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【摘 要】有机废气是石油化工、橡胶、塑料、涂料、印刷、制药、电缆等众多行业生产加工过程中所产生的废气。有机废气中多含有毒性污染物质，很大一部分是挥发性有机物（VOCs），具有恶臭和对人体健康有害，一些成分如苯并芘、多环芳烃等能直接致癌。因此，治理有机废气已成为继治理粉尘、二氧化硫、氮氧化物等大气污染物之后又一项环保治理工作的重点，研究有机废气的治理技术有迫切的现实需求。
【关键字】生物膜法；有机废气；处理技术；认识
1.处理有机废气技术发展概况
目前，有机废气的处理技术大致发展为两类：分解消除和浓缩回收。分解消除是利用光、电、热、等离子以及微生物等作用将有機物转化为二氧化碳和水。浓缩回收则是采用吸收、吸附、冷凝及膜分离等方式将有机物浓缩回收后再利用。
分解消除主要处理没有回收利用价值的有机废气，其技术包括直接燃烧法、催化燃烧法、电晕法、等离子法和生物法等。浓缩回收用于处理浓度较高且有回收利用价值的有机废气，其技术有吸收法、吸附法、冷凝法和膜分离法等。
处理没有回收价值的有机废气，如恶臭气体，采用催化燃烧法虽然净化比较彻底，但成本比较高，同时也存在二次污染的问题；电晕法、等离子法等技术有比较好的应用前景，但是实用方面还有一些距离；生物法节能、运行费用低、很少形成二次污染，处理低浓度有机废气（<3g/m-3）效果较好，在欧美、日本等国已投入工业化运营。我国应用生物法处理有机废气虽然起步较晚，但前景广阔，因为在低浓度工业有机废气治理方面缺乏既经济又有实效的措施，生物法可以发挥十分重要的作用。
生物法主要包括生物过滤法、生物洗涤法和生物滴滤法三种型式，其中生物过滤法与生物滴滤法主要通过填料表面生物膜中的微生物净化有机废气，所以这两种方法被合称为生物膜法。
2.利用生物膜法处理有机废气的机理与特点
2.1处理机理
生物膜法处理有机废气的机理最早是荷兰人Ottengraf提出的吸收-生物膜理论，该理论将有机废气的处理过程分成3个步骤：⑴有机废气中的污染物通过扩散由气膜进入液膜；⑵溶解于液膜中的有机物利用浓度差扩散到生物膜，并被微生物捕获和吸收；⑶微生物通过代谢作用将有机污染物分解并转化为无害的二氧化碳和水。
后来孙珮石等人注意到一些不溶于水或微溶于水的有机物，如甲苯等很难用液膜扩散的方法进行解释，故对该理论进行了改进，提出了吸附-生物膜理论，并根据处理低浓度甲苯废气的试验建立了动力学模式。吸附-生物膜理论要点是：⑴有机废气中的污染物通过扩散到达气膜后吸附到润湿的生物膜表面；⑵有机物被微生物捕获和吸收；⑶微生物将有机污染物分解并最终转化为二氧化碳和水。
2.2主要工艺型式
2.2.1生物过滤法。工艺流程是：有机废气→增湿器→生物滤池→净化气体排放。主要设备是增湿器和生物滤池，有机废气在增湿器中润湿，然后进入生物滤池。生物滤池里有附着生物膜的填料层，液相基本上是静止的或以微速流动，可根据需要补充水分、养分或调整pH值，但必须保证气体连贯通过滤池。填料可以是堆肥、土壤、塑料滤料、陶瓷滤料、粒状活性炭、泥炭等，填料厚度一般1m左右，面积由所设计的处理效果和气体流量决定。
2.2.2生物滴滤法。气相流程是：有机废气→生物滴滤塔→净化气体排放；液相流程是：循环液→生物滴滤塔→循环液贮槽→生物滴滤塔（循环）。生物滴滤塔的结构与生物滤池类似，不同的是循环液由上方喷淋而下，流过里面的填料层。有机废气一般由塔底进入，穿过填料层后从顶部排出。由于生物滴滤塔填料孔隙比生物滤池多，所以气体通过床层的阻力较小。由于液相流动而便于控制反应条件，如pH值、营养物浓度等；而且填料的单位体积微生物浓度较高，其处理高负荷有机废气的效果比生物过滤法强。
3.影响生物膜法处理有机废气的设计和工艺参数
3.1填料
生物膜法填料的选择应符合以下条件：⑴填料表面性质较好，适合微生物生长；⑵填料比表面积较大；⑶高孔隙率和较低的体积密度；⑷有一定的结构强度及防腐能力；⑸容易取得且使用寿命长。
