有机废气的生物膜净化过程

A167-有机废气(VOCs)处理生物分解法生物分解法是在已成熟的采用微生物处理废水基础上发展起来的处理有机废气的方法。

通过附着在多孔、潮湿介质上的活性微生物,用大气中低浓度的有机废气为其生命活动的能源或养分,将其转化为简单的无机物(CO2、H2O)或细胞组成物质。

按照荷兰学者Ottengraf提出的生物膜理论,生化法处理有机废气主要经历3个步骤:①废气中的有机污染物首先同水接触并溶解于水中(即由气膜扩散进入液膜);②溶解于液膜中的有机物成分在浓度差的推动下进一步扩散到生物膜,进而被其中的微生物捕获并吸收;③进入微生物体内的有机污染物在其自身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。

近些年来国外研究者对生物分解法处理VOCs在动力学模型、微生物菌种的培养及工艺设备方面进行了大量的研究工作。

通过对生物废气处理过程数学模型的建立与计算,预测在给定条件下生物净化法的处理效果,为设计和过程优化提供依据。

Tang研究了生物过滤器的吸附、微动力学、质量传递和气体流线谱之间的相互作用,用开发出的数学模型描述了生物过滤器的瞬间特性,实验研究和模型分析结果均表明,过滤器的瞬间特性主要受过滤材料的性质和运行条件影响。

Okkerse等研究了生物滴滤池处理废气中生物量累积和阻塞的问题,并利用二氯甲烷作为模拟污染物质,获得了动力学模型。

Hwang等研究了甲苯生物过滤法的动力学行为,由于甲苯是不溶于水的气体污染物,所以可作为模型化合物选用,有效性因素分析结果表明,生物过滤非水溶性化合物(如甲苯)时,受系统质量传递影响,不宜在气体流动速度较高的条件下操作。

Abumaizar用提出的稳态数学模型描述(VOCs)在生物过滤池中的去除动力学,在稳态条件下处理苯、甲苯、乙苯和二甲苯,实验数据与模型预测比较结果表明,粒状活性炭存在可提高堆肥生物过滤池对苯系污染物的去除效率。

郭静对反应器中微生物的生长状况进行了分析,发现被处理污染物的成分以及微环境条件不同,将繁殖出不同的微生物种群。

生物法处理废气废气的生物处理是利用微生物的生命过程把废气中的气态污染物分解转化成少或甚至无害物质。

自然界中存在各种各样的微生物，几乎所有无机的和有机的污染物都能转化。

生物处理不需要再生和其他高级处理过程，与其他净化法相比，具有设备简单、能耗低、安全可靠、无二次污染等优点，但不能回收利用污染物质。

1.2.3.1 基本原理在适宜的环境条件下，微生物不断吸收营养物质，并按照自己的代谢方式进行新陈代谢活动。

废气中生物处理正是利用微生物新陈代谢过程中需要营养物质这一特点，把废气中的有害物质转化成简单的无机物如二氧化碳、水，以及细胞物质等。

1.2.3.2 微生物降解污染物的过程由于微生物将废气中的有害物质进行转化的过程在气相中难以进行，所以废气中气态污染物首先要经气相转移到液相或固体表面的液膜中的传质过程，然后污染物才在液相或固体表面被微生物吸附降解。

按照Ottengraf 提出的生物膜理论，生物法净化处理工业废气一般要经历以下四个步骤（图1-1）。

1）废气中的污染物首先同水接触并溶解于水中（由气膜扩散进入液膜）；2）溶解于液膜中的污染物在浓度差的推动下进一步扩散到生物膜，进而被其中的微生物捕获并吸收；3）微生物将污染物转化为生物量、新陈代谢副产品或者C02、水等；4）生化反应产物0 0 2从生物膜表面脱附并反扩散进入气相本体，而1120 则被保持在生物膜内。

气态污染物的生物处理过程也是人类对自然过程的强化和工程控制，其过程的速率取决于：①气相向液固相的传质速率（与污染物的理化性质和反应器的结构等因素有关）;②能起降解作用的活性生物质量；③生物降解速率（与污染物的种类、生物生长环境条件、控制作用有关）。

