生物過濾填料的開發進展

金順利 陳步東

【摘?要】當前，有機廢氣生物過濾凈化技術越來越受到人們的廣泛關注。生物濾池中的填料為微生物進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方向。

【關鍵詞】填料;生物過濾;有機廢氣;生物凈化

有機廢氣生物凈化技術具有處理費用低廉，操作過程對環境友好，不生成諸如NOx之類的副產物等優點，已經成為世界上工業廢氣凈化領域中的一項高新技術[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介質，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到95%，對惡臭物質的去除率達到99%[4]。

生物濾池中的填料是微生物進行生命活動的場所，對處理效果有重要影響。為使生物過濾系統的微生物量大，通風性能好，運行費用低。好的填料應具備比表面積大，孔隙率高，易掛膜，質量輕，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條件下和顆粒物結合，易短流和阻塞濾池，占地面積大，衛生條件差[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的表面積，適應較大的污染物沖擊負荷;脫水污泥及樹皮，含有各種微生物，還具有保持水分和養分的能力;生物濾床系統長期使用后，有毒物質會不斷積累，發生酸化，影響微生物生長，應及時加入石灰，調整pH值或更換介質，以利于提高系統對酸的緩沖能力[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，經好氧發酵、熱處理后制成的生物活性填料。堆肥是一種高達50%～80%腐殖質含量的疏松物質，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，具有比表面積大、保濕性好、壓降低、易進行生物掛膜等特點，能夠為微生物提供良好的棲息環境，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，積水現象較為嚴重，導致了床層壓降升高。

2.4 木 屑

木屑是一種常見的林業副產品，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，填料層發生板結和塌陷，導致濾池內的壓力損失升高，能耗增大。另外，腐爛的填料散發出臭味，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、易脫附再生等優點的微觀結構基礎，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，促使微生物群落發展。合成材料含有的營養物質少，需要添加額外的化學成分和養分。明顯的優勢是能被做成統一的顆粒尺寸，更具有多孔結構，良好的吸水性保證系統在偶爾干燥時也不會造成損壞[11，12]。

3 生物填料開發方向

填料是生物處理技術的重要組成部分，深人研究生物過濾填料的特性，開發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量，防止壓實和出現氣體短流，耐酸堿、耐腐蝕、抗老化、具有足夠的機械強度。多種填料組合應用將是研究和發展的方向。

以固定化生物顆粒作填料也是生物過濾填料開發過程中的一個新動態。利用固定化技術，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域，最大限度的發揮每一類群微生物的代謝作用，從而提高生物脫臭的效率。

參考文獻：

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（作者單位：杭州楚環科技股份有限公司）