广东工业大学环境工程专业毕业论文 BTF系统处理兼氧池恶臭废气工程设计
（C5H7NO2）n＋n（x-5）CO2＋（n/2）（y-4）H2O - △H (2-4)
上述转化过程中，当有机底物的含量充足时，微生物处于快速增长阶段，将有大量新的细胞合成，但随着底物不断氧化分解及微生物和细胞物质数量的不断增长，微生物生长对有机底物的需求量逐渐得不到满足，微生物将进入内源呼吸阶段。此时微生物对自身细胞物质进行氧化分解，并产生能量，成为维持其生长繁殖供能量的主要方式，见式(2-5)：
（C5H7NO2）n ＋5nO2 酶 5 CO2 ＋2n H2O ＋nNH3＋△H (2-5)
双膜-生物膜理论示意图见图2-2。
不同生物反应器的恶臭净化的详细步骤有所区别，主要有三种： (1)气流——吸附在有机介质上——在水相解析／溶解——生物降解 (2)气流——在生物膜上直接吸附——生物降解 (3)气流——在水中溶解——生物降解
1.4.4生物过滤法的应用
生物过滤是使收集到的废气在适宜的条件下通过长满微生物的固体载体(填料)，气味物质先被填料吸收，然后被填料上的微生物氧化分解，完成废气的除臭过
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程。
固体载体上生长的微生物承担了物质转换的任务，因为微生物生长需要足够的有机养分，所以固体载体必须具有高的有机成分。要使微生物保持高的活性，还必须为之创造一个良好的生存条件，比如：适宜的湿度、pH值、氧气含量、温度和营养成分等。
环境条件变化会影响微生物的生长繁殖，因此在试运行时或改变工况时要考虑生物过滤池会有一个适应期。
生物过滤池工艺流程下图：
图2.2 图1.44 生物滤池工艺流程图
1、影响因素
影响生物过滤池除臭效果的因素主要有：废气中污染物质的种类几含量、湿度、温度、PH值以及所用填料特性等[9]。
（1）废气中污染物质的种类几含量 废气中的污染物应为可以被微生物利用和降解的有机或无机物质，而且不含有对微生物生长产生抑制作用的有毒物质。对于生物滤池，废气中的污染物含量不宜过高，若含量过高将会使微生物大量繁殖，从而导致填料的空隙率大大降低，最终影响除臭效果和使用寿命。研究表明，适宜的有机物质量浓度为1000mg/m3以下。另外，废气中的化合物应是溶于水和可生物降解的，废气中不含大量对微生物有毒的物质及大量的灰尘、油脂等。
（2）湿度 在生物过滤池中，填料层的均衡湿润性制约着生物滤池的透气性和处理效果。若湿润效果不够，生物过滤池中的填料会变干并生成裂纹，严重影响废气通过填料层的均匀性，导致除臭效果变差；但是过分湿润会形成高气动阻力的无
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氧区，从而会减少废气中污染物与填料层的接触时间，并生成带有气味的挥发物。因此废气在进入生物滤池之前须先经过湿润，一般进气的湿度应大于95%，以保证填料具有一定的持水率。
（3）温度和PH值 每种微生物均有一合适的生长温度和PH值，因此，温度和PH值是影响微生物生长的关键因素。废气生物净化的中温是20—30℃，高温是50—65℃，在此范围内生物过滤池都可正常运行。在废气生物净化过程中，由于H2S等的氧化分解会导致净化环境中的PH下降，可通过在生物滤池的填料上喷洒PH值缓冲剂来稳定PH值。
（4）所用填料特性 生物过滤池所选用的填料特性也是影响其处理效果的关键因素。填料的选择不仅要考虑到比表面积、机械强度、化学稳定性及价格等方面，还要考虑持水性的问题。
2、填料选择
对于生物膜处理构筑物而言，栖息在填料上的生物膜是净化恶臭气体的主体。生物膜的形成和生长主要是依靠微生物在气、液、固三相中借助于环境力(物理、化学及生物)的作用下，向载体填料表面传递，并以结合固定化的方法实现在载体表面的附着；同时通过吸附、吸收、利用和氧化废气中营养物质而实现其生长。因此，生物膜法废气处理中，载体材料的性能直接影响生物膜的产生其生长。根据载体材料的特性、所用处理方法及工艺类型，使用和选择合理的载体，对于快速、有效、稳定地实现微生物的固定化是十分必要的。
无机类填料主要有沙子、碳酸盐类、各种玻璃材料、沸石类、陶瓷材料、碳纤维、矿渣、活性炭等。无机类载体普遍具有机械强度相对较高的特点，且大多化学性质比较稳定可提供较大的比表面积，微生物主要以附着在其表面(结合固定化途径)实现固定化，如形成生物膜等，但在特殊情形下也有以包裹附着的形式实现固定化的，如通过投加细颗粒无机载体填料作为核心进行颗粒化污泥的培养。但无机类填料的密度较大，这使其在悬浮生物膜反应器工艺中的应用受到限制。