表1-1 列出了各种气态污染物的生物降解效果。

填料固液混合层图1-1生物法净化工业废气的传质降解模型按照获取营养的方式不同，用于污染物生物降解的微生物有两大类：自养菌和异养菌。

自养菌可以在无有机碳和氧的条件下，以光和氨、硫化氢、硫和铁离子等的氧化获得必要的能量，而生长所需的碳则由二氧化碳通过卡尔文循环提供，因此它特别适合于无机物的转化。

在塑料、橡胶加工、油漆生产、汽车喷漆和涂料生产等诸多工业领域中，工业品的生产和加工过程产生了大量含有挥发性有机化合物（Volatile Organic Compounds，VOC）的废气（VOC废气）。

这些废气未经处理排入大气，在一定条件下会形成光化学污染，影响大气质量，影响动植物生长和人类的健康。

某些有毒VOC废气有致残、致畸、致癌作用，对长期暴露其中的人体造成严重伤害。

为此，各国颁布了相应的法令，限制该类气体的排放，我国于1997年颁布并实施的《大气污染综合排放标准》，限定33种污染物的排放限值，其中包括苯、甲苯、二甲苯等挥发性有机物。

对VOC废气的治理，有多种处理技术可供使用。

但对于VOC浓度低、风量大的废气，传统工艺存在投资运行费用高、处理效率低和处理后存在二次污染等问题。

近年来，逐渐发展的废气生物处理技术作为一种新型的空气污染控制技术，得到日益广泛的应用。

该项技术与传统的燃烧法、催化氧化法、吸收法、吸附法相比，对VOC低含量废气的处理有明显的优势。

本文主要介绍现行的德国废气生物处理技术，以期对我国相应技术的推广应用起到借鉴作用。

1 废气生物处理工艺1.1 生物处理原理废气的生物处理技术首先应用于农业生产过程中异味气体的处理，例如养殖业中动植物加工产生的臭气、堆肥发酵和生物污泥废气处理等。

随着工业生产中产生的挥发性有机气体的污染日益严重，这项技术逐步应用到工业废气净化领域。

其净化的基本原理是：有机废气或异味气体流经带有液体吸收剂的处理器；在处理器中，由于废气中的污染物在气、液相之间存在浓度梯度，浓度差使其从气相转移到液相，被生存其中的微生物吸附；通过微生物的代谢作用，有机物被分解、转化为生物质和无机物。

1.2 反应处理工艺分类生物处理技术的基本工艺流程以生物过滤为例，如图1所示，废气经过一定的除尘、温度和湿度调节，进入生物处理单元，经过微生物的处理，气体可以达标排放。

