摘要：本文主要阐释了生物法净化废气的原理，并分析了影响生物法净化处理废气的工艺因素，力求不断进行技术上的创新，促进污染物的降解。
关键词：生物法；净化处理；工业废气
二、生物法净化的处理原理
生物法净化就是通过氧化分解进行废气处理。将废气中的有机成分作为微生物的营养，通过微生物将其转换成简单的有机物。依据生物膜理论，可将生物法处理废气的过程分为以下几步:①将废气中的污染物融入到水中，使其进入到液膜当中。②利用浓度差促进液膜中污染物扩散，生物膜中的微生物将其捕捉并进行吸收。③微生物将污染物做为养料，在新陈代谢过程中将其分解，分解出的代谢物一部分回到液膜当中，另一部分以气体的状态被释放到大气中。生物净化法主要是通过传质和降解工艺来达到废气处理的目的。如图1所示。
三、影响生物法净化工艺的因素
生物法净化工艺与传统净化工艺相比，具有净化效率高、成本低、污染小的特点，但它对材料控制的要求较高，影响生物净化效率主要因素是填料、微生物和营养液。
1、填料
目前大部分的生物法净化都需要用到填料，比如生物过滤法、生物滴滤法，而且有些生物净化法除了需要用到填料，还要在填料中加入很多营养物质。填料作为微生物生长的必要物质，因此在生物法净化中具有至关重要的作用。在选择填料时，要考虑到它的 pH 值、孔隙多少、表面积等。还要根据具体的生物法净化工艺综合考虑它所需要的成本，在满足温度、湿度等一些基本的条件时，要尽量选择较为低廉的填料。目前常见的填料主要有堆肥、珍珠岩、木屑和活性炭等。而且合成填料备受人们的关注，其具有较好的机械性能，还能增强 pH 的缓冲值。比如 Oh 等人运用生物滴滤法来处理工业废气，在生物滴滤塔中把活性炭和堆肥的合成物作为填料，并对这种混合物能否可以稳定、有效地发挥作用进行研究。实验表明，当甲苯的浓度越来越高时，则活性炭的吸附能力就会越来越低，从而降低活性炭的净化效果，而把填料和吸附材料结合可以有效地实现甲苯的清理，但只适用于短期去除，吸附材料对长期去除甲苯的效果并不明显。
2、微生物
微生物是生物法净化中最为关键的物质，它是处理工业废气的主体，微生物主要包括细菌、真菌等，微生物的选择要依据工业废气的成分和质量来决定，如果工业废气的种类比较单一，则可以选择单一的微生物，如果工业废气的种类较多，则可以选择微生物群。目前很多研究者都在致力于纯种微生物的研究，希望用纯种微生物来实现对工业废气的降解，但纯种微生物对周边环境条件的要求较高，纯种微生物比较单一，单一菌种不易造成它们之间争夺营养物质的局面，促进工业废气净化效率的提高。但其越单一，抵抗环境的强度就越低。所以适当的混合菌种可以有效弥补这种缺陷，可以提高自身的适应能力。但是混合菌种不能过于密集，当在一个过滤塔或者滴滤塔中集聚了大量的微生物时，就会在微生物之间形成激烈的竞争关系，它们会彼此争夺营养物质，从而降低了工业废气的净化效率，降低生物反应器的性能。因此在选择菌种时，要考虑到工业废气的数量和成分，尽量选择具有优势的菌种，使之既能更好地适应外部的环境，又能高效的处理污染物。菌种可以进行培养，其培养方式主要是驯化培养，先将菌种经过废气或废水的驯化处理后，然后再用于处理废气。比如曹晓强选取了真菌作为降解微生物，采用生物过滤塔，以此来研究苯的净化效率受温度、湿度影响的程度。实验得到的结果是真菌的分解能力更强，比细菌的的适应能力更强，但容易受到低温的影响。
3、压降
压降是生物净化法中一个重要的参数。比如就生物过滤塔来说，它的压降水平和填料、微生物等都有一定的联系。目前压降主要的对象是无机填料，无机填料能够促进工业废气的分布更加均匀，可以和微生物更好地接触，但其需要补充大量的营养物质，消耗大量的成本。而且如果压降太大容易促进沟流的形成，则会降低工业废气和微生物的接触性，从而达不到较好的净化效果。例如 Yang 等人利用生物净化法处理硫化氢时，把填料的粒径作为变量，选择不同粒径的堆肥将其作为实验对象，发现填料层的高度越高，其压降就越高，反之，则越小。还发现填料装填的多少也会影响到压降。
生物净化法在国内被广泛应用，而且很多研究者积极进行生物法的研究。目前生物净化工业废气的处理对象主要是低浓度的回收价值低的废气，在处理这类废气时有着极大的优势：投资少、回报快、净化效率高，而要处理高浓度的、有可回收利用价值的工业废气，比如二氧化氮、二氧化硫，着还需要进一步研发技术，进行创新。力求找出更高效、更节约的方法，使生物净化法处理废气得到更好地推广，提高工业废气的利用率，保护生态环境。
四、废气生物净化技术研究方向及展望
有机废气生物处理是一项新技术，由于生物反应器涉及气、液／固相传质及生化降解过程，影响因素多而复杂，有关理论研究及实际应用还不够深入广泛，许多问题需进一步探讨和研究。
（1）反应动力学模式研究
通过反应机理的研究，提出决定反应速度的内在依据，有效控制和调节反应速度，最终提高污染物的净化效率。
（2）填料性质的研究
填料的比表面积、空隙率，除与单位体积填充层生物量有关外，还直接影响着整个填充床的压降及填充床是否易堵塞等问题。更重要的一点是，气态污染物降解要经历一个由气相到液／固相的传质过程，污染物在两相中的分配系数是整个装置可行性的一个决定因素，而填料对分配系数有较大的影响。
（3）动态负荷研究
目前对于非常态负荷气流、多组分复杂混合气的研究较少。事实上，这种动态负荷的研究更接近废气处理的实际情况，非常具有实际意义。
（4）设备研究开发
在吸收国外成果的基础上注重设备的研究开发，包括过程参数自动控制系统、布水／布气系统等，为实现生物处理废气产品的成套化、系列化、标准化奠定基础。
（5）高效优势菌种的筛选
在原有菌种的基础上通过选择最佳生长条件，筛选出能高效降解恶臭有毒气体的优势菌种，从而缩短反应启动时间,加快生物反应进程，提高处理效率。
（6）含NH 3 -N和N0 X 废气的处理
着重于设备的研究开发，包括过程参数自动控制系统、布水／布气系统、填料等，实现生物过滤器产品的成套化、系列化、标准化。
结语
生物法对废气污染物具有高效的分解率，与化学和物理处理法相比，成本偏低，虽然生物净化法在工业废气中的应用还处于初级阶段，随着研究的不断深入，相信在不久的将来这些影响因素都会迎刃而解，研发出新型联合生物反应器，提升工业废气的治理效果。
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论文作者:黄亚坚
论文发表刊物:《基层建设》2017年第24期
论文发表时间:2017/11/29
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