【正文】 向。惡臭廢氣的微生物處理早在1957年就在美國(guó)獲得專(zhuān)利，20世紀(jì)80年代在德國(guó)、日本、荷蘭等國(guó)家有相當(dāng)數(shù)量的工業(yè)規(guī)模的各類(lèi)生物凈化裝置投入運(yùn)行，至1990年在德國(guó)僅生物濾床便有500余座。廢氣生物反應(yīng)器處理結(jié)果表明，對(duì)于許多一般性的空氣污染物的控制可達(dá)到90％以上。今后，隨著生物脫臭技術(shù)及其各種相關(guān)研究的發(fā)展，以及各國(guó)對(duì)惡臭物質(zhì)更加嚴(yán)格的限制，生物脫臭法將會(huì)越來(lái)越普及。2 惡臭治理技術(shù)的機(jī)理和特點(diǎn)惡臭氣體和有機(jī)廢氣的處理是大氣污染控制的一個(gè)重要方面，并己引起各部門(mén)的重視而成為研究和治理的熱點(diǎn)。惡臭氣體的治理工藝可以采用物理、化學(xué)和生物的手段。以被處理物的歸屬進(jìn)行劃分，可以劃分為兩類(lèi)――移除和破壞。兩者主要不同在于，前者的惡臭收集物仍需進(jìn)一步處理，而后者已將惡臭轉(zhuǎn)化為CO2和水。 惡臭治理工藝移除破壞生物技術(shù)吸收濃縮洗滌催化燃燒生物濾池生物滴濾生物洗滌 惡臭治理工藝常規(guī)的惡臭治理技術(shù)主要包括吸收法、吸附法和燃燒法，雖然這些方法有不少優(yōu)點(diǎn)，但也存在某些不足。吸收法和吸附法一般都需要對(duì)吸收劑和吸附劑進(jìn)行再生，這既增加工藝的復(fù)雜性和設(shè)備的投資額，還使運(yùn)行操作變得復(fù)雜，而且由于還需補(bǔ)充大量的化學(xué)藥劑等，導(dǎo)致運(yùn)行費(fèi)用較高。燃燒法由于廢氣燃燒不完全而會(huì)產(chǎn)生有害的燃燒產(chǎn)物，若燃燒溫度過(guò)高，則會(huì)產(chǎn)生惡臭污染，另外，燃燒設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)還存在一定的安全隱患。、投資及運(yùn)行費(fèi)用對(duì)惡臭治理因素的影響。 不同處理工藝在不同惡臭源中的應(yīng)用惡臭源生物濾池生物滴濾熱氧化催化氧化洗滌介質(zhì)吸收化工企業(yè)++++++++++++++汽車(chē)制造++++++++++++++電子制造+++++++++++++油漆制造++++++++++++++印染+++++++++++++塑料制造+++++++++++++污水處理++++++++++動(dòng)物屠宰+++++++++注：+++表示應(yīng)用廣泛；++表示應(yīng)用性中等；+表示應(yīng)用較少生物濾池生物滴濾池生物洗滌塔濃縮洗滌、吸收介質(zhì)吸收催化燃燒運(yùn)行費(fèi)用投資費(fèi)用 投資及運(yùn)行費(fèi)用的對(duì)比，與其它處理工藝相比，生物法（尤其是生物濾池和生物滴濾池）具有應(yīng)用廣泛、可處理氣體流量范圍大、投資及運(yùn)行費(fèi)用少等優(yōu)點(diǎn)，因此成為各類(lèi)治理惡臭技術(shù)的特點(diǎn)。惡臭廢氣生物處理技術(shù)是一項(xiàng)新興的有效控制VOCs等污染物的技術(shù)，近年來(lái)有很大的發(fā)展，特別適用于處理大體積、低濃度的廢氣，以替代設(shè)備費(fèi)用昂貴、運(yùn)行維護(hù)困難、有二次污染等缺陷的空氣污染控制技術(shù)。其可用于控制化工、制藥、電鍍、噴漆、印刷等行業(yè)產(chǎn)生的有害污染物(hazardous air pollutants，HAPS)以及廢水處理廠、堆肥廠、垃圾填埋廠產(chǎn)生的惡臭(odour)等。