图1 有机废气的生物处理工艺流程图根据处理运行方式不同，处理工艺主要分为生物滤床工艺和生物洗提工艺两种。

废气处理中生物法的原理废气处理中的生物法是指利用生物体代谢活动来降解和转化废气中的有害气体成分，以达到净化废气的目的。

生物法处理废气主要是利用微生物的生长和代谢特性，通过生物转化、吸附和副产物转化等过程将废气中的污染物转化为无害物质。

生物法废气处理的原理主要包括生物吸附、生物脱除和生物降解三个过程。

1. 生物吸附：利用微生物细胞表面的菌体或菌丝结构，对废气中的有害气体分子进行吸附。

通过微生物的细胞壁和附着物来吸附废气中的污染物，使其分子附着在生物体表面上，从而实现对有害气体的去除。

生物吸附主要适用于有机废气中的低浓度有机物和某些无机物质。

2. 生物脱除：利用微生物细胞内特异的酶系统，对废气中的有害气体进行转化和脱除。

通过微生物体内的酶系统，将废气中的有害气体经过代谢转化为无害物质，并释放为代谢产物或溶解于细胞内外，从而达到废气净化的目的。

生物脱除主要适用于高浓度有机废气、硫化氢、氨气等。

3. 生物降解：利用微生物体内的生物化学反应，将废气中的有机物分子分解为无害物质。

通过微生物体内酶的作用，有机物分子被分解为无害物质，例如二氧化碳和水，这些无害物质可以释放到废气中或通过生物体代谢排出。

生物降解适用于含有可生物降解有机物的废气治理。

生物法废气处理的工艺流程一般包括废气收集、生物反应器、废气处理和废气排放四个主要环节。

首先，废气收集是指通过管道、风机等设备将废气从生产源处收集起来，集中到废气处理系统中。

废气收集主要是为了提高废气处理系统对废气的利用率，确保废气处理效果。

然后，废气进入生物反应器，在生物反应器中进行生物转化和净化。

生物反应器一般分为厌氧反应器和好氧反应器两种。

厌氧反应器适用于处理含有硫化氢、氨气等有机废气，而好氧反应器适用于处理含有甲醛、苯、甲苯等有机废气。

接下来，经过生物反应器处理后的废气，进入废气处理设备进行后处理。

后处理主要包括废气的分离、过滤、清洗和脱湿等步骤，以进一步降低废气中有害气体的浓度，确保废气净化的效果。

生物法处理废气废气的生物处理是利用微生物的生命过程把废气中的气态污染物分解转化成少或甚至无害物质。

自然界中存在各种各样的微生物，几乎所有无机的和有机的污染物都能转化。

生物处理不需要再生和其他高级处理过程，与其他净化法相比，具有设备简单、能耗低、安全可靠、无二次污染等优点，但不能回收利用污染物质。

1.2.3.1基本原理在适宜的环境条件下，微生物不断吸收营养物质，并按照自己的代谢方式进行新陈代谢活动。

废气中生物处理正是利用微生物新陈代谢过程中需要营养物质这一特点，把废气中的有害物质转化成简单的无机物如二氧化碳、水，以及细胞物质等。

1.2.3.2微生物降解污染物的过程由于微生物将废气中的有害物质进行转化的过程在气相中难以进行，所以废气中气态污染物首先要经气相转移到液相或固体表面的液膜中的传质过程，然后污染物才在液相或固体表面被微生物吸附降解。

按照Ottengraf提出的生物膜理论，生物法净化处理工业废气一般要经历以下四个步骤（图1-1)。

1)废气中的污染物首先同水接触并溶解于水中（由气膜扩散进入液膜)；2)溶解于液膜中的污染物在浓度差的推动下进一步扩散到生物膜，进而被其中的微生物捕获并吸收；3)微生物将污染物转化为生物量、新陈代谢副产品或者C02、水等；4)生化反应产物002从生物膜表面脱附并反扩散进入气相本体，而1120则被保持在生物膜内。

气态污染物的生物处理过程也是人类对自然过程的强化和工程控制，其过程的速率取决于：①气相向液固相的传质速率（与污染物的理化性质和反应器的结构等因素有关);②能起降解作用的活性生物质量；③生物降解速率（与污染物的种类、生物生长环境条件、控制作用有关)。

表1-1列出了各种气态污染物的生物降解效果。

填料固液混合层图1-1生物法净化工业废气的传质降解模型表1-1微生物对各种气态污染物的生物降解效果化合物生物降解效果甲苯、二甲苯、甲醇、乙醇、丁醇、四氢呋喃、甲醛、乙醛、丁醛、三甲胺非常好苯、丙酮、乙酸乙酯、苯酚、二甲基硫、噻吩、甲基硫醇、二硫化碳、酰胺类、吡啶、乙腈、异腈类、氯酚好甲烷、戊烷、环己烷、乙醚、二氯甲烷较差1,1,1-三氯甲烷无乙炔，异丁烯酸甲酯、异氰酸酯、三氯乙烯、四氯乙烯不明1.2.3.3废气生物处理的微生物按照获取营养的方式不同，用于污染物生物降解的微生物有两大类：自养菌和异养菌。

