生（shēng）物过滤工艺

生物（wù）过滤（lǜ）工艺是利用有较强（qiáng）吸附（fù）能力的填料如松树皮、活性炭、陶粒、堆肥等完成（chéng）对废气污染（rǎn）物的吸附（fù），填料中有大量的（de）微生物，微生物通过吸收捕获废气中的污染物，通过微生物的（de）代谢（xiè）作用完成对（duì）污（wū）染物的降解。

在生物过滤器工艺中，废气先通过加湿，然后进入生物过滤床（chuáng）。湿润的污染气流（liú）通过固（gù）定有混合菌种的多孔填（tián）料，经净化后（hòu）气体（tǐ）被排（pái）出生物过滤器系统。生（shēng）物过滤（lǜ）器（qì）一般不需要（yào）额外（wài）补（bǔ）充营养物质（营养不足（zú）时（shí），可（kě）以偶尔（ěr）喷洒，主（zhǔ）要（yào）是补（bǔ）充氮源或者是磷源（yuán）），这是（shì）因为（wéi）生（shēng）物过滤（lǜ）器的填（tián）料通常是（shì）土壤，堆肥，泥炭，木屑，树皮，颗粒活性炭和塑料材料或者数种材料混合使用，所以本（běn）身就为微生物的生长提供了足够的营养以及微量营养（yǎng）素。生物过滤器（qì）中填料大多包含丰富（fù）的菌种，当然也（yě）可以额（é）外接（jiē）种微生物。生物过滤（lǜ）工艺的核心是生物（wù）过滤床，理想的（de）生物过（guò）滤床应有如下（xià）重要特（tè）征：(1)用于微（wēi）生物膜生（shēng）长以及气/生物膜传质的高比表面积；(2)高空隙率（lǜ），以促进气体均勾分布（bù）；(3)良好的保水能力，避免床层干燥；(4)存在有效（xiào）的固（gù）有（yǒu）营养（yǎng）物质；(5)存在密集的和多（duō）样化的固有菌群。

生物过滤（lǜ）工艺（yì）处理废气具有工艺简单、操作方便、运行成（chéng）本（běn）低和处理（lǐ）效（xiào）果好等（děng）优点，而且菌种附着在固（gù）定填料（liào）上比较稳定不易流失。当然，生物过滤工艺也有着自（zì）身的局限性（xìng），只适合处理溶解度高、易生（shēng）化降解（jiě）的VOCs，尤其是对高浓度废气处（chù）理效（xiào）果较差，耐冲击负荷能力弱，滤床需要定期更换（huàn）等缺点。

生（shēng）物（wù）洗涤工艺

生物洗涤（dí）工艺是（shì）一个（gè）由装有惰性填料的吸收器和（hé）一个活性污泥反应器（qì）组成的悬浮（fú）活（huó）性污（wū）泥处理系统，吸收（shōu）器内的惰性填充材料（liào），其主要（yào）用（yòng）于增加气液（yè）相的接触面积，而不是作为生物相的载体。洗涤循（xún）环液（yè）从吸收室顶部喷淋（lín）而下，使废气（qì）中的污染（rǎn）物和氧气通过溶解和吸（xī）附作用实现（xiàn）从气相至液（yè）相的转移，部分的有机物被直（zhí）接降解，大（dà）部分的有机物（wù）进入（rù）到活性污泥处（chù）理系统，通过活性污泥（ní）系统实现有机（jī）物的降解，洗涤循环液在活性污泥（ní）系（xì）统中通（tōng）过曝气再（zài）生（shēng）。目前，大（dà）多数生（shēng）物洗涤器的（de）运行是以污水处理厂（chǎng）的活（huó）性污泥作（zuò）为（wéi）接种。

生物洗涤工艺（yì）的（de）优点是阻力（lì）小压降低、填（tián）料由于（yú）具有较大的孔隙率（lǜ）因此（cǐ）不易堵塞，不需要定期更换填（tián）料，运（yùn）行过程和反应条件（jiàn）易于控制。但是（shì），其适合治（zhì）理易溶（róng）VOCs，如醇、酮类(Henry系数<0.01)，污染物（wù）浓度一般低于（yú）5000 mg/Nm3、气液传质的比表面积较小(通常<300 m2·m-3)；由于生物洗（xǐ）涤工艺所需的运（yùn）行设备较多，运行成本较高，且（qiě）不宜处理进气流（liú）量较大的废气（qì），在一定程度限制了生物洗涤工艺在处理（lǐ）工业废（fèi）气中的应用。