目前所采用的填料包括天然填料和人造填料两类。天然填料主要是土壤、泥炭和堆肥等，一般含有营养物；人造填料有硅藻土、活性炭、焦炭、陶粒、聚苯乙烯小球和聚氨酯泡沫等，因不含营养物，使用时要额外添加。一些新开发的填料有ACOF（活性炭附着纤维）、多孔疏水性聚丙烯膜等。此外，传统填料中加入活性炭、焦炭等添加剂，可改善填料性能，延长使用寿命。
操作填料时要控制湿度，填料湿度太低，会导致微生物失活，填料干缩破裂等问题，所以应保持适当的湿度。较合适的湿度范围是40%～60%。可通过向进气中喷水雾等增湿手段保持湿度。
3.2微生物及其适宜的生长条件
生物膜法中的微生物有多种，如细菌、真菌、酵母菌，此外还有少量原生动物、微型后生动物等。随污染物成分、温度、湿度、pH值等条件的差异，生物膜法中的微生物种群也不同，如高湿度、pH值7～8时适合细菌生存；低湿度、pH值3～5时真菌会大量繁殖。利用这一特点，处理不同成分的有机废气时可以控制适宜的条件，以便最有效地去除污染物。对水溶性好的污染物，可利用适合水中生长的细菌进行降解；难溶于水的污染物，一些真菌的处理效果优于细菌。一般生物反应器的温度多在25～35℃运行，35℃是好氧微生物最适宜的生长温度。处理含 废气时，硫杆菌最适合pH值1～2；处理混合废气时，合适的pH为6～7。同时，在共同生长的微生物中类群内部存在着竞争关系，使用生物膜法处理特定成分的废气时培养专用优势菌种可获得更好的处理效果。一些研究表明，生物膜法处理有机废气时气相培育驯化的菌种优于液相法菌种。另外，生物反应器处理污染物的过程中内部条件不是一成不变的，如处理含硫化物时硫酸会积累，处理含氨废气时硝酸会累积，从而导致pH值降低，所以需要添加碱性缓冲物质来调节，例如投加石灰石等。
3.3营养物
微生物处理有机污染物时除了污染物作为养分外，还需要一定成分的无机化合物作为营养物，因此需要添加一定量的无机物，如氮、磷及钾、钠、钙、镁、铁等微量元素。有资料认为BOD：N：P=100：5：1较适合。一般将矿物质加到水中或填料本身提供。
4.结语
综上所述，治理有机废气污染已成为目前环保工作的重点之一。生物膜法处理有机废气的技术仍在不断发展之中，但前景无疑是光明的。一些亟待研究解决的问题，在以后的研究中会逐步得到解决。
【关键字】生物膜法；有机废气；处理技术；认识
1.处理有机废气技术发展概况
目前，有机废气的处理技术大致发展为两类：分解消除和浓缩回收。分解消除是利用光、电、热、等离子以及微生物等作用将有機物转化为二氧化碳和水。浓缩回收则是采用吸收、吸附、冷凝及膜分离等方式将有机物浓缩回收后再利用。
分解消除主要处理没有回收利用价值的有机废气，其技术包括直接燃烧法、催化燃烧法、电晕法、等离子法和生物法等。浓缩回收用于处理浓度较高且有回收利用价值的有机废气，其技术有吸收法、吸附法、冷凝法和膜分离法等。
处理没有回收价值的有机废气，如恶臭气体，采用催化燃烧法虽然净化比较彻底，但成本比较高，同时也存在二次污染的问题；电晕法、等离子法等技术有比较好的应用前景，但是实用方面还有一些距离；生物法节能、运行费用低、很少形成二次污染，处理低浓度有机废气（<3g/m-3）效果较好，在欧美、日本等国已投入工业化运营。我国应用生物法处理有机废气虽然起步较晚，但前景广阔，因为在低浓度工业有机废气治理方面缺乏既经济又有实效的措施，生物法可以发挥十分重要的作用。
生物法主要包括生物过滤法、生物洗涤法和生物滴滤法三种型式，其中生物过滤法与生物滴滤法主要通过填料表面生物膜中的微生物净化有机废气，所以这两种方法被合称为生物膜法。
2.利用生物膜法处理有机废气的机理与特点
2.1处理机理
生物膜法处理有机废气的机理最早是荷兰人Ottengraf提出的吸收-生物膜理论，该理论将有机废气的处理过程分成3个步骤：⑴有机废气中的污染物通过扩散由气膜进入液膜；⑵溶解于液膜中的有机物利用浓度差扩散到生物膜，并被微生物捕获和吸收；⑶微生物通过代谢作用将有机污染物分解并转化为无害的二氧化碳和水。