工业废气生物净化法名词解释
生物处理法是利用由微生物、营养物和水组成的微生物吸收液处理有机废气,适合于去除可溶性有机废气。

吸收了废气的微生物混合液再进行好氧处理，去除液体中吸收的污染物，微生物的生命过程把废气中的气态污染物分解转化成少或甚至无害物质。

生物法处理废气的特点是，设备简单、能耗低、安全可靠、无二次污染等优点，但不能回收利用污染物质。

微生物降解污染物的过程
由于微生物将废气中的有害物质进行转化的过程在气相中难以
进行，所以废气中气态污染物首先要经气相转移到液相或固体表面的液膜中的传质过程，然后污染物才在液相或固体表面被微生物吸附降解。

生物法净化处理工业废气一般要经历以下四个步骤：
1)废气中的污染物首先同水接触并溶解于水中（由气膜扩散进入液膜)；
2)溶解于液膜中的污染物在浓度差的推动下进一步扩散到生物膜，进而被其中的微生物捕获并吸收；
3)微生物将污染物转化为生物量、新陈代谢副产品或者C02、水等；
4)生化反应产物002从生物膜表面脱附并反扩散进入气相本体，而1120则被保持在生物膜内。

综合以上所述，在废气成分符合使用生物降解的要求时，使用生物法处理废气确实能够相对的降低设备占用面积。

而废气处理是否能够达到预期标准，这里还需要废气的其他指标，比如废气浓度，废气风量，废气温度等。

生物法处理有机废气方法生物法处理有机废气方法生物法处理废气1.2.3.1基本原理在适宜的环境条件下，微生物不断吸收营养物质，并按照自己的代谢方式进行新陈代谢活动。

废气中生物处理正是利用微生物新陈代谢过程中需要营养物质这一特点，把废气中的有害物质转化成简单的无机物如二氧化碳、水，以及细胞物质等。

1.2.3.2微生物降解污染物的过程由于微生物将废气中的有害物质进行转化的过程在气相中难以进行，所以废气中气态污染物首先要经气相转移到液相或固体表面的液膜中的传质过程，然后污染物才在液相或固体表面被微生物吸附降解。

按照Ottengraf提出的生物膜理论，生物法净化处理工业废气一般要经历以下四个步骤（图1-1）。

1）废气中的污染物首先同水接触并溶解于水中（由气膜扩散进入液膜）；2）溶解于液膜中的污染物在浓度差的推动下进一步扩散到生物膜，进而被其中的微生物捕获并吸收；3）微生物将污染物转化为生物量、新陈代谢副产品或者C02、水等；4）生化反应产物002从生物膜表面脱附并反扩散进入气相本体，而1120则被保持在生物膜内。

气态污染物的生物处理过程也是人类对自然过程的强化和工程控制，其过程的速率取决于：①气相向液固相的传质速率（与污染物的理化性质和反应器的结构等因素有关）；②能起降解作用的活性生物质量；③生物降解速率（与污染物的种类、生物生长环境条件、控制作用有关）。

1.2.3.3废气生物处理的微生物按照获取营养的方式不同，用于污染物生物降解的微生物有两大类：自养菌和异养菌。

自养菌可以在无有机碳和氧的条件下，以光和氨、硫化氢、硫和铁离子等的氧化获得必要的能量，而生长所需的碳则由二氧化碳通过卡尔文循环提供，因此它特别适合于无机物的转化。

由于自养菌的能量转换过程缓慢，导致其生长速率也非常慢，其生物负荷不可能很大，因此对无机气态污染物采用生物处理方法比较困难，仅有少数工艺找到了适当种类的细菌，如采用硝化、反硝化及硫酸菌等去除浓度不太高的臭味气体硫化氢、氨等。

科技创新导报2013 NO.14Science and Technology Innovation Herald环境科学科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald1291 净化过程机理低浓度有机废气的生物净化法是一项近年来发展起来的废气污染治理新方法，与其相关的理论和应用技术目前仍处在不断改进和完善的过程中。