同傳統(tǒng)的物化處理方法相比，生物法具有許多其他方法無(wú)可比擬的優(yōu)點(diǎn)。生物脫臭法可避免或減少二次污染。一般將硫系、碳系、氮系等各種惡臭成分，以及苯酚、氰等有毒成分氧化和分解成COH2O、H2SO4等物質(zhì)。生物處理的產(chǎn)物是微生物，很容易處理，而化學(xué)氧化法會(huì)產(chǎn)生氯和含氯產(chǎn)物，加熱法會(huì)產(chǎn)生氮氧化物等污染物，還需進(jìn)一步處理。生物脫臭法投資少，能耗低，運(yùn)行費(fèi)用低。生物脫臭是以臭成分作為生物體內(nèi)的能源，只要使微生物與惡臭成分相接觸，完成氧化和分解過(guò)程。在常溫常壓下進(jìn)行，處理的能量來(lái)自生物利用VOCs成分本身產(chǎn)生的能量，一般不需要加熱；不需投加額外的化學(xué)品；消耗的動(dòng)力只是污染氣體進(jìn)入處理系統(tǒng)時(shí)所耗的能量(正壓送風(fēng)或負(fù)壓引風(fēng))。與物理化學(xué)法相比，不僅可省能源和資源，而且處理成本也比較低廉。荷蘭建造的生物濾其總成本是每處理1000m3廢氣，～(1987年價(jià)格)。而采用吸附、吸收、氧化等傳統(tǒng)物化方法其總成是每處理1000m3廢氣，～10美元。生物脫臭法的脫臭效率高。只要控制適當(dāng)?shù)呢?fù)荷條件與氣接觸條件，就能達(dá)到極高的脫臭效率，對(duì)于一般的空氣污染物去除效率超過(guò)90％。生物脫臭裝置較為簡(jiǎn)單，只需設(shè)置諸如生物過(guò)濾器、曝氣槽、捕集器等裝置。生物脫臭法生成的剩余污泥少,這是因?yàn)榛钚晕勰喾摮粝?，其剩余污泥較少。 惡臭氣體物的生物轉(zhuǎn)化機(jī)理生物脫臭法是利用微生物的生物化學(xué)作用，使污染物分解，轉(zhuǎn)化為無(wú)害或少害的物質(zhì)。微生物利用有機(jī)物作為其生長(zhǎng)繁殖所需的基質(zhì)，通過(guò)不同的轉(zhuǎn)化途徑將大分子或結(jié)構(gòu)復(fù)雜的有機(jī)物經(jīng)異化作用最終氧化分解為簡(jiǎn)單的水、二氧化碳等無(wú)機(jī)物，同時(shí)經(jīng)同化作用并利用異化作用過(guò)程中產(chǎn)生的能量，使微生物的生物體得到增長(zhǎng)繁殖，為進(jìn)一步發(fā)揮其對(duì)有機(jī)物的處理能力創(chuàng)造有利的條件。污染物去除的實(shí)質(zhì)是有機(jī)底物作為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被微生物吸收、代謝及利用。這一過(guò)程是比較復(fù)雜的，它由物理、化學(xué)、物理化學(xué)以及生物化學(xué)反應(yīng)所組成。生物脫臭可以用式（21）表達(dá)。 惡臭物質(zhì)＋O2 細(xì)胞代謝物＋CO2＋H2O （21）。微生物有機(jī)物C、H、N、P、S、O及維生素等O2222同化（合成）微生物（C5H7NO2）ADP能ATPH2O、CONH4+、NO2－、NO3－、SO42－＋能量能量利用有機(jī)酸、醇、胺等內(nèi)源呼吸惡臭氣體成分不同，其分解產(chǎn)物不同，不同種類(lèi)的微生物，分解代謝的產(chǎn)物也不一樣。