生物過濾填料的開發(fā)進(jìn)展

金順利 陳步東

【摘?要】當(dāng)前，有機廢氣生物過濾凈化技術(shù)越來越受到人們的廣泛關(guān)注。生物濾池中的填料為微生物進(jìn)行生命活動提供場所，是生物過濾裝置的核心組成。本文介紹了生物過濾填料應(yīng)具有的特性及常用的生物過濾填料，提出了改善各類生物過濾填料性能的開發(fā)方向。

【關(guān)鍵詞】填料;生物過濾;有機廢氣;生物凈化

有機廢氣生物凈化技術(shù)具有處理費用低廉，操作過程對環(huán)境友好，不生成諸如NOx之類的副產(chǎn)物等優(yōu)點，已經(jīng)成為世界上工業(yè)廢氣凈化領(lǐng)域中的一項高新技術(shù)[1，2]。填料是生物凈化裝置的核心組成，它既是生物生長的支撐載體，又是氣液兩相的傳質(zhì)介質(zhì)，其性能直接影響到廢氣生物處理的效果。因此，深人研究填料的特性，開發(fā)更適合微生物生長的填料是十分必要的[3]。

1 生物濾池填料概述

生物過濾法處理有機廢氣是從土壤脫臭發(fā)展起來的。近幾年隨著研究的不斷深入，生物過濾法處理有機廢氣的應(yīng)用范圍在擴大，除含氯較多的有機物分子難生物降解外，一般的氣態(tài)污染物在生物過濾塔中的降解速率約為10～100 g.m3/h，對有機氣體去除率達(dá)到95%，對惡臭物質(zhì)的去除率達(dá)到99%[4]。

生物濾池中的填料是微生物進(jìn)行生命活動的場所，對處理效果有重要影響。為使生物過濾系統(tǒng)的微生物量大，通風(fēng)性能好，運行費用低。好的填料應(yīng)具備比表面積大，孔隙率高，易掛膜，質(zhì)量輕，保濕性能好等特性。生物濾池中填料的氣/液比表面積在300～1 000 m2/m3 [5～7]。

2 常用生物濾池填料

2.1 土壤填料

以土壤為填料的生物過濾，是最原始也是最早的生物脫臭法。土壤是微生物最良好的天然培養(yǎng)基，它具有微生物生命活動所需要的各種條件。

采用土壤濾料處理有機廢氣具有投資小，抗沖擊能力強，可處理高濃度的廢氣，無二次污染等優(yōu)點;不足是具有較低的氣體承載率，需要防止土壤成分在低pH條件下和顆粒物結(jié)合，易短流和阻塞濾池，占地面積大，衛(wèi)生條件差[8，9]。

為改善土壤填料的性能，可以將土壤和腐木塊、煤渣、脫水污泥、泥炭塊、樹皮及石灰石等按適當(dāng)比例混合。土壤中混入腐木塊（泥炭塊）及煤渣，既可避免土壤壓實，還能夠增加微生物反應(yīng)的表面積，適應(yīng)較大的污染物沖擊負(fù)荷;脫水污泥及樹皮，含有各種微生物，還具有保持水分和養(yǎng)分的能力;生物濾床系統(tǒng)長期使用后，有毒物質(zhì)會不斷積累，發(fā)生酸化，影響微生物生長，應(yīng)及時加入石灰，調(diào)整pH值或更換介質(zhì)，以利于提高系統(tǒng)對酸的緩沖能力[10]。

2.2 堆 肥

堆肥是以畜糞、城市垃圾、污水處理廠的污泥等有機廢棄物為原料，經(jīng)好氧發(fā)酵、熱處理后制成的生物活性填料。堆肥是一種高達(dá)50%～80%腐殖質(zhì)含量的疏松物質(zhì)，空隙率高，比表面積大，其中含有大量可降解惡臭氣體的微生物。存在的不足是可能有惡臭從不成熟和不透氣的堆肥中釋放出來，填料壽命較短，壓降高，易堵塞，含有重金屬，床層易崩塌[9]。

2.3 泥 炭

泥炭是煤化程度最低的煤，含有大量的有機質(zhì)，具有比表面積大、保濕性好、壓降低、易進(jìn)行生物掛膜等特點，能夠為微生物提供良好的棲息環(huán)境，而且價格便宜容易得到。泥炭生物填料主要缺陷是骨架較為松軟，易沉積，在整體裝填的形式下，積水現(xiàn)象較為嚴(yán)重，導(dǎo)致了床層壓降升高。

2.4 木 屑

木屑是一種常見的林業(yè)副產(chǎn)品，便宜易得，具有較好的通透性和保濕性。在生物過濾床中木屑同時作為真菌微生物的碳源和附著生長的載體，對H2S也有很強的吸附能力。木屑填料存在的問題是使用壽命較短，使用了2年后，部分木片和樹皮腐爛，填料層發(fā)生板結(jié)和塌陷，導(dǎo)致濾池內(nèi)的壓力損失升高，能耗增大。另外，腐爛的填料散發(fā)出臭味，加重了污染。

2.4 活性炭

活性炭填料是一種新型填料，具有吸附容量大、吸附速度快、吸附效率高、易脫附再生等優(yōu)點的微觀結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，具有巨大的表面資源。活性炭有很強的持水能力和吸附能力，抗沖擊性較強，系統(tǒng)啟動快。然而活性炭顆粒粒徑小，降低了填料堆積后的空隙率，生物增量的彈性范圍較窄，在高濃度、大氣量情況下較容易發(fā)生堵塞。

2.5 合成填料

各種各樣的合成材料也被作為生物濾池的填料。已經(jīng)被報道的有聚氨酯泡沫塑料、聚丙烯纖維、硅藻土、陶粒、火山巖、聚乙烯醇/泥炭復(fù)合小球、有粉狀活性碳涂層的聚苯乙烯、玻璃絲或其他的纖維材料等。但必須首先接種到土壤、堆肥或活性污泥中，促使微生物群落發(fā)展。合成材料含有的營養(yǎng)物質(zhì)少，需要添加額外的化學(xué)成分和養(yǎng)分。明顯的優(yōu)勢是能被做成統(tǒng)一的顆粒尺寸，更具有多孔結(jié)構(gòu)，良好的吸水性保證系統(tǒng)在偶爾干燥時也不會造成損壞[11，12]。

3 生物填料開發(fā)方向

填料是生物處理技術(shù)的重要組成部分，深人研究生物過濾填料的特性，開發(fā)更適合微生物生長的填料是十分必要的。

生物濾池中填料的發(fā)展，從土壤、堆肥、最后到泥炭、改型硅藻土、聚乙烯纖維、粘土陶粒，其趨勢是逐漸弱化自然影響因素，而強化人工控制過程，而在這個過程中填料的改進(jìn)原則是增加填料比表面積和親水性，提高單位體積的生物容量，加大填料的空隙率，增加填料強度并減輕質(zhì)量，防止壓實和出現(xiàn)氣體短流，耐酸堿、耐腐蝕、抗老化、具有足夠的機械強度。多種填料組合應(yīng)用將是研究和發(fā)展的方向。

以固定化生物顆粒作填料也是生物過濾填料開發(fā)過程中的一個新動態(tài)。利用固定化技術(shù)，將微生物包埋到固定化載體上，作為生物填料，把去除不同臭氣的不同微生物填料分裝在不同的區(qū)域，最大限度的發(fā)揮每一類群微生物的代謝作用，從而提高生物脫臭的效率。

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（作者單位：杭州楚環(huán)科技股份有限公司）