而有机类填料从应用现状看，有机类填料在生物法治理恶臭气体方面应用较多，如生物过滤法中多采用土壤、堆肥(生活垃圾、碎木屑、树皮、树叶、干草及谷壳等混合物)、聚丙烯小球、塑料环等活性及惰性材料。
有机类填料可根据处理工艺过程的需要，加工成各种形状便一方面更好地满足反应器物理、生物特性的需要，另一方面尽可能地提高载体的比表面积。表2—7列
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出了部分塑料类填料的性能特征参数。
微生物在废气处理实际工程中应用效果的优劣，与所用的填料特性有密切关系。不同的填料具有不同的特性，适用于不同的场合。若选用填料不合理，则不仅难以达到既定的使用目标，甚至可物处理过程失败，会导致不必要的经济损失。因而，合理应用是至关重要的。一般而言，选择填料有以下要求：
应具有一定的结构强度及耐腐蚀、耐摩擦的能力；
应具有较大的比表面积，可给微生物提供充分的附着及与污染气体接触的面积，提高生物量，从而尽可能地提高单位体积有机污染物降解量；
应具有较好的表面性质，要有亲水性，便于微生物和水的附着，通常表面粗糙的填料易挂膜，适合微生物生长；
应具有足够的空隙率供生物膜生长，确保供氧充足，同时，防止反应器中微生物快速增长，引起堵塞和压降升高，造成短流；
无毒，化学性质稳定； 就地取材、价格合理。
因此，在具体选择和应用过程中，应着重考虑以下几方面的基本原则。 (1)足够的机械强度 填料必须具有足够的机械强度。恶臭废气生物处理过程中，气流对填料的剪切作用有时是非常强烈的，它不仅直接作用于填料与微生物的固定化结合体本身，而且还可引起定化结合体之间的强烈摩擦。因而，要求作为载体使用的材料必颇具有足够高的机械强度，以抵抗强烈的气流剪切力的作用，防止
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镇料运动、碰撞过程中破碎而损失其功能。若使用的填料机械强度不够，一旦发生破碎，则不仅影响固定化微生物的数量，而且其直装后果将是导致出气浓度发生波动，影响除臭效果。
(2)优良的稳定性 由于生物反应器中所发生的污染物转化过涉及物理化学、生物化学及能量传递的错综复杂的过程，其反应过程所涉及的也是一个复杂的多元体系。因而，填料必须具备足够舶稳定性，减少或避免发生溶解或参与其中的各种反应，导致自身的捎耗。
填料的稳定性主要包括生物稳定性、化学稳定性和热力学稳定等几方面。 首先，载体材料不能参与生物反应过程，具有抗微生物腐蚀戒不可生物降解的特性；其次，载体材料必须是化学惰性的，具抵抗环境化学腐蚀的能力；第三，具有耐温度变化的性能。废生物处理中，其温度一般在20～50℃范围内波动，若载体缺良好的热稳定性，则有可能因其软化或伸缩而影响微生物与载主体的结合程度。虽然土壤、堆肥等填料的稳定性较差，但也应具产一定的稳定性，以避免填料损耗而导致频繁更换，造成维护管困难。
(3)无毒性或抑制性 显而易见，作为用于固定微生物的载体材料，本身必须是无毒、无抑制作用的，这是选择填料最基本的要求。这里所指的无毒、无抑制包括对人体和微生物两个方面。
(4)填料表面的带电特性 众所周知，在一般的环境条件下，微生物表面通常带负电荷，因而可知，使用表面带有正电荷的材料作为载体物质，将有利于加速微生物在填料的固定化过程。
(5)优越的物理性状 物理性状包括载体的形态、空隙率、相对密度等。填料的形态直接与其比表面积有关。比表面积越大，则单位体积载体所能附着或固定的微生物量越多。而单个载体所占空间体积越大，则其比表面积越小。因而，为充分提高载体的比表面积，工程上多将载体制作成小尺度或薄片状。需要指出的是，在考虑提高载体比表面积的同时，还必须考虑保证有效的传质及操作运行的便捷等。根据高比表面积的原则，所制作的载体形态有多种，如颗粒状、平板状、波纹状、管状等。
填料的空隙率也是直接决定其比表面积大小的重要因素。同时，空隙率大小也决定填料表面的粗糙程度，高的粗糙度利于微生物的附着，并利于提高其附着的强度，削弱气流剪切作用的冲击。载体的相对密度影响处理构筑物的建设费用及运行
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