對(duì)于不含氮的有機(jī)物質(zhì)如苯酚、羧酸、甲醛等，其最終產(chǎn)物為二氧化碳和水；對(duì)于硫類(lèi)惡臭成分，在好氧條件下被氧化分解為硫酸根離子和硫；對(duì)于像胺類(lèi)這樣的含氮惡臭物質(zhì)經(jīng)氨化作用放出NH3，可被亞硝化細(xì)菌氧化為亞硝酸根離子，再進(jìn)一步被硝化細(xì)菌氧化為硝酸根離子。 凈化惡臭氣體的微生物類(lèi)型與特征生物處理的作用主體是具有特定功能的各種微生物，由于氧化分解惡臭，微生物細(xì)胞一方面獲得了生長(zhǎng)所需的能量，另一方面獲得細(xì)胞增殖所必需的細(xì)胞物質(zhì)，從而維持了細(xì)胞的正常生命活動(dòng)。微生物有其自身的新陳代謝，代謝活動(dòng)都是在酶的作用下進(jìn)行的，只有創(chuàng)造適宜的生存條件，使酶的機(jī)能得以充分發(fā)揮，微生物才能正常生長(zhǎng)，才能利用惡臭物質(zhì)作為生長(zhǎng)所需的能源、碳源和氮源等，因此，生物反應(yīng)器首先要確保微生物生存的基本條件。如環(huán)境中要有充足的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和溶解氧(對(duì)于好氧微生物來(lái)說(shuō))、適當(dāng)?shù)臏囟?、酸堿度及含水率等，同時(shí)，待降解的惡臭物質(zhì)必須有一定的水溶性和可生物降解性，惡臭氣體的溫度不應(yīng)大于50℃，并且不含有抑制關(guān)鍵微生物生長(zhǎng)的有害物質(zhì)。 凈化惡臭氣體的填料對(duì)于生物膜處理構(gòu)筑物而言，棲息在填料上的生物膜是凈化惡臭氣體的主體。生物膜的形成和生長(zhǎng)主要是依靠微生物在氣、液、固三相中借助于環(huán)境力(物理、化學(xué)及生物)的作用下，向載體填料表面?zhèn)鬟f，并以結(jié)合固定化的方法實(shí)現(xiàn)在載體表面的附著；同時(shí)通過(guò)吸附、吸收、利用和氧化廢氣中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)而實(shí)現(xiàn)其生長(zhǎng)。因此，生物膜法廢氣處理中，載體材料的性能直接影響生物膜的產(chǎn)生其生長(zhǎng)。根據(jù)載體材料的特性、所用處理方法及工藝類(lèi)型，使用和選擇合理的載體，對(duì)于快速、有效、穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)微生物的固定化是十分必要的。微生物在廢氣處理實(shí)際工程中應(yīng)用效果的優(yōu)劣，與所用的填料特性有密切關(guān)系。不同的填料具有不同的特性，適用于不同的場(chǎng)合。若選用填料不合理，則不僅難以達(dá)到既定的使用目標(biāo)，甚至可物處理過(guò)程失敗，會(huì)導(dǎo)致不必要的經(jīng)濟(jì)損失。因而，合理應(yīng)用是至關(guān)重要的。一般而言，選擇填料有以下要求：應(yīng)具有一定的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及耐腐蝕、耐摩擦的能力；應(yīng)具有較大的比表面積，可給微生物提供充分的附著及與污染氣體接觸的面積，提高生物量，從而盡可能地提高單位體積有機(jī)污染物降解量；應(yīng)具有較好的表面性質(zhì)，要有親水性，便于微生物和水的附著，通常表面粗糙的填料易掛膜，適合微生物生長(zhǎng)；應(yīng)具有足夠的空隙率供生物膜生長(zhǎng)，確保供氧充足，同時(shí)，防止反應(yīng)器中微生物快速增長(zhǎng)，引起堵塞和壓降升高，造成短流；無(wú)毒，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定；就地取材、價(jià)格合理。