生（shēng）物滴（dī）滤工艺

生物滴滤池（chí），是一种介于生物过滤法和生物洗涤（dí）法之（zhī）间的处理（lǐ）工艺。相比生物过滤（lǜ）器（qì），生物滴滤器中所（suǒ）用的填料是（shì）陶瓷、木炭、聚丙（bǐng）烯小球、颗粒活性（xìng）炭等惰性（xìng）材料（liào），其不能提供微生（shēng）物生存以及生长的（de）营养物质（zhì）。填（tián）料只是（shì）作为生物生长的载体（tǐ），但其填料空隙率比（bǐ）生（shēng）物过滤器高，使用寿命更长（zhǎng），流体阻力小（xiǎo）。生物滴滤器（qì）整个系统的正常（cháng）工作必须要有营（yíng）养液，并通过循环泵将营养液喷淋到吸（xī）收塔内的填料上，营（yíng）养液中一些营（yíng）养（yǎng）物（wù）质（zhì）(主要（yào）是氮源，磷源以及（jí）一些痕（hén）量元素（sù）)外，还起到了（le）调节pH和控制（zhì）塔（tǎ）内湿（shī）度的作用。有机气体在进入（rù）吸收（shōu）塔前也需要加湿，然后（hòu）被惰（duò）性（xìng）载体上的（de）生（shēng）物吸附（fù）并降（jiàng）解（jiě）。

相比而言，生物滴滤器能（néng）处（chù）理范围更广的（de）污染（rǎn）物，承（chéng）受（shòu）更大的污染负荷。这是（shì）因为生物（wù）滴滤器内的环境（jìng）条件（jiàn）更好控制，而且潜（qián）在的（de）有毒、顽固代（dài）谢产物会（huì）从（cóng）系统中被清除出去。需要注意的是，生物滴（dī）滤器（qì）基于滴流的机制，因此（cǐ）这种工艺更适合于水溶性VOCs（Henry系（xì）数<0.1），当然由于微生物和污（wū）染物之间的接触是同时发生的，所以对于VOCs在水中溶（róng）解度没有（yǒu）生物洗（xǐ）涤器要求（qiú）那么（me）高。另外，由（yóu）于（yú）微生物和污染物（wù）之间的接触发生在（zài）VOCs扩散到液（yè）膜之后，所以（yǐ）对生物滴滤器运行而（ér）言，液体流速和循（xún）环（huán）速度被认为是（shì）影响其（qí）性能的重要参数。

生物滴滤池的优（yōu）点在于其运营（yíng）和投入（rù）成本低；日常操（cāo）作简便；可以人为投加必（bì）须的（de）营养物，并调节pH值；适合（hé）中高浓度的（de）污（wū）染物气体（tǐ）净化。但也有自身（shēn）的局限性，比如（rú）因为塔内微生物（wù）的快速繁殖（zhí）导致的填料层堵（dǔ）塞（sāi），压降升高，生物滴滤系统的运行效率下降，必须采取反冲洗等方法（fǎ）来（lái）恢复（fù）生（shēng）物滴滤系统的功能，目前常用的防治填料层堵塞的（de）方法有（yǒu）漫（màn）灌冲洗法、酸/碱（jiǎn）反冲洗、营（yíng）养（yǎng）限制（zhì）等（děng）。

生（shēng）物板式塔（tǎ）

生（shēng）物板式（shì）塔（tǎ）的基本结构类似于生物滴滤池，与其不同的是在吸收塔内不是填料（liào）而是一堆在边（biān）界上（shàng）有（yǒu）孔的平行（háng）圆板，相邻两（liǎng）个圆板（bǎn）的放（fàng）置必须使孔交替平行。通过这种方式，营养液不断（duàn）改变方向（xiàng）自上而下的流经每块（kuài）塔板，气（qì）相(含VOCs废气)则以逆向自下（xià）而上流动。生物膜则平行生长在每（měi）块塔板（bǎn）上，塔板（bǎn）表（biǎo）面一般较（jiào）为粗（cū）糙，这样（yàng）有（yǒu）助于生物膜粘附（fù）。

生物板式塔根据（jù）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（kōng）间（jiān），同时由于其恒定的（de）表面接（jiē）触面积使过程（chéng）中更容（róng）易建膜（mó）和规（guī）模扩大化（huà）。相比生（shēng）物（wù）过滤器、生物滴（dī）滤（lǜ）器而言，其对于生物相（xiàng）的分析更（gèng）为方便，且（qiě）不容（róng）易发生由于微（wēi）生物（wù）过度生（shēng）长而引起的堵塞等（děng）问题，即使当（dāng）塔板生物膜的厚度达到最大值（zhí）时也易于替换，性能更稳定(生（shēng）物活性（xìng）稳定)，能（néng）长（zhǎng）时（shí）间地工（gōng）作，操作（zuò）也（yě）更加方便。

转鼓生物过滤器

与生物洗涤类似，转鼓生物过滤器也是由（yóu）废水生物处理技术所（suǒ）演化而来。它（tā）的设计在（zài）一定程度（dù）上（shàng）解决（jué）了生物过（guò）滤（lǜ）器中（zhōng）固（gù）有的问题。

