淺談惡臭污染物的生物處理技術

劉寶玉 楊華軍 張欣 王振

（天津創業環保集團股份有限公司 天津 300381天津凱英科技發展股份有限公司 天津 300381）

引言

隨著工業的迅速發展，大量污染物被排放到大氣中，造成嚴重的環境污染，影響人們的正常生活和身體健康，投訴率一直居高不下，因此惡臭氣體的治理迫在眉睫。惡臭廢氣的來源比較廣泛，如石油化工、制藥、紡織印染、造紙、食品加工、畜牧養殖和污水處理廠等。與常規的物理、化學方法相比，生物處理技術具有成本低廉、操作簡便、清潔、無二次污染等特點，其優點主要是不使用對環境有害的化合物，而是利用微生物來降解惡臭化合物，因而應用廣泛。本文概述了三種傳統的生物處理技術和幾種新型生物處理技術，闡述了各自的處理特征、使用范圍以及優缺點。

1 傳統生物處理技術[1]

1.1 生物濾池法

通常惡臭氣體先通過預濕度裝置再進入裝有填料的生物濾池，填料通常為土壤、堆肥、木料、泥炭/煤、樹皮或者礦石等。氣體通過液相被附著在填料表面的生物膜中的微生物吸附、吸收，通過生化反應分解為無害的小分子物質，凈化后的氣體經排放口排出。該技術操作簡便，啟動方便、無需額外添加營養物質、投資運行成本低等。但是填料使用壽命短、易堵塞，反應條件控制難，在氣體濃度發生波動時，適應能力差，設備占地面積大等。生物濾池適合處理流量大，含硫化氫濃度低的廢氣，處理目標惡臭化合物的濃度〈1g/m3亨利系數〈10。

1.2 生物洗滌法

生物洗滌法即活性污泥洗滌裝置法，由洗滌塔和生物反應器兩部分組成，洗滌塔內填裝惰性填料，負責氣體的傳質；生物反應器是活性污泥處理系統，進行生物降解反應。惡臭氣體首先從洗滌塔底部進入，與填料上的微生物和從塔頂上面噴淋下來的生化反應池中的泥水混合物進行傳質吸附、吸收，其中部分化合物在洗滌塔被降解，大部分化合物隨液相進入生化反應器，通過活性污泥的代謝作用降解，凈化后的氣體從洗滌塔頂排出。該技術反應條件控制簡單，填料不宜堵塞，壓降低。但是設備多，需額外添加營養物質，投資、運維成本高等。該法適合處理流量大、污染物水溶性大的高濃度惡臭氣體的處理，如H2S、NH3等，處理目標惡臭化合物的濃度〈5g/m3亨利系數〈0.01。

1.3 生物滴濾法

生物滴濾法是一種介于生物濾池和生物洗滌之間的惡臭氣體處理方法。首先氣體無需加濕直接從底部進入裝滿惰性填料的塔體，循環水不斷地從填料上方噴灑，廢氣被填料表面的生物膜吸收，進而被膜內的微生物降解，達到凈化氣體的目的。所用填料一般是陶粒、珍珠巖、活性炭、聚氨酯和聚乙烯等，填料不含微生物和營養物質，只起到微生物載體的作用，需要接種微生物和添加營養物。該法設備少、微生物生長條件容易調節、填料空隙率高、使用壽命長、不宜堵塞等。但需外加營養物質，運行成本較生物濾池高，啟動過程復雜。適合處理含鹵化物、硫化物和含氮化合物的惡臭氣體，處理目標惡臭化合物的濃度〈0.5g/m3亨利系數〈1。

2 新型生物處理技術

近年來，針對不同化合物的特征開發了一些除臭新技術，膜生物反應器、真菌生物反應器以及雙液相生物反應器可用于疏水性物質的去除，針對污染物組分復雜、負荷多變的廢氣開發了細菌－真菌復合式生物反應器及物化-生物組合反應器。

2.1 膜生物反應器[2]

膜生物反應器是一種新型的用于微生物固定化的廢氣處理技術。主體是由并聯的中空纖維膜管構成，微生物生長在中空纖維膜管間的液相，并有營養液噴淋，惡臭氣體從管內通過時，通過膜擴散到液相，并被微生物降解。該技術氣液接觸面積大，處理效率高等，但是膜易堵塞，造價昂貴，長期運行不穩定等。目前未大規模應用于工程中。

2.2 真菌生物反應器[3]

真菌生物反應器是利用真菌降解惡臭污染物，真菌適合在濕度低、偏酸性的環境中生長，其菌絲體增大了與周圍環境的接觸面積，對于疏水性或水溶性很差的污染物的降解效率高于細菌。與普通的細菌生物反應器相比，凈化能力強，與底物的接觸面積大，耐低pH，所需營養有限，運維費用低等。但易堵塞，一些真菌具有潛在的致病性，代謝底物有限等。

2.3 雙液相生物反應器

雙液相生物反應器是一種可高效去除疏水性、難降解有機廢氣的新型生物處理裝置，包含水相和非水相，疏水性廢氣進入裝置后首先快速溶于非水相中，使氣相中的有機污染物得到凈化，再通過液液傳質擴散到水相中，并進入生物膜被微生物降解為水和CO2等小分子無機物或者轉為自身的細胞組織。該技術提高了疏水性污染物的生物降解效率，但能耗高。

2.4 細菌-真菌復合式生物除臭反應器[5]

由于不同微生物具有降解不同化合物的能力，實際廢氣中成分復雜，因此降解所需的微生物也不同。一般細菌生存于濕度高、pH值為7-8的環境，可降解水溶性較好的污染物，而真菌則適于濕度低、pH值為3-5的環境中，對于疏水性化合物的降解效率高。因此，細菌-真菌復合式生物反應器就是在反應器不同的區域分別接種細菌和真菌以去除廢氣中不同類型的污染物，達到凈化目的。

2.5 物化-生物組合技術

微生物降解惡臭污染物時需要一定的氣體停留時間和生物量，生物降解緩慢的化合物的去除效率較低。在實際的工業生產中也會出現污染物負荷突然升高的現象，也會導致污染物不能及時降解，排氣口氣體超標。通過將物化技術和生物技術相結合，可充分發揮各自的優勢，可以有效去除不用類型的惡臭氣體，提高系統的耐沖擊性。該技術去除效率高、耐沖擊能力強、結構緊湊、占地面積小等，但是反應條件不易操作，啟動復雜，投資、運行和維護成本高。

結語

目前，惡臭氣體污染問題比較嚴重，其生物處理技術已經將近百年歷史，并且廣泛用于污水處理廠、垃圾廠、養殖等產生的惡臭氣體的處理。隨著科學技術的發展，生物處理技術的類型不斷增加，根據惡臭化合物的特征選擇適合的生物反應器，有助于提升惡臭氣體的處理效率。在環保和技術經濟共贏的情況下，如何保證生物處理工藝的長期高效穩定運行是研究的熱點，以便開發高效、經濟、環保的惡臭生物處理技術。