关于生物处理技术控制VOCs的研究进展

李 辉

(丽水市环境监测中心站，丽水 323000)



关于生物处理技术控制VOCs的研究进展

李 辉

(丽水市环境监测中心站，丽水 323000)

大气污染治理已成为当下研究的热点，本文主要探讨分析了VOCs的生物控制技术，包括生物过滤法、生物洗涤法、生物滴滤法，并对其研究进展进行综合阐述。

VOCs；生物控制技术；研究进展

VOCs生物控制技术相比物理技术、物理化学技术有较为明显的优势，其优点主要有一次性投资成本低、处理效果明显、操作方便、无其他二次污染等等。生物控制技术首先在国外得到广泛使用。德国78%的有机恶臭废气处理设施都采用了生物处理技术，表明该技术是 VOCs 处理中一类较为常用的技术[1]。采用生物技术治理有机废气的主要原理就是通过微生物的新陈代谢、吸收降解的过程，将VOCs 中可利用的有机成分作为其维持生命所需要的碳源，并将其转为无机成分，从而实现污染物的消耗和转化，真正实现变废为宝、无二次污染。

1 常规VOCs生物处理技术

1.1 生物过滤法

生物滤池较其他生物法早出现，大约在 1950s。废气通过装有填料的生物滤池底部进入，随后在上升的过程中，与填料上的微生物接触反应后，进一步被吸附降解分解成小分子物质，最终走塔顶排出尾气，该处理方法具有运行简单、气液之间的接触面积大、运成本低等优点。有大量学者研究了生物滤池在短期停运和瞬时启动操作下的去除效果，但连续运行的报道较少。

1.2 生物洗涤法

生物洗涤法通常是由喷淋系统、吸收系统以及反应器系统组成。吸收系统内可以填充填料也可以不装填料；反应器是主要用来培养微生物，随后通过喷淋系统产生的循环液与系统内的废气进行逆向接触反应，从而达到吸收VOCs的目的。在循环的过程中，废气被反应器内或者吸收系统填料上的微生物吸附降解。洗涤法的反应条件(如污泥浓度、溶解氧、污泥驯化、营养液的投加量、投加时间、 pH值)便于控制，操作比较方便，保证微生物在最佳条件下发挥作用。有相关实践经验证明，要使生物洗涤法达到较好的处理效果，其反应器内的污泥浓度应该控制在5000～10000mg/L、进气量应小于20m3/h。目前生物洗涤法处理有机废气的研究较少，在H2S等无机气体处理领域较多，日本有学者研究了生物洗涤池对废气、废水联合处理，效果较理想。

1.3 生物滴滤法

生物滴滤法处理废气是一种介于生物洗涤法和生物过滤法之间处理技术。生物滴滤池的反应装置只有一个，装置内填充填料，填料上附着有微生物，循环水连续喷淋在填料表面，保持一定的湿度为微生物提供适宜的生长环境。VOCs从池底通入后，在通过填料的过程中被微生物吸附降解。与洗涤法不同的是，生物滴滤池的微生物相是固定的，液相是流动的，适宜于微生物的长期生存。若生物滴滤池的填料比表面积较小时，VOCs与微生物接触面积就相对较小，不适宜处理水溶性较差的有机废气。生物滴滤池较生物滤池反应条件更加容易控制，生物滴滤池可以提供适宜于微生物生长的条件包括温度、pH、湿度、营养物质等。生物滴滤池处理VOCs效果的决定性因素就是微生物的数量和活性，当处理入气负荷较大的VOCs时，可以提高微生物数量或者提供适宜的微生物生长环境来提高去除效率[2]。

2 生物滴滤法研究进展

近几年，生物滴滤池处理工艺在中国风靡，人们都意识到了生物滴滤池带给企业的环境效益和经济效益，因此有很多学者开始对生物滴滤池进行了研究，基本停留在小试试验阶段，大型的实际应用还不是很多。因实验条件限制，目前的研究主要集中在单一气体的研究，对于多组分气体的研究相对较少。因此多组分VOCs的研究更加适宜工业应用，是以后研究的又一大发展方向。目前的研究方向主要集中在：工艺性能、填料选择、微生物及驯化、操作方式以及组合工艺等的研究上。

2.1 工艺性能研究

在国内外学者的研究中，生物滴滤系统的处理效率指标主要有：生化降解量和污染物去除率。现有研究主要考察了工艺参数、填料特性、微生物种类等对VOCs净化性能的影响。国外对生物滴滤器净化有机废气的研究起始于上世纪90年代初，研究处理对象有易降解的有机物，如二氯甲烷、丙酮、甲醇。西班牙学者Prado等人研究了生物滴滤池净化甲醇和甲醛混合废气的效果，发现甲醛和甲醇的生化去除量分别为101g/(m3·h)和552g/(m3·h)。Seignez等人采用氯苯作为目标污染物对生物滴滤池进行了研究，稳定运行3个月后，去除率达95%以上[3]。

