黄兆彬
广东泓耀环保工程有限公司
摘要：生物法是指利用微生物将有机物代谢降解为无机物的过程，在此过程中由人为创造适宜微生物生存、繁殖的环境，使之在一定条件下得以大量繁殖复制，以此提高其氧化分解的效率。该方法具有处理功能强大、净化效果上乘、无二次污染的优点，因此被广泛应用于废气除臭系统中，通过生物滴滤器、膜生物反应器、处理低浓度的有机废气可提高环保绿色功效，但是鉴于生物法具有挥发性，在处理废气污染时需要较长的启动时间，因此在设计之初需要就设备问题进行严密商榷，本文就生物法废气除臭系统废气污染处理专用设备的相关问题进行分析，希望能为相关工作人员提供理论借鉴。
关键词：生物法；废气除臭系统；废气污染处理
引言
生物法适用于浓度低、气量大的有机废气处理，通过其特有的生物降解处理模式可增加气液两面接触面积，便于工作人员操作且整体运行成本较低。不过生物法虽然应用广泛，但在使用上存在局限性，它无法满足流量大且浓度高的废气处理条件，故而未来在设备研发上必将针对生物法的工艺运行条件进行升级改良。
一、生物法简介
生物法处理废气污染物的原理是利用微生物新陈代谢过程，使微生物在繁殖复制中不断接触挥发性的废气污染物，两者结合微生物借助自身特性将废气分解成水和二氧化碳，在此过程中微生物将废气作为自身养分和组成成分，在不断的代谢中将挥发性有机废气彻底消耗，从而实现净化效果。目前生物法处理废气污染物主要借助三种设备分别是生物洗涤器、生物过滤器、生物滴滤器，三种设备各有特色，利弊如下表，在实际操作中需根据需要选择。
表1 三种生物处理有机废气技术方法的比较
在目前工业生产实际中，生物滴滤器设备的利用率最高，本文以该设备为例展开分析。本设计处理排放的尾气达到中华人民共和国《恶臭污染物排放标准》GB14554-93规定的厂界浓度限值的二级标准。
二、生物法去除恶臭原理
恶臭废气生物处理技术是通过微生物的生化氧化反应分解恶臭废气产生的氨、硫化氢、有机恶臭污染物等恶臭物质，便之变为无臭的物质技术。
进入微生物细胞的污染物作为微生物生命活动的能源或养分被分解和利用，从而使污染物得以去除。含硫还原性成分被氧化为S、SO42-；含氮成分被氧化分解成NH3，NO2-和NO3-；烃类和其它有机物成分被氧化分解为CO2和H2O。
恶臭废气生物净化原理：生物化学法净化处理低浓度恶臭废气一般要经历以下几个步骤：
（1）废气中的挥发性有机恶臭物及无机物从气相本体扩散通过气膜到达润湿的生物膜表面；
（2）扩散到达生物膜表面的恶臭有机物及无机物被直接吸附在润湿的生物膜表面；
（3）吸附在生物膜表面的恶臭有机及无机污染物成分迅速被其中的微生物活菌体捕获；
（4）进入微生物菌体细胞的恶臭有机及无机物污染物在菌体内的代谢过程中作为能源和营养物质被分解，经生物化学反应最终转化成为无害的化合物（如CO2和H2O）；
（5）生化反应产物如CO2从生物膜表面脱附并反扩散进入气相主体，而H2O则被保持在生物膜内。
三、生物滴滤器设备在处理废气污染时的应用
（一）生物滴滤器构造
滴滤器集合了洗涤器和过滤器的双重优点，是两种的升级研发产品，设计者将洗涤喷淋系统和生物过滤床设计在了一个生物反应器中，这时我们只需要操作一个反映设备就能完成双向操作，换言之就是在洗涤器的中间层加生物过滤床，以此增加与废气污染物的接触面积，两者在同一个反应器中发生反应，可进一步提高降解效率。
同时，生物滴滤器结合二者优点，最重要的就是构造设计和微生物填料的选择，在人工培育的微生物群中，细菌数目关乎降解处理效果，因此我们可以尽量选择细菌最能接触的材料，使空气或氧气便于输出，现阶段市面上大部分材料都以海绵或者陶粒、树皮等为主，如下图1，卧式生物滴滤器如下图2。
图1 立式生物滴滤器构造图示
图2 卧式生物滴滤器现场案例展示
（二）生物滴滤器处理废气污染物过程
整个流程大概可概括为吸附、过滤、净化，首先利用风机将有机废气吸收进来，然后送入催化吸收塔中，鉴于有机废气的种类不同，可以通过喷淋的方式先将微生物膜打湿，使废气与微生物能实现从气相至液相的转变，然后生成循环液，将液相的废气进行加压然后传输到电解臭氧发生器中，由流量计加速蠕动泵，使微生物接触并吸附有机废气，待微生物完成新陈代谢后进行过滤和净化，整体过程如下图3所示。废气通常从滴滤器底端进入，然后根据反映床往上走，经过过滤系统时由顶端喷淋下来，使之与气流方向逆流的循环液接触，加速反应。通过生物反应床时，这部分废气会经过洗涤、过滤、吸附等多种处理，然后传入微生物的生物膜，最终实现降解转化。再次过程中，生物滴滤器设备的有机废气净化率非常高，与有物理法、化学氧化法相比其功能性更为丰富，反应条件控制相对容易，有时为了提高效率可以在废气与微生物融合时加入碱类物质控制pH值，或者在培养微生物群时增加营养剂加速生物膜生长，总的来说，生物滴滤器设备能够较好的解决过滤器高负荷易堵塞问题，在处理废气过程中提高生物浓度来加速废气净化，最终完美处理废气污染物。
图3 废气处理工艺流程图
（三）影响生物滴滤器效率因素分析
1、浓度因素