有机废气的生物净化过程实质上是利用微生物的生命活动将废气中有害物质转变成为简单的无机物及细胞质等的过程。

对于生物法净化处理工业废气的机理研究，虽然各国学者已经做了许多工作，但到目前为止还没有统一的理论。

一般认为生物法净化有机废气的实质是把废气从气相转移到液相或固相表面的液膜中，然后利用微生物降解液相或固相表面液膜中的污染物。

其净化步骤可用荷兰学者O t t e n g r a f 依据传统的气体吸收双膜理论提出的生物膜理论来解释，按照该吸收生物膜理论，生物法净化处理有机废气中的污染物一般要经过以下几个步骤：(1)废气中的有机污染物首先同水接触并溶解于水中（即由气膜扩散到液膜）。

(2)溶解（或混合）于液膜中的有机污染物成份在浓度差的推动下进一步扩散到生物膜，进而被其中的微生物捕获并吸收。

(3)进入微生物体内的有机污染物在其自身的代谢过程中被作为能源和营养物质被分解，经生物化学反应最终转化为无害的化合物（如CO 2、H 2O、N 2、S 和S O 42-等）。

(4)生化反应产物C O 2、N 2从生物膜表面脱附并反扩散进入气相本体，而S 和SO 42-随营养液排出。

2 填料上微生物的挂膜自然界中能够降解硫系恶臭气体的物质并便于工程应用的微生物主要有化能自养菌与化能异养菌。

自养菌世代周期长，生长缓慢，在工程应用上，自养菌不易获得大量生物体，难以操控，但自养硫杆菌属对硫系恶臭物质有较高的降解效率。

异养菌生长迅速、易于培养与挂膜，对其的操控也要相对容易得多，但其降解的比率（g -S /(细胞·h -1)却远低于硫杆菌属。

生物膜净水过程及原理
生物膜法又称固定膜法。

是与活性污泥法并列的一类废水好氧生物处理技术，是一种固定膜法，是土壤自净过程的人工化和强化。

主要去除废水中溶解性的和胶体状的有机污染物。

生物膜法是利用附着生长于某些固体物表面的微生物（即生物膜）进行有机污水处理的方法。

生物膜是由高度密集的好氧菌、厌氧菌、兼性菌、真菌、原生动物以及藻类等组成的生态系统，其附着的固体介质称为滤料或载体。

生物膜自滤料向外可分为厌氧层、好氧层、附着水层、运动水层。

生物膜法的原理是，生物膜首先吸附附着水层有机物，由好氧层的好氧菌将其分解，再进入厌气层进行厌氧分解，流动水层则将老化的生物膜冲掉以生长新的生物膜，如此往复以达到净化污水的目的。