因此，在具體選擇和應(yīng)用過(guò)程中，應(yīng)著重考慮以下幾方面的基本原則： ( 1 ) 足夠的機(jī)械強(qiáng)度 填料必須具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度。惡臭廢氣生物處理過(guò)程中，氣流對(duì)填料的剪切作用有時(shí)是非常強(qiáng)烈的，它不僅直接作用于填料與微生物的固定化結(jié)合體本身，而且還可引起定化結(jié)合體之間的強(qiáng)烈摩擦。因而，要求作為載體使用的材料必頗具有足夠高的機(jī)械強(qiáng)度，以抵抗強(qiáng)烈的氣流剪切力的作用，防止鎮(zhèn)料運(yùn)動(dòng)、碰撞過(guò)程中破碎而損失其功能。若使用的填料機(jī)械強(qiáng)度不夠，一旦發(fā)生破碎，則不僅影響固定化微生物的數(shù)量，而且其直裝后果將是導(dǎo)致出氣濃度發(fā)生波動(dòng)，影響除臭效果。 ( 2 ) 優(yōu)良的穩(wěn)定性 由于生物反應(yīng)器中所發(fā)生的污染物轉(zhuǎn)化過(guò)涉及物理化學(xué)、生物化學(xué)及能量傳遞的錯(cuò)綜復(fù)雜的過(guò)程，其反應(yīng)過(guò)程所涉及的也是一個(gè)復(fù)雜的多元體系。因而，填料必須具備足夠舶穩(wěn)定性，減少或避免發(fā)生溶解或參與其中的各種反應(yīng)，導(dǎo)致自身的捎耗。填料的穩(wěn)定性主要包括生物穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性和熱力學(xué)穩(wěn)定等幾方面：首先，載體材料不能參與生物反應(yīng)過(guò)程，具有抗微生物腐蝕戒不可生物降解的特性；其次，載體材料必須是化學(xué)惰性的，具抵抗環(huán)境化學(xué)腐蝕的能力；第三，具有耐溫度變化的性能。廢生物處理中，其溫度一般在20～50℃范圍內(nèi)波動(dòng)，若載體缺良好的熱穩(wěn)定性，則有可能因其軟化或伸縮而影響微生物與載主體的結(jié)合程度。雖然土壤、堆肥等填料的穩(wěn)定性較差，但也應(yīng)具產(chǎn)一定的穩(wěn)定性，以避免填料損耗而導(dǎo)致頻繁更換，造成維護(hù)管困難。( 3 ) 無(wú)毒性或抑制性 顯而易見(jiàn)，作為用于固定微生物的載體材料，本身必須是無(wú)毒、無(wú)抑制作用的，這是選擇填料最基本的要求。這里所指的無(wú)毒、無(wú)抑制包括對(duì)人體和微生物兩個(gè)方面。( 4 ) 填料表面的帶電特性 眾所周知，在一般的環(huán)境條件下，微生物表面通常帶負(fù)電荷，因而可知，使用表面帶有正電荷的材料作為載體物質(zhì)，將有利于加速微生物在填料的固定化過(guò)程。( 5 ) 優(yōu)越的物理性狀 物理性狀包括載體的形態(tài)、空隙率、相對(duì)密度等。填料的形態(tài)直接與其比表面積有關(guān)。比表面積越大，則單位體積載體所能附著或固定的微生物量越多。而單個(gè)載體所占空間體積越大，則其比表面積越小。因而，為充分提高載體的比表面積，工程上多將載體制作成小尺度或薄片狀。需要指出的是，在考慮提高載體比表面積的同時(shí)，還必須考慮保證有效的傳質(zhì)及操作運(yùn)行的便捷等。根據(jù)高比表面積的原則，所制作的載體形態(tài)有多種，如顆粒狀、平板狀、波紋狀、管狀等。填料的空隙率也是直接決定其比表面積大小的重要因素。