转鼓生物过滤器的主体为（wéi）水平（píng）圆筒，其安装（zhuāng）在两端（duān）固定的转轴(中空)上，圆筒约有（yǒu）30%至40%的面积浸没在（zài）水槽（cáo）中，微生物（wù）则附着（zhe）在转（zhuǎn）筒上（shàng）。污染物气（qì）体（tǐ）进入密封的反应器后，进而（ér）吸附在转筒（tǒng）介（jiè）质上(如活性炭，海（hǎi）绵等)。当转筒转动（dòng）时，微生物经过水域并（bìng）获得其它营养（yǎng）物质后（hòu）将（jiāng）污染物（wù）分解，并由中（zhōng）空转（zhuǎn）轴（zhóu）排出反应器。结构上多盘式和（hé）单盘式类似，只是（shì）在微（wēi）生物的载体以多片同心水平（píng）圆筒代替单个水平圆（yuán）筒。混（hún）合式（shì）转（zhuǎn）鼓生物过滤器可（kě）以看作多转盘式鼓生物过滤器与活性污泥工艺的结合，不同于多盘（pán）式的是（shì）其将污染物进气（qì）口设在（zài）水面以下。

一般而（ér）言，转鼓生（shēng）物过滤（lǜ）器中生物质主要（yào）分（fèn）布在（zài）最外层。其中（zhōng）单盘式（shì）筒体（tǐ）最外层上（shàng）生物质分布均匀，但生物质随着筒体深度而呈现出非均匀（yún）分布。而多盘式除了在最外层，内层生物质分布也相当均匀，这（zhè）表明其能（néng）够有效防止气体短路，从而获得更好（hǎo）的性能。多盘式转鼓生物过滤器可以长期运行在较（jiào）髙的污染物负荷以及有介（jiè）质清洗的情况下。但尚未有该项技术在实际应用（yòng）的实例。

膜生物膜（mó）反应器

在典型的（de）膜生（shēng）物膜反应器中，微生（shēng）物依附在（zài）膜的一侧，膜作为（wéi）微生（shēng）物（wù）群（qún）落生长（zhǎng）的载体，并（bìng）为氧气和（hé）挥发性有（yǒu）机物的传质提供了巨大（dà）的比（bǐ）表面积。膜被生物膜所覆盖（gài）的（de）那（nà）一侧浸润在（zài）液相中，液相提供（gòng）营养物质，进而可以控制（zhì）生物相。而气相中的污染物（wù）通过纤维膜（mó）微孔扩散到（dào）达生（shēng）物相（xiàng）(生物膜)，然后好氧微生物以氧气为电子受体将（jiāng）VOCs降解。膜生物膜法处（chù）理废气有如下优势：

(1)不会发生气相阻塞，压（yā）力降小，但在传（chuán）统的生物法（fǎ）堵塞问题较为（wéi）严重（chóng），尤其是（shì）生物过（guò）滤器；

(2)可以（yǐ）持续（xù）不断地去除过剩生物质，因此在VOCs负荷较高（gāo）的（de）情况下可以防止反应器堵塞；

(3)耐冲击负荷能力较（jiào）强，但最大污染负荷受（shòu）到膜极限的限制，而传统生物法耐冲（chōng）击负荷能力差（chà），与营养状态有关，最大污染物负荷（hé）速率为（wéi）50-300 g/（m3·h），50- 2000ppmv；

(4)可以去除（chú）生物降（jiàng）解过程中所（suǒ）产生副产物，可以添加（jiā）pH缓冲剂（jì）中（zhōng）和酸性代谢（xiè）产物和（hé）提供微生（shēng）物生长的营养物质（zhì），并提供微生物群（qún）落生长的载体。

(5)可以（yǐ）去（qù）除水（shuǐ）溶性较低（dī）的（de）污染物如NO或甲（jiǎ）烷，而传统生物法（fǎ）则由于传质受限导致去除率低；

(6)微生物（wù）与气相分离，防止了载体中的微生（shēng）物进入空气，因而可以（yǐ）应用于室内控制的治理（lǐ）；

(7)处于气流的最（zuì）佳（jiā）湿度，普（pǔ）通（tōng）生物其则需要额外（wài）加（jiā）湿（shī）装置；

(8)气、液相独立控制，进而（ér）防止了溢（yì）流或发泡，而传统生（shēng）物（wù）法则很大程度（dù）上取决于操作过程。

相比传统（tǒng）的三大生物（wù）反应器（qì）(生物过滤器，生物洗涤塔和生物滴滤池（chí）)，膜生（shēng）物膜法虽拥有诸多优势，但目前仍停留在实（shí）验室研究（jiū）阶段。