生物法处理工业有机废气的技术探讨
摘要：生物法处理工业有机废气近年来得到了广泛的发展和运用。本文介绍了生物过滤、生物吸收和生物滴滤三种工艺条件比较成熟的生物法，指出了它们的原理、净化过程以及自身的优缺点，并罗列了几个新型的生物处理工艺。最后，对生物法现存的问题进行了归纳，并展望了今后的发展趋势。
关键词：生物法 有机废气 生物过滤 生物吸收 生物滴滤
引言
近年来，随着工业的飞速发展，冶炼厂、印刷厂和化工厂等化工企业生产过程中排放大量有机废气。这些气体从组成来看，含有酯类、醛酮、芳香烃类和酚等有机化合物。这些物质绝大多数严重危害人类的身体健康，而且污染环境，违背了可持续发展的战屡目标。工业有机废气污染物的控制问题业已引起了广大科学工作者们的高度重视，并就相关课题开展了大量工作[1]。
多年来，处理有机废气的常规方法主要有吸附法、吸收法、冷凝法、催化氧化和焚烧法等。这些传统的处理手段虽然已经得到了广泛的应用，但自身仍有很多的局限性。国外自80年代以来，开始用生物技术对工业废气进行处理，技术清洁，操作简便，在常温常压下就可以进行反应，尤其在低浓度、高流量的废气净化上收到了良好的效果。
1 生物法处理技术当前概况
1.1 处理原理
对于生物法净化废气的机理研究至今没有一个统一的理论，荷兰学者Ottengraf S P P依据吸附操作的双膜理论提出的生物膜学说在全球范围内有较大的影响力，为多数人所接受和认可[2]。该法实质上是通过微生物的代谢活动将复杂的有机物转变为简单、无毒的无机物和其它细胞质。经历的步骤如下：
1） 有机物首先由气膜扩散至液膜，跟水相进行接触，并溶解于其中。
2） 液膜和生物膜之间存在浓度差，在此推动力的作用下，有机物扩散至生物膜，进而被微生物捕获并加以吸收。
3） 微生物自身进行代写活动，可以将进入的有机污染物当做营养物质和能量来源进行分解，经过复杂的生化反应。有机物最终变为无害的CO2和H2O等无机物。
1.2 处理工艺
目前生物处理方法主要有：生物过滤法，生物吸收法和生物滴滤法等[3]。
1.2.1 生物过滤法
该法是最早被研究和使用的一项生物处理技术，最早是用来处理硫化氢等恶臭性气体现在应用范围扩展到易于被生物降解的挥发性有机气体。净化过程中，有机废气经预处理后进入生物过滤装置。装置中的填料是具有吸附性的滤料，多为木屑、堆肥、土壤和比表面积、孔隙率大的活性炭混合而成。填料上附着生长着丰富的微生物，通过它们的新陈代谢活动，各类有机废气会被分解为CO2，H2O，NO3-和SO4-，从而得到有效净化的目的。生物过滤法只有一个反应器，液相、生物相都是不流动的，气液接触面积大，使用的滤池投资少而且运用费用低，对于苯系物和醛酮等挥发性物质有很好的去除效果。
1.2.2 生物吸收法
反应工艺由两部分组成废气吸收和微生物氧化反应。有机废气先从反应器的下部进入，向上流动的过程中与填料层中的水相进行接触，实现质量传递过程，水夹带着被溶解的废气进入生物反应器，其中的悬浮液生长着大量微生物，利用它的代谢活动将污染物去除。该法的优点在于反应条件容易控制，但是需要额外添加养料，而且设备多，投资高。此外生物反应器需要增设曝气装置，并且控制温度、PH等条件，确保微生物工作时候的最佳状态。
1.2.3 生物滴滤法
该法集生物吸收和生物过滤于一体。污染物的吸收和降解同时发生在一个反应器内。容器中的填料一般是碎石、陶瓷、聚丙烯小球、颗粒活性炭等比表面积大的物质，起到微生物生长载体的作用。事先将营养液喷洒到填料表面，流出塔底并回收利用。废气从反应器底部进入，流经填料。填料上微生物的生物膜可以充当生物滤池，对气相和液相中的物质进行氧化作用。 采用生物滴滤法可以通过更换回流液体去除微生物的代谢产物，具有很大的缓冲能力。特别适合降解之后产生酸性代谢产物的物质，例如卤代烃、含S、N的有机物等。
1.3 一些新型的生物处理技术
随着废气处理技术的深入研究，加之实际污染废气中，气体的溶解性及可生物降解性差异很大，一些新型的生物处理方法，复合式生物反应器、二段式生物反应器和低PH值生物滤池等，渐渐受到人们的关注，并受到良好的效果[4]。 复合式反应器中富含的微生物与真菌微生物相互协同，可以很好地去除废气中的亲水性和疏水性污染物。 二段式生物滤池。第一段采用惰性填料进行酸性气体处理，第二段采用碎木块作填料，是一种传统的开放式滤池，用来处理其他的一些挥发性物质。低PH值生物滤池通过酸性条件下硫杆菌微生物的培养可以很好地解决H2S等有机酸性气体。
2 存在问题和展望
生物法处理有机废气研究、应用都比较晚，工业化方面的许多问题需要进一步的探讨。
1) 生物法仅局限于组成简单的有机废气如何将这些方法应用到高浓度、组成复杂的废气有待研究。如果能有所突破则完全又希望完全替代燃烧和活性炭吸附来治理化工行业的工业废气。
2）目前处理的污染物多是易溶于水和易降解性物质开发出能够净化疏水性和难降解的有机废气工艺就显得尤为迫切。近年来，研究者采用双液相工艺，增加除了水相外的第二有机相，对于疏水性化合物的生物吸附能力提高了100-1000倍。
3）对于生物反应速率的控制问题，缩短反应装置启动时间，可以通过筛选菌种，形成对有毒有机废气的高效降解。现在，通过筛选后的荧光假单胞菌,可使甲醛和丁酮等挥发性气体的去除率90%以上。
4）改善过滤材料或填料的物理性能，使其可以更长时间地保持活性，节省投资成本和能耗。
5）微生物营养物质的循环利用。
3 结语
工业废气量的增加对人类的生存环境有着很大的影响，严重危害着人们的身体健康，生物处理法克服了传统工艺的缺点，并有投资成本低、处理效果好并且不产生二级污染物等优点，势必有更广阔的应用前景。