我国在关于生物滴滤池处理有机废气的研究起步较晚，主要始于九十年代初期。昆明理工大学孙佩石等比较系统地对生物膜填料塔净化甲苯废气进行了初步研究，生物膜填料塔对甲苯的去除率达到80%以上，最大生化去除能力可达157.13g/(m3·h)。目前为止，生物滴滤池处理有机废气的工程应用只是停留在小试、中试实验上，大规模工业应用还未普及。

2.2 填料选择

填料的选择对生物滴滤池的性能影响较大，适宜的填料可以为微生物提供良好的生长环境，微生物生长较好时，其净化效果也会很好。因此，填料间接影响着净化效果。在填料的选择上，应该着重考虑填料的比表面积、对微生物的附着性、机械强度、是否容易堵塞、化学性质和市场价格等方面。生物滴滤池内的填料最主要的功能就是为大气污染物提供在气-液或者气-生物两相之间的反应过程所需要的载体场所，对于比表面积大且孔隙率比较高的生物填料来说，其所对用的单位体积微生物的生长量比较多，微生物的量的多少又影响着整个系统的压降，压降增大说明填料发生了堵塞，应当采取反冲洗，操作较难相对繁琐。因此，对于填料的选择，需要根据实际情况综合考虑。魏在山等人研究发现，以轻质陶块为填料的生物滴滤池对甲苯的净化效率达98%，净化性能优于不锈钢环为填料的生物滴滤池。

2.3 微生物选择

微生物在生物滴滤池内起着重要的作用，微生物的好坏(数量、种类以及活性)直接影响着整个系统的去除效果。微生物中也会有少量的真菌，且真菌在去除能力上较细菌强。多数真菌大都属于气生一类，能够耐受强酸性或极度干燥的恶劣环境。因此，真菌微生物滴滤池的研究和开发也逐渐成为生物滴滤池技术研究中的一个热点。在多数的生物滴滤池内，微生物往往不是以单一种群的形式存在，而是具有一定的群落特征。因此，有些学者针对生物滴滤池中微生物群落及其代谢特性展开研究，并分析和揭示了生物滴滤池运行的机理和提高生物滴滤池运行性能的途径。

2.4 组合工艺

在实际的工业生产中，产生的VOCs气体成分较为复杂，理化性质各不相同，单一的处理工艺可能对多组分VOCs气体处理效果不明显，针对这一问题，国内外已有部分学者进行了多种不同处理方法的联合。国内有学者将生物滴滤和生物过滤联合起来，用于处理某汽车喷漆车间产生的VOCs，发现组合工艺废气中的污染物有较好的处理效果，但不同的污染组分在不同处理单元中的去除特性不同，其中亲水性的乙酸乙酯、乙酸丁酯、丁醇和丙酮在生物滴滤池中的去除效率较高，而疏水性的甲苯、二甲苯和甲基丙基甲酮主要在生物滤池中被去除。也有生物洗涤与生物滴滤组合的工艺，其处理VOCs效率达99.1%。目前对于生物滴滤池组合其他工艺处理有机废气的研究比较欠缺，这方面的应用研究具有更加广阔的前景。

[1]余关龙.生物滴滤器去除VOC的性能及其强化研究[D].湖南大学，2011.

[2]吴祖良，谢德援，陆豪，高翔，骆仲泱，岑可法.挥发性有机物处理新技术的研究[J].环境工程，2012，03：76-80.

[3]吴丹，李法云，陈晓阳，刘永慧，李霞，刘强.生物过滤法处理挥发性有机化合物研究进展[J].科技导报，2009，16：99-103.

Research on the Progress of VOCs Biological Treatment Control Technology

LI Hui

(Lishui Environmental Monitoring Centre，Lishui 323000)

Air pollution has become a hot topic of current research；this paper analyzed the main biological control technology of VOCs (including biological filtration，biological washing method，bio trickling filter)，and take comprehensive description of the research progress.

VOCs；biological control technology；research progress

李辉，本科，中级工程师，主要从事环境监测中，现场监测工作

X823

A

1673-288X(2016)06-0094-02

引用文献格式：李 辉.关于生物处理技术控制VOCs的研究进展[J].环境与可持续发展，2016，41(6)：94-95.