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氣體生物凈化

生物法作為一種新型的氣態(tài)污染物的凈化工藝在國(guó)外已得到越來越廣泛的研究與應(yīng)用，在德國(guó)、荷蘭、美國(guó)及日本等國(guó)的脫臭及近幾年的有機(jī)廢氣的凈化實(shí)踐中已有許多成功地采用生物法的實(shí)例。近年來國(guó)內(nèi)也開展了一些這方面的實(shí)驗(yàn)研究，并且已有生物脫臭裝置投人應(yīng)用。與傳統(tǒng)的物理化學(xué)凈化方法相比，生物法具有投資運(yùn)行費(fèi)用低、較少二次污染等優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)已有的文獻(xiàn)報(bào)道，生物法在處理低濃度生物可降解性好的氣態(tài)污染物時(shí)更顯其經(jīng)濟(jì)性。

1 氣體生物凈化原理

與廢水生物處理工藝相似，生物凈化氣態(tài)污染物過程也同樣是利用微生物的生命活動(dòng)將廢氣中的污染物轉(zhuǎn)化為二氧化碳、水和細(xì)胞物質(zhì)等;但其與廢水生物處理的重大區(qū)別在于：氣態(tài)污染物首先要經(jīng)歷由氣相轉(zhuǎn)移到液相或固相表面液膜中的傳質(zhì)過程，然后才能在液相或固相表面被微生物吸收降解。與廢水的生物處理一樣，氣態(tài)污染物的生物凈化過程也是人類對(duì)自然過程的強(qiáng)化與工程控制，其過程的速度取決于：①氣相向液固相的傳質(zhì)速率(這與污染物的理化性質(zhì)和反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)等因素有關(guān));②能起降解作用的活性生物質(zhì)的量;③生物降解速率(與污染物的種類、生物生長(zhǎng)的環(huán)境條件、抑制作用等有關(guān))。

下面介紹主要的氣體凈化生物反應(yīng)器類型。

氣體生物凈化反應(yīng)器可以按照它們的液相是否流動(dòng)以及微生物群落是否固定，分為三種類型：生物過濾器(biofilter)、生物洗滌器(bioscrubber)和生物滴濾器(biotricklingfilter)。

生物過濾器的液相和微生物群落都固定于填料中;生物洗滌器的液相連續(xù)流動(dòng)，其微生物群落也自由分散在液相中;生物滴濾器的液相是流動(dòng)或間歇流動(dòng)的，而微生物群剛V固定在過濾床層上。

生物過濾器是最早開始研究和應(yīng)用的一類生物氣體凈化設(shè)備，通常主要由開口或密閉的過濾床構(gòu)成。過濾材料一般由泥炭、堆肥、土壤、樹皮等天然材料構(gòu)成，近來人們還開始在濾料中添加塑料介質(zhì)、顆?；钚蕴?、陶瓷介質(zhì)等以提高處理效果。生物過濾床內(nèi)的水分通常是通過潤(rùn)濕進(jìn)氣保持的，而生物生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)一般由過濾介質(zhì)本身提供。

生物滴濾器是在生物過濾基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種凈化設(shè)備，近年來有關(guān)生物滴濾器的研究非常活躍。它的結(jié)構(gòu)與生物過濾器相似，不同之處在于其頂部設(shè)有噴淋裝置，而且生物滴濾器所用的濾料通常由不含生物質(zhì)的惰性材料構(gòu)成，一般也不需要更換。生物滴濾器使用的填料主要作為生物掛膜的載體，要求具有較好的布水布?xì)獾淖饔?，有比較高的空隙率，并且在高負(fù)荷情況下不容易發(fā)生堵塞現(xiàn)象。

生物滴濾器為微生物的生長(zhǎng)和繁殖創(chuàng)造了比較好的環(huán)境，它具有凈化效率高、操作彈懶強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，適合處理污染負(fù)荷相對(duì)較高的非親水性VOCS污染物，也適合處理鹵代贖降解過程產(chǎn)酸(及其他對(duì)微生物有毒害物質(zhì))的污染物，是一種具有良好發(fā)展前途的s物凈化設(shè)備。

生物洗滌器可分為鼓泡式和噴淋式兩種。噴淋式洗滌器與生物滴濾器的結(jié)構(gòu)相仿，其區(qū)別在于洗滌器中的微生物主要存在于液相中，而滴濾器中的微生物主要存在于濾料介質(zhì)頗的生物膜中。

2 氣體生物凈化理論基礎(chǔ)

氣體生物凈化的理論基礎(chǔ)包括污染物從氣相向液相的傳質(zhì)、液相向生物相的傳質(zhì)及生娜的降解等過程。

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