废水中微生物沿固体（可称载体）表面生长的生物处理方法的统称。

因微生物群体沿固体表面生长成粘膜状，故名。

废水和生物膜接触时，污染物从水中转移到膜上，从而得到处理。

其基本机理见水的生物处理法。

生物膜法的典型流程中的生物器可以是生物滤池、生物转盘、曝气生物滤池或厌氧生物滤池。

前三种用于需氧生物处理过程，后一种用于厌氧过程。

最早出现的生物膜法生物器是间歇砂滤池和接触滤池（满盛碎块的水池）。

它们的运行都是间歇的，过滤-休闲或充水-接触-放水-休闲，构成一个工作周期。

它们是污水灌溉的发展，是以土壤自净现象为基础的。

接着就出现了连续运行的生物滤池。

生物法有机废气处理的工艺及设计生物法有机废气处理是一种利用生物技术处理有机废气的方法，广泛应用于化工、制药、食品加工、冶金等产业中。

其工艺包括生物氧化和生物吸附两种主要方式，设计时需要考虑废气成分、浓度、温度、湿度等因素。

下面将详细介绍生物法有机废气处理的工艺及设计。

生物氧化是将有机废气中的有机物通过微生物代谢氧化成无害的无机物的过程。

生物氧化反应需要提供合适的基质、温度、pH值和氧气等条件。

常见的生物氧化反应有好氧生物氧化和厌氧生物氧化。

好氧生物氧化是利用好氧微生物将有机物氧化成CO2和H2O的过程。

该过程需要提供充足的氧气，通常通过喷淋式、曝气式或百叶窗式氧气供给设备实现。

为了提高反应效率，常规反应器可采用活性污泥法、固定膜生物反应器或曝气沟反应器等工艺。

厌氧生物氧化是利用厌氧微生物在缺氧的环境下将有机物转化为甲烷和CO2的过程。

通常采用厌氧反应器进行反应，如厌氧污泥床反应器、厌氧滤池反应器等。

为了保持缺氧环境，反应器内可设计适当的封闭系统，并提供适量的供给碳源和营养物质。

生物吸附是利用生物颗粒或生物膜表面的活性微生物吸附有机气体分子的工艺。

生物吸附通常包括干法吸附和湿法吸附两种方式。

干法吸附是将有机气体在生物颗粒表面吸附后进行降解，适用于有机气体浓度较低的情况。

常用的干法吸附包括生物填料层、生物滤床和生物棉等，其中生物填料层是将生物颗粒填充在填料层中，通过填料层内的空隙和微生物颗粒表面的吸附作用实现废气处理。

湿法吸附是将废气通过湿润的微生物颗粒或生物膜表面，通过微生物的吸附和生物膜的生物降解作用将有机物转化成无害物质。

常用的湿法吸附包括湿式生物过滤器、生物湿润床和生物液滴沉滤塔等。

在设计生物法有机废气处理系统时，首先需要了解废气的成分、浓度、温度、湿度等参数。

根据不同的有机物特性选择合适的生物处理方式，同时考虑处理效率、设备可靠性、运行成本和维护成本等因素。

设备的设计要合理布置反应器、吸附剂和辅助设备，确保废气与生物颗粒或生物膜充分接触，同时提供充足的氧气、碳源和营养物质。

第七章有机废气的微生物处理技术重点难点：1.介绍三种有机废气的微生物处理方法；2.微生物脱硫机理；3.烟气脱硝机理。

7.1有机废气的微生物处理技术7.1.1有机废气的微生物处理原理微生物法净化有机废气需经历三个步骤：（1）有机废气成分首先同水接触并溶于水中（即由气相扩散进入液相）；（2）溶解于液相中的有机成分在浓度差的推动下，进一步扩散至介质周围的生物膜，进而被其中的微生物捕捉并吸收；（3）进入微生物体内的有机污染物在其自身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为无害的化合物。

7.1.2有机废气的微生物处理工艺有机废气的微生物处理方法包括生物过滤法、生物滴滤法、生物吸收法和生物洗涤法等。

1．生物过滤法废气处理工艺利用含有微生物的固体颗粒吸收废气中的污染物，然后微生物再将其转化为无害物质，常用的工艺设备包括土壤滤池、堆肥滤池和微生物过滤箱。

生物滤池中，有孔的介质通过进气的湿度调节器和偶尔的喷淋而保持潮湿。

生物过滤法包括：土壤滤池、堆肥滤池、微生物过滤箱。

（1）土壤滤池构造：采用特制的颗粒化土壤作为填料，由气体分配层和土壤滤层两部分组成。

气体分配层下层铺设粗石子、细石子或轻质陶粒等，上部由黄砂或细粒组成；土壤滤层由粘土、含有机质沃土堆肥、细砂土和粗砂按一定比例混合的配料组成。

影响因素：温度、湿度、pH值及土壤中的营养成分。

应用：土壤滤池已用于肉类加工厂、动物饲养场、堆肥场等产生恶臭废气的处理，这类废气的主要特点是带有强烈的臭味，这种臭味是有一种或多种有机成分引起的，而这些有机成分在废气中的浓度并不高。

