎木塊作填料，是一種傳統(tǒng)的開放式濾池，用來處理其他的一些揮發(fā)性物質(zhì)。 

  低PH值生物濾池通過酸性條件下硫桿菌微生物的培養(yǎng)可以很好地解決H2S等有機(jī)酸性氣體。 

2 存在問題和展望 

  生物法處理有機(jī)廢氣研究、應(yīng)用都比較晚，工業(yè)化方面的許多問題需要進(jìn)一步的探討。   1) 生物法僅局限于組成簡(jiǎn)單的有機(jī)廢氣，如 何將這些方法應(yīng)用到高濃度、組成復(fù)雜的廢氣有待研究。如果能有所突破，則完全又希望完全替代燃燒和活性炭吸附來治理化工行業(yè)的工業(yè)廢氣。 

 2）目前處理的污染物多是易溶于水和易降解性物質(zhì)，開發(fā)出能夠凈化疏水性和難降解的有機(jī)廢氣工藝就顯得尤為迫切。近年來，研究者采用雙液相工藝，增加除了水相外的第二有機(jī)相，對(duì)于疏水性化合物的生物吸附能力提高了100-1000倍。 

 3）對(duì)于生物反應(yīng)速率的控制問題，縮短反應(yīng)裝置啟動(dòng)時(shí)間，可以通過篩選菌種，形成對(duì)有毒有機(jī)廢氣的高效降解?，F(xiàn)在，通過篩選后的熒光假單胞菌,可使甲醛和丁酮等揮發(fā)性氣體的去除率90%以上。 

  4）改善過濾材料或填料的物理性能，使其可以更長(zhǎng)時(shí)間地保持活性，節(jié)省投資成本和能耗。 

  5）微生物營養(yǎng)物質(zhì)的循環(huán)利用。  

3 結(jié)語   

工業(yè)廢氣量的增加對(duì)人類的生存環(huán)境有著很大的影響，嚴(yán)重危害著人們的身體健康，生物處理法克服了傳統(tǒng)工藝的缺點(diǎn)，并有投資成本低、處理效果好并且不產(chǎn)生二級(jí)污染物等優(yōu)點(diǎn)，勢(shì)必有更廣闊的應(yīng)用前景。