在大量实验中发现，生物法处理废气污染使风机的入口气体浓度最好保持在120mg/m3左右，尽量不高于这个数值，在此区间内挥发性有机废气的净化效率能达到百分之八十左右，若超过临界值净化效果会出现明显下降，该结论在家具厂处理水性油漆的喷漆废气、印刷厂处理水性油墨的印刷废气时均有体现。同时，经常采用的化学药剂调节生物滴滤器水箱中的PH值是浓度6%的工业用硫酸、6%-10%浓度的NAOH溶液等。
生物滴滤池的酸碱洗涤去除气体中的H2S以及NH3的主要化学反应如下：
硫化氢：2NaOH+H2S=Na2S+2H2O
H2S+2NaOH+4NaClO===Na2SO4+4NaCl+2H2O
H2S?+NaClO===?NaCl?+H2O+S
氨：2NH3?+H2SO4===（NH4）2?SO4
2、流量因素
当进口气体流量不断增加，生物滴滤器内部压力也随之增加，净化率会同比下降，因此在设备调试中要不断记录进口气体流量数据的变化，便于维护设备内部稳定。进气流量变化会影响废气在生物反映床停留的时间，对最终的净化产生影响，因此要在合理范围内尽量扩大停留时间，使有机物能进入液膜和生物膜的传质，使吸附变得更加充分。
3、接触准备
设备吸附过程中，我们利用离心风机将废气收集并压入生物反应器前，将收集的废气经过预洗区充分混合加湿后再送入生物反应器中，使经过处理的液相废气与微生物更好的结合，借助喷淋系统喷淋液体槽中的物质，可以在其中加入适量的无机盐，为微生物的繁殖复制提供营养元素，在预湿后增加两者的接触面积，最大化处理效率。值得注意的是微生物菌种的培养，可以利用生活污水厂的活性污泥来培养生物膜或者在实验室培养好的相关微生物菌种，培养完成后将其送入微生物池中，经过筛选和驯化专属菌源能有效提高净化效率。
四、结语
综上，我们对生物法废气除臭系统废气污染处理专用设备有了简单认识，生物法具有易操作、净化效率高的特点，生物滴滤器设备的应用使之更具应用效能，该设备无易燃易爆风险，兼具洗涤器与过滤器的双重优点，是目前最适宜的生物法类废气污染物处理设备。
参考文献：
[1]李静，韩世同，白书培，等．低温等离子体协同催化处理voc技术中填充材料的研究进展[J]化工科技，2016（05）：33-39.
[2]孙珮石，杨显万，谢蕴国，等．生化法净化低浓度挥发性有机废气的动力学模式研究[J]上海环境科学，2017（08）：13-17．
上接第346页
体或者可挥发的固液体，实际它是一种分离技术，这种技术的原理是利用物质的吸附性或者极性（阴阳极）的不同，将混合物进行分离，它分为三个过程，分别为取样、进样和分析[4]。取样过程是利用N2加热活性炭吸附管，使其活化，然后将气流通过该活性炭吸附管，流出的气体就可以进行采样，在采样时需要将气流维持在一定的数值上，通常利用皂膜流量计将气流量控制在0.5升每分钟，皂膜流量计保证了气流量的误差不会超过5个百分点。采用这种方法分别取室内空气的样本和室内外上方空气的样本；进样的过程是将采集好的室内外空气样本进行热解吸；分析过程是将热解吸后的气体通入气相色谱仪中，根据仪器的值进行色谱分析，然后就可以计算峰面积来确定笨的容量。该方法可以得到相当准确的检测结果，因为影响它的因素不多，它只受到被检测房间的室外空气的影响，而该部分空气一般变化不大。
5）污染物TVOC的检测
对于TVOC的检测，一般采用热解吸 /毛细管气相色谱法，该方法将会用到Tenax-TA 吸附管，过程如下：先利用吸附管在室内采集空气样本，然后进行热解析操作，将采集好样本的吸附管安装在热解吸仪上，通过加热解吸仪将TVOC有机蒸气解析出来，快速导入毛细管气相色谱仪中进行色谱分析工作，绘制标准曲线，通过计算保留时间定性、峰面积来确定被检测气体的容量。此方法一般适用于普通的工作场所、住宅室内的检测，在小型或者中型的测试船舱也同样适用。
四、结束语
目前，建造房屋的材料日新月异，建筑物室内的空气混合物也在不断变化，这要求检测人员的检测方法也要不断更新，以适应快速发展的检测需求，只有检测结果令人信服，才能让人们愿意做室内空气质量检测。面对如此多的污染物，检测人员也必须多方位思考规划，为人们营造一个舒适健康的居住场所。
参考文献：
[1]徐创霞.室内环境污染物来源、危害及防治措施[J].四川建筑科学研究；2015（3）：34-36.
[2]保斌. 住宅室内环境污染物种类及检测[J]. 建材与装饰，2018（40）：54-55.
[3]章骅. 影响建筑室内环境检测结果的主要因素分析[J]. 安徽建筑，2017（06）：16-18.
[4]黄斯娴. 浅谈民用建筑室内环境污染物检测技术[J]. 建材与装饰，2016（13）：47-49.
论文作者:黄兆彬
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第29期
论文发表时间:2019/8/30
标签：废气论文; 生物论文; 微生物论文; 滤器论文; 污染物论文; 恶臭论文; 设备论文; 《建筑细部》2018年第29期论文;