优缺点：土壤滤池具有投资小、抗冲击能力强、无二次污染等优点，但是该处理方法占地面积大、卫生条件差。

（2）堆肥滤池工作原理：将畜粪、城市垃圾、污水处理厂的污泥等有机废弃物经好氧发酵、热处理后作为填料。

有机废物经稳定化作用后形成的堆肥是一种高达50~80%腐殖质含量的疏松物质，空隙率高、比表面积大，其中含有大量可降解有机气体的微生物。

生物法除工业废气、生物法治理有机废气，我们不难从字面上理解，就是废气的生物处理是利用微生物的生命过程把废气中的气态污染物分解转化成少或甚至无害物质。

国内在生物法去除气态污染物的研究方面尚处于起步阶段，可以预见生物处理技术在大气污染控制领域具有广阔的应用前景。

生物化学法处理有机废气时一般要经历一下几个步骤：（1）废气中的有机污染物首先与水接触并溶解于水中（即由气膜扩散至液膜）；（2）溶解于液膜中的有机污染物在浓度差的推动下进一步扩散到生物膜，进而被其中的微生物捕获并吸收；（3）进入微生物体内的有机污染物在其自身的代谢过程中被作为能源和营养物质而被分解，经生物化学反应最终转化为无害的化合物。

生物滴滤床生物滴滤池与生物滤池的结构相似，不同之处在于其顶部设有喷淋装置。

生物滴滤床使用的是粗碎石、塑料蜂窝状填料、塑料波纹板填料、陶瓷、不锈钢拉西环、树皮、活性炭纤维、微孔硅胶等一类不具吸附性的填料，填料的表面是微生物形成的几毫米厚的生物膜。

废气通过滴滤池时，废气中的污染物被微生物降解，生物滴滤池在营养供给和微生物生长环境的调节方面具有优势，可承受比生物滤池更大的污染负荷，同时具有很大的缓冲能力，操作条件也易于控制，可通过调节循环液的pH，加入K2HPO4、NH4NO3等物质得以实现。

生物洗涤塔生物洗涤塔通常由一个装有填料的洗涤器和一个具有活性污泥的生物反应器构成。

洗涤器里的喷淋装置将循环液逆着气流喷洒，使废气中的污染物与填料表面的水接触，被水吸收而转入液相，从而实现质量传递过程。

吸收了废气组分的洗涤液，流入活性污泥池中，通入空气充氧后再生，被吸收的气态污染物通过微生物氧化作用，被活性污泥悬浮液从液相中除去，生物洗涤塔工艺中的液相是流动的，这有利于控制反应条件，便于添加营养液、缓冲剂和更换液体，除去多余的产物。

不同成分、浓度及气量的气态污染物各有其有效的生物净化系统。

生物洗涤塔适宜于处理净化气量较小、浓度大、易溶且生物代谢速率较低的废气；对于气量大、浓度低的废气可采用生物过滤床；而对于负荷较高以及污染物降解后会生成酸性物质的则以生物滴滤床为好。