同時(shí)，空隙率大小也決定填料表面的粗糙程度，高的粗糙度利于微生物的附著，并利于提高其附著的強(qiáng)度，削弱氣流剪切作用的沖擊。載體的相對(duì)密度影響處理構(gòu)筑物的建設(shè)費(fèi)用及運(yùn)行能耗。若填料相對(duì)密度過(guò)大，則需要損耗更多的動(dòng)力，從而增加運(yùn)行成本，同時(shí)也將因過(guò)強(qiáng)的氣流剪切而影響微生物的固定。對(duì)于生物濾池等而言，若填料相對(duì)密度過(guò)大，將增加載體支撐結(jié)構(gòu)的建設(shè)費(fèi)用，影響處理設(shè)施向空間高度的發(fā)展。如傳統(tǒng)的碎石載體填料難以在塔式生物濾池中得到應(yīng)用。輕質(zhì)載體的研究和使用是生物膜處理工藝改進(jìn)和發(fā)展的關(guān)鍵。另外，除上述選擇載體材料的主要原則外，就地取材、價(jià)格合理也是必須加以考慮的。隨著環(huán)保產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，填料的數(shù)量急劇增加，分類(lèi)方法也多種多樣。如：按填料密度不同，可分為重質(zhì)埠料和輕質(zhì)填料；按填料獲取方法不同，可分為天然填料和人工合成填料；按硬度不同，可分為硬性、半軟性、軟性填料等。常用的填料有活性炭、陶海粒、各種塑料填料等。目前，在廢氣生物處理中常用的填料主要為芝無(wú)機(jī)和有機(jī)兩大類(lèi)。無(wú)機(jī)類(lèi)填料 無(wú)機(jī)類(lèi)填料主要有沙子、碳酸鹽類(lèi)、各種玻璃材料、沸石類(lèi)、陶瓷材料、碳纖維、礦渣、活性炭等。無(wú)機(jī)類(lèi)載體普遍具有機(jī)械強(qiáng)度相對(duì)較高的特點(diǎn)，且大多化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定可提供較大的比表面積，微生物主要以附著在其表面(結(jié)合固定化途徑)實(shí)現(xiàn)固定化，如形成生物膜等，但在特殊情形下也有以包裹附著的形式實(shí)現(xiàn)固定化的，如通過(guò)投加細(xì)顆粒無(wú)機(jī)載體填料作為核心進(jìn)行顆?；勰嗟呐囵B(yǎng)。但無(wú)機(jī)類(lèi)填料的密度較大，這使其在懸浮生物膜反應(yīng)器工藝中的應(yīng)用受到限制。 有機(jī)類(lèi)填料 從應(yīng)用現(xiàn)狀看，有機(jī)類(lèi)填料在生物法治理惡臭氣體方面應(yīng)用較多，如生物過(guò)濾法中多采用土壤、堆肥(生活垃圾、碎木屑、樹(shù)皮、樹(shù)葉、干草及谷殼等混合物)、聚丙烯小球、塑料環(huán)等活性及惰性材料。有機(jī)類(lèi)填料可根據(jù)處理工藝過(guò)程的需要，加工成各種形狀便一方面更好地滿足反應(yīng)器物理、生物特性的需要，另一方面盡可能地提高載體的比表面積。3 生物法凈化惡臭氣體的工藝原理及比較最初的生物過(guò)濾法采用的過(guò)濾介質(zhì)為土壤，隨后采用含微生物較高的堆肥等為介質(zhì)，近來(lái)又開(kāi)始采用工程材料如活性炭、陶粒為濾料進(jìn)行脫臭研究。因此根據(jù)濾料的不同，生物過(guò)濾法又可分壤脫臭法、堆肥脫臭法和生物濾池脫臭法等。目前主要的生物方法為土壤及堆肥法、生物過(guò)濾法、生物滴濾法以及生物洗滌法等。土壤法是較早出現(xiàn)的凈化惡臭氣體的方法之一，該法是以緩慢的速度(~)將臭氣通人46～60cm深度的土壤后，臭氣成分首先被土壤顆粒吸附或溶解于土壤水溶