钟慧敏 蔡周祥

（佛山市顺德区顺环市政工程设备有限公司 广东佛山 528300）

引言

在工业生产过程中，尤其在印刷、制鞋、机械、电气、家电、家具、涂料、塑料、汽车、摩托车等行业生产过程中所排放出来的浓度较低的有机废气的种类和数量与日俱增，废气污染物中所含有多种挥发性有机物(VOCS)，严重污染大气环境，危害人体健康和生态环境。目前国内在大多数场合还未有处理，即使进行治理，所采用的技术存在着处理效率低、运行成本大的缺陷。

以喷漆为例，大部分废气处理设施是水帘机，众所周知，水帘机只对漆雾颗粒有收集效果，对油漆中的稀释剂捕集净化效率甚低，水帘机所排废气目前多采用活性炭(或活性炭纤维)吸附法处理。活性炭的吸附效果很好，但饱和后的活性炭的再生问题则较难解决，采用体内再生法则需要增加催化燃烧设备或蒸气供给及冷凝处理设备。采用体外再生法则劳动强度大，专业再生活性炭的单位少之又少，费用自然偏高，总之，活性炭吸附法因再生麻烦而处理成本高。

生物滴滤塔是生物法废气净化技术中的一种装置，由生物法废水处理装置移植过来，已有几十年的历史。生物法废气净化技术的实质是利用微生物的生命活动去降解消除废气中的低浓度污染物。微生物在其生长过程中需要吸收消化碳、磷、氮及氧等营养元素，在生物废气处理过程中，微生物自身可从废气中通过捕获、吸收、降解来获取目标污染物成分作养料，在生物净化反应器中向微生物提供目标污染物以外的营养成分，维持微生物适宜生存的环境，从而实现净化去除废气中低浓度污染物的目的，并获得高效的处理效果，这就是生物法废气净化技术。

1 生物滴滤塔净化VOCs的现有研究成果

生物过滤法可以降解C4-C18中的大多数挥发性和半挥发性的烷烃、烯烃和芳烃，这些物质一般具有可生物降解性和水溶性较大的特点。已被试验可用生物法去除的物质包括：氨、一氧化碳、硫化氢、甲烷、甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、2-乙基已醇、丙烷、异戊烷、己烷、丁醛、丙酮、甲基乙基酮、乙酸丁酯、乙酸酯、二乙胺、三乙胺、二甲基二硫化物、粪臭素、吲哚、甲硫醇、氯甲烷(一、二、三取代)、乙烯、三氯乙烯、四氯乙烯、氮氧化物、二甲硫、噻吩、苯、甲苯、二甲苯、乙苯、苯乙烯等30种VOCs，部分研究成果列表如下：

表1 现有研究成果表

由上表可知，一般来说易溶于水的有机污染物易生物降解，其中甲醛除外，因为甲醛有极毒，能使蛋白质凝固至局部组织坏死。

2 生物滴滤法净化装置概况

生物滴滤废气净化系统如图所示：

生物滴滤废气净化系统包括：生物滴滤塔1及营养液系统2。生物滴滤塔顶部布置有营养液喷洒管，其下面分层布置一定高度的惰性填料(如塑料或陶瓷阶梯环、鲍尔环及陶粒、煤粒等)，惰性填料表面经人工细菌培养产生一层生物膜，配置好的循环营养液自塔顶喷淋而下，为惰性填料表面生物膜内微生物提供的生长必须的湿度和磷、氮、微量元素等营养物质。废气从塔底进入填料床，由下而上，在通过填料床的过程中，有机污染物及氧气通过多种途径传质作用进入生物膜，被生物膜内专型降解细菌降解。微生物利用溶解于液相中的有机物质进行代谢繁殖并附着于填料表面形成新的生物膜，有机污染物代谢的最终产物为CO2和H2O，净化后的废气从塔顶排出。营养液系统由以下设备组成：①营养液槽；②营养液投加泵；③营养液循环槽；④曝气机及曝气系统；⑤循环泵。

3 工程实例

工程实例为佛山某橡胶有限公司汽车门窗密封条成形工序废气处理工程的设计，废气中主要污染物为苯、甲苯、二甲苯，有少量有机硫化物和简单烷烃，VOCs浓度≤300mg/m3，废气呈弱酸性。每条生产线排风量5000m3/h。采用两级生物滴滤塔串联工艺。

工艺流程概述：生物滴滤塔内放置一定高度的惰性填料。填料表面生长有一层活性生物膜，循环滴滤液自塔顶喷淋而下为生物膜内微生物的生长提供必须的湿度和磷、氮、微量元素等营养物质。有机废气从塔底(逆流型)或塔顶(并流型)进入填料床，在通过填料床的过程中废气中的有机污染物由气膜扩散进入到液膜；溶解在液膜中的有机污染物组分在浓度差的推动下进一步扩散到生物膜，并被其中的微生物捕获、吸收；进入微生物细胞的有机污染物在微生物体内代谢过程中作为能源和养分被分解吸收，经生化反应最终转化为无害的化合物如CO2和H2O。于循环液槽内的菌液中添加了一定比例的氮、磷及微量元素、pH调节剂及缓冲剂并鼓风曝气，维持一定的生物量，通过循环泵从塔顶喷洒淋湿填料，为填料上附着的生物膜上的微生物提供养分和新鲜的菌源。

生物滴滤塔设备参数：单级生物滴滤塔Φ2m×6.1m，填料为鲍尔环(Φ50×50×1.5)，填料高度 2.6m，分四层，填料体积 8.16m3，填料负荷 0.9KgVOCs/m3·h，滤速 0.44m/s，GRT=6S(总 12S)喷淋密度 0.88L/m2·S，循环液量 10m3/h(总 20m3/h)，液气比 2L/m3·h，营养液循环槽有效容积 5.4m3，HRT=0.25 h。

培菌挂膜采用现场直接挂膜法，利用营养液循环槽配制营养液，配制水采用该公司污水处理车间浓缩池污泥(含水率98.5%)，营养液配方见下表：

表2 营养液配方(单位：mg/l)

结语

该设备从2013年8月设计，2014年2月完成施工运行至今已经将近4年，设备运转效果良好，废气处理情况稳定。实践证明，生物滴滤塔设备针对有机废气（VOCs）的处理切实有效。

采用生物滴滤法通过实践证明，净化低浓度有机废气（VOCs）是经济、实用、安全、有效的方法，具有操作简便、运行成本低、处理彻底、无二次污染等优点，符合安全和清洗生产原则的处理低浓度大风量VOCS气体的新型环保产品，因此具有广泛的工业应用前景。

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