生物过滤填料的开发进展

金顺利 陈步东

【摘 要】當前，有机废气生物过滤净化技术越来越受到人们的广泛关注。生物滤池中的填料为微生物进行生命活动提供场所，是生物过滤装置的核心组成。本文介绍了生物过滤填料应具有的特性及常用的生物过滤填料，提出了改善各类生物过滤填料性能的开发方向。

【关键词】填料;生物过滤;有机废气;生物净化

有机废气生物净化技术具有处理费用低廉，操作过程对环境友好，不生成诸如NOx之类的副产物等优点，已经成为世界上工业废气净化领域中的一项高新技术[1，2]。填料是生物净化装置的核心组成，它既是生物生长的支撑载体，又是气液两相的传质介质，其性能直接影响到废气生物处理的效果。因此，深人研究填料的特性，开发更适合微生物生长的填料是十分必要的[3]。

1 生物滤池填料概述

生物过滤法处理有机废气是从土壤脱臭发展起来的。近几年随着研究的不断深入，生物过滤法处理有机废气的应用范围在扩大，除含氯较多的有机物分子难生物降解外，一般的气态污染物在生物过滤塔中的降解速率约为10～100 g.m3/h，对有机气体去除率达到95%，对恶臭物质的去除率达到99%[4]。

生物滤池中的填料是微生物进行生命活动的场所，对处理效果有重要影响。为使生物过滤系统的微生物量大，通风性能好，运行费用低。好的填料应具备比表面积大，孔隙率高，易挂膜，质量轻，保湿性能好等特性。生物滤池中填料的气/液比表面积在300～1 000 m2/m3 [5～7]。

2 常用生物滤池填料

2.1 土壤填料

以土壤为填料的生物过滤，是最原始也是最早的生物脱臭法。土壤是微生物最良好的天然培养基，它具有微生物生命活动所需要的各种条件。

采用土壤滤料处理有机废气具有投资小，抗冲击能力强，可处理高浓度的废气，无二次污染等优点;不足是具有较低的气体承载率，需要防止土壤成分在低pH条件下和颗粒物结合，易短流和阻塞滤池，占地面积大，卫生条件差[8，9]。

为改善土壤填料的性能，可以将土壤和腐木块、煤渣、脱水污泥、泥炭块、树皮及石灰石等按适当比例混合。土壤中混入腐木块（泥炭块）及煤渣，既可避免土壤压实，还能够增加微生物反应的表面积，适应较大的污染物冲击负荷;脱水污泥及树皮，含有各种微生物，还具有保持水分和养分的能力;生物滤床系统长期使用后，有毒物质会不断积累，发生酸化，影响微生物生长，应及时加入石灰，调整pH值或更换介质，以利于提高系统对酸的缓冲能力[10]。

2.2 堆 肥

堆肥是以畜粪、城市垃圾、污水处理厂的污泥等有机废弃物为原料，经好氧发酵、热处理后制成的生物活性填料。堆肥是一种高达50%～80%腐殖质含量的疏松物质，空隙率高，比表面积大，其中含有大量可降解恶臭气体的微生物。存在的不足是可能有恶臭从不成熟和不透气的堆肥中释放出来，填料寿命较短，压降高，易堵塞，含有重金属，床层易崩塌[9]。

2.3 泥 炭

泥炭是煤化程度最低的煤，含有大量的有机质，具有比表面积大、保湿性好、压降低、易进行生物挂膜等特点，能够为微生物提供良好的栖息环境，而且价格便宜容易得到。泥炭生物填料主要缺陷是骨架较为松软，易沉积，在整体装填的形式下，积水现象较为严重，导致了床层压降升高。

2.4 木 屑

木屑是一种常见的林业副产品，便宜易得，具有较好的通透性和保湿性。在生物过滤床中木屑同时作为真菌微生物的碳源和附着生长的载体，对H2S也有很强的吸附能力。木屑填料存在的问题是使用寿命较短，使用了2年后，部分木片和树皮腐烂，填料层发生板结和塌陷，导致滤池内的压力损失升高，能耗增大。另外，腐烂的填料散发出臭味，加重了污染。

2.4 活性炭

活性炭填料是一种新型填料，具有吸附容量大、吸附速度快、吸附效率高、易脱附再生等优点的微观结构基础，具有巨大的表面资源。活性炭有很强的持水能力和吸附能力，抗冲击性较强，系统启动快。然而活性炭颗粒粒径小，降低了填料堆积后的空隙率，生物增量的弹性范围较窄，在高浓度、大气量情况下较容易发生堵塞。

2.5 合成填料

各种各样的合成材料也被作为生物滤池的填料。已经被报道的有聚氨酯泡沫塑料、聚丙烯纤维、硅藻土、陶粒、火山岩、聚乙烯醇/泥炭复合小球、有粉状活性碳涂层的聚苯乙烯、玻璃丝或其他的纤维材料等。但必须首先接种到土壤、堆肥或活性污泥中，促使微生物群落发展。合成材料含有的营养物质少，需要添加额外的化学成分和养分。明显的优势是能被做成统一的颗粒尺寸，更具有多孔结构，良好的吸水性保证系统在偶尔干燥时也不会造成损坏[11，12]。

3 生物填料开发方向

填料是生物处理技术的重要组成部分，深人研究生物过滤填料的特性，开发更适合微生物生长的填料是十分必要的。

生物滤池中填料的发展，从土壤、堆肥、最后到泥炭、改型硅藻土、聚乙烯纤维、粘土陶粒，其趋势是逐渐弱化自然影响因素，而强化人工控制过程，而在这个过程中填料的改进原则是增加填料比表面积和亲水性，提高单位体积的生物容量，加大填料的空隙率，增加填料强度并减轻质量，防止压实和出现气体短流，耐酸碱、耐腐蚀、抗老化、具有足够的机械强度。多种填料组合应用将是研究和发展的方向。

以固定化生物颗粒作填料也是生物过滤填料开发过程中的一个新动态。利用固定化技术，将微生物包埋到固定化载体上，作为生物填料，把去除不同臭气的不同微生物填料分装在不同的区域，最大限度的发挥每一类群微生物的代谢作用，从而提高生物脱臭的效率。

参考文献：

[1]刘波，姜安玺，程养学，等. [J]. 城市环境与城市生态，2003，16（3）：277～279

[2]Marc A Deshusses. [J]. Environmental biotechnology，1997，8：335～339

[3]姜安玺，刘波，程养学，等. [J]. 农业环境保护，2002，21（6）：564～566

[4]姜安玺，赵玉鑫，徐桂芹，等. [J]. 黑龙江大学自然科学学报，2003，20（1）：92～95

[5]徐捷，王召. [J]. 江苏环境科技，2002，15（1）：6～8

[6]朱雅兰. [J]. 甘肃科技，2008，24（2）：63～66

[7]Francois Gaudin，Yves Andres，Pierre Le Cloirec. [J]. Chemosphere，2008，70：958～966

[8]张鸿郭，周少奇，石永，等. [J]. 四川环境，2006，25（3）：95～100

[9]李莎璐，蒋文举，金燕，等. [J]. 环境科学与技术，2007，30（5）：108～112

[10]解清杰，吴晓辉，葛建峰，等. [J]. 华中科技大学学报（城市科学版），2006，23（1）：56～58

[11]Wu-Chung Chan，Zong-Yi Lin. [J]. J Polym Environ，2006，14：157～164

[12]Gwi-Taek Jeong，Gwang-Yeon Lee，et al. [J]. Korean J. Chem. Eng.，2008，25（1），118～123

（作者单位：杭州楚环科技股份有限公司）