后来孙珮石等人注意到一些不溶于水或微溶于水的有机物，如甲苯等很难用液膜扩散的方法进行解释，故对该理论进行了改进，提出了吸附-生物膜理论，并根据处理低浓度甲苯废气的试验建立了动力学模式。吸附-生物膜理论要点是：⑴有机废气中的污染物通过扩散到达气膜后吸附到润湿的生物膜表面；⑵有机物被微生物捕获和吸收；⑶微生物将有机污染物分解并最终转化为二氧化碳和水。
2.2主要工艺型式
2.2.1生物过滤法。工艺流程是：有机废气→增湿器→生物滤池→净化气体排放。主要设备是增湿器和生物滤池，有机废气在增湿器中润湿，然后进入生物滤池。生物滤池里有附着生物膜的填料层，液相基本上是静止的或以微速流动，可根据需要补充水分、养分或调整pH值，但必须保证气体连贯通过滤池。填料可以是堆肥、土壤、塑料滤料、陶瓷滤料、粒状活性炭、泥炭等，填料厚度一般1m左右，面积由所设计的处理效果和气体流量决定。
2.2.2生物滴滤法。气相流程是：有机废气→生物滴滤塔→净化气体排放；液相流程是：循环液→生物滴滤塔→循环液贮槽→生物滴滤塔（循环）。生物滴滤塔的结构与生物滤池类似，不同的是循环液由上方喷淋而下，流过里面的填料层。有机废气一般由塔底进入，穿过填料层后从顶部排出。由于生物滴滤塔填料孔隙比生物滤池多，所以气体通过床层的阻力较小。由于液相流动而便于控制反应条件，如pH值、营养物浓度等；而且填料的单位体积微生物浓度较高，其处理高负荷有机废气的效果比生物过滤法强。
3.影响生物膜法处理有机废气的设计和工艺参数
3.1填料
生物膜法填料的选择应符合以下条件：⑴填料表面性质较好，适合微生物生长；⑵填料比表面积较大；⑶高孔隙率和较低的体积密度；⑷有一定的结构强度及防腐能力；⑸容易取得且使用寿命长。
目前所采用的填料包括天然填料和人造填料两类。天然填料主要是土壤、泥炭和堆肥等，一般含有营养物；人造填料有硅藻土、活性炭、焦炭、陶粒、聚苯乙烯小球和聚氨酯泡沫等，因不含营养物，使用时要额外添加。一些新开发的填料有ACOF（活性炭附着纤维）、多孔疏水性聚丙烯膜等。此外，传统填料中加入活性炭、焦炭等添加剂，可改善填料性能，延长使用寿命。
操作填料时要控制湿度，填料湿度太低，会导致微生物失活，填料干缩破裂等问题，所以应保持适当的湿度。较合适的湿度范围是40%～60%。可通过向进气中喷水雾等增湿手段保持湿度。
3.2微生物及其适宜的生长条件
生物膜法中的微生物有多种，如细菌、真菌、酵母菌，此外还有少量原生动物、微型后生动物等。随污染物成分、温度、湿度、pH值等条件的差异，生物膜法中的微生物种群也不同，如高湿度、pH值7～8时适合细菌生存；低湿度、pH值3～5时真菌会大量繁殖。利用这一特点，处理不同成分的有机废气时可以控制适宜的条件，以便最有效地去除污染物。对水溶性好的污染物，可利用适合水中生长的细菌进行降解；难溶于水的污染物，一些真菌的处理效果优于细菌。一般生物反应器的温度多在25～35℃运行，35℃是好氧微生物最适宜的生长温度。处理含 废气时，硫杆菌最适合pH值1～2；处理混合废气时，合适的pH为6～7。同时，在共同生长的微生物中类群内部存在着竞争关系，使用生物膜法处理特定成分的废气时培养专用优势菌种可获得更好的处理效果。一些研究表明，生物膜法处理有机废气时气相培育驯化的菌种优于液相法菌种。另外，生物反应器处理污染物的过程中内部条件不是一成不变的，如处理含硫化物时硫酸会积累，处理含氨废气时硝酸会累积，从而导致pH值降低，所以需要添加碱性缓冲物质来调节，例如投加石灰石等。
3.3营养物
微生物处理有机污染物时除了污染物作为养分外，还需要一定成分的无机化合物作为营养物，因此需要添加一定量的无机物，如氮、磷及钾、钠、钙、镁、铁等微量元素。有资料认为BOD：N：P=100：5：1较适合。一般将矿物质加到水中或填料本身提供。
4.结语
综上所述，治理有机废气污染已成为目前环保工作的重点之一。生物膜法处理有机废气的技术仍在不断发展之中，但前景无疑是光明的。一些亟待研究解决的问题，在以后的研究中会逐步得到解决。