生物过滤填料的开发进展获奖科研报告

生物过滤填料的开发进展获奖科研报告【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10～100g.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300～1000m2/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