A171-有机废气(VOCs)处理生物滴滤塔1工艺流程生物滴滤塔处理有机废气的工艺流程如图所示.生物滴滤塔示意图生物滴滤塔主体为一填充塔,内有一层或多层填料,填料表面是由微生物区系形成的几毫米厚的生物膜.含可溶性无机营养液的液体从塔上方均匀地喷洒在填料上,液体自上向下流动,然后由塔底排出并循环利用.有机废气由塔底进入生物滴滤塔,在上升的过程中与润湿的生物膜接触而被净化,净化后的气体由塔顶排出.2填料与工艺条件生物滴滤塔使用的填料多为粗碎石、塑料、陶瓷等,填料表面形成几毫米厚的生物膜,填料比表面积一般为100～300m2/m3.这既为气体提供了大量的空间,又可使气体对填料层造成的压力以及由微生物生长和生物膜疏松引起的空间堵塞的危险性降到了最低限度.生物滴滤塔还有一个生物滤池不具备的优点就是其反应条件易于控制,通过调节循环液的pH、温度,即可控制反应器的pH和温度,因此,在处理卤代烃、含硫、含氮等通过微生物降解会产生酸性代谢产物及产能较大的污染物时,生物滴滤塔较生物滤池更有效.3动力学模型生物滴滤塔入口有机气体浓度与去除量的关系是:有机气体浓度在0～A时,其去除量随浓度增加而增加,基本为一条直线;当有机气体浓度>A以后,去除量不再随浓度增加而变化,而是基本趋于稳定.A点称为生物膜净化有机气体的临界浓度.入口气体浓度小于临界浓度时,生物滴滤塔内的微生物能有效地降解有机物,进来多少几乎就能降解多少;但当入口浓度大于临界浓度时,塔里的生物膜很快被有机气体饱和,生化去除量趋于平稳.有机气体浓度<A时,其在生物膜上的降解为一级生化反应过程,其反应速率方程可以表示为ra=K1a×S1,式中,ra为表面反应速率,K1a为一级表面反应速度常数,S1为液相气体浓度.当气体浓度>A时,气体降解过程为零级反应过程.利用无因次准数M的值来比较化学反应速率与传质速率在液膜中的相对大小,并进而判断化学反应的动力学类型,其计算公式为M=(D×k1)/kL2,式中: D为气体在液相的扩散系数(m2/s);k1为一级反应速率常数(1/s);kL为物理吸收的液膜传质系数(m/s).经计算,对于一般的有机气体,其Mµ1,这说明,有机气体在生物膜上的生化降解反应为瞬时快速化学反应,即微生物对有机气体的降解反应速率远远超过有机气体在液膜中的扩散速率,扩散到液膜内的气体能被微生物迅速生化降解反应完毕.根据化学工程原理,可以判定这一生化净化过程属于传质控制过程.由于是传质控制过程,则有机气体的净化过程速率主要取决于传质速率的大小.因此,凡是能强化气体在气、液相传质的措施均可强化这一生物净化过程.。

生物法处理有机废气(超详细)生物法处理废气废气的生物处理是利用微生物的生命过程把废气中的气态污染物分解转化成少或甚至无害物质。

自然界中存在各种各样的微生物，几乎所有无机的和有机的污染物都能转化。

生物处理不需要再生和其他高级处理过程，与其他净化法相比，具有设备简单、能耗低、安全可靠、无二次污染等优点，但不能回收利用污染物质。

1.2.3.1基本原理在适宜的环境条件下，微生物不断吸收营养物质，并按照自己的代谢方式进行新陈代谢活动。

废气中生物处理正是利用微生物新陈代谢过程中需要营养物质这一特点，把废气中的有害物质转化成简单的无机物如二氧化碳、水，以及细胞物质等。

1.2.3.2微生物降解污染物的过程由于微生物将废气中的有害物质进行转化的过程在气相中难以进行，所以废气中气态污染物首先要经气相转移到液相或固体表面的液膜中的传质过程，然后污染物才在液相或固体表面被微生物吸附降解。

按照Ottengraf提出的生物膜理论，生物法净化处理工业废气一般要经历以下四个步骤（图1-1)。

1)废气中的污染物首先同水接触并溶解于水中（由气膜扩散进入液膜)；2)溶解于液膜中的污染物在浓度差的推动下进一步扩散到生物膜，进而被其中的微生物捕获并吸收；3)微生物将污染物转化为生物量、新陈代谢副产品或者C02、水等；4)生化反应产物002从生物膜表面脱附并反扩散进入气相本体，而1120则被保持在生物膜内。

气态污染物的生物处理过程也是人类对自然过程的强化和工程控制，其过程的速率取决于：①气相向液固相的传质速率（与污染物的理化性质和反应器的结构等因素有关);②能起降解作用的活性生物质量；③生物降解速率（与污染物的种类、生物生长环境条件、控制作用有关)。

表1-1列出了各种气态污染物的生物降解效果。

按照获取营养的方式不同，用于污染物生物降解的微生物有两大类：自养菌和异养菌。

自养菌可以在无有机碳和氧的条件下，以光和氨、硫化氢、硫和铁离子等的氧化获得必要的能量，而生长所需的碳则由二氧化碳通过卡尔文循环提供，因此它特别适合于无机物的转化。