防治污染，讓微生物“吃掉”有害氣體

　　◎本報記者 李 禾

　　常用的生物大氣治理技術主要有生物過濾、生物滴濾和生物洗滌3種。與其他有機廢氣處理技術相比，生物大氣治理技術具有安全性好、無二次污染等優點，對處理低濃度或生物可降解性強的有機廢氣效果較好。

　　隨著我國工業的快速發展，為社會帶來了巨大經濟利益的同時，也產生了大量有害氣體，不但污染了環境，同時影響人們的身體健康。據生態環境部公布的今年1―3月空氣質量數據，全國339個地級及以上城市平均空氣質量優良天數比例為80.1%，同比下降3.7個百分點，重度及以上污染天數比例同比上升1.5個百分點。生態環境部大氣環境司司長劉炳江表示，一季度空氣質量形勢不容樂觀的主要原因之一是工業生產污染物排放量的增加。

　　工業生產排放是大氣污染的重要源頭。目前，對氣態污染物的凈化處理方法可分為物理法、化學法和生物法，其中生物法又稱生物大氣治理技術，是利用活性污泥等培養菌種，分解消化有害氣體。那么，生物大氣治理技術有何優缺點？應用情況如何？還有哪些難點有待突破？

　　用微生物將氣態污染物變為無害物質、二氧化碳和水

　　河北科技大學環境科學與工程學院、揮發性有機物與惡臭污染防治技術國家地方聯合工程研究中心、河北省大氣污染防治推廣中心的研究人員在《微生物學通報》上聯合發表的論文《微生物生物技術處理氣態污染物的研究進展》指出，生物大氣治理技術可處理的氣態污染物種類廣泛，治理工業生產中產生的揮發性有機物(VOCs)，硫化物、甲硫醇等惡臭氣體，氯苯、氯代烴等含鹵素有機物，氮氧化物等氣態污染物，具有凈化效率高、易操作等特點。其凈化過程是氣態污染物作為微生物能源或營養物質被利用，降解為無害的小分子物質、二氧化碳、水。研究表明，生物大氣治理技術的本質在于吸附和微生物降解。

　　合肥工業大學教授徐從裕說，與其他有機廢氣處理技術相比，生物大氣治理技術具有安全性好、無二次污染等優點，對處理低濃度或生物可降解性強的有機廢氣效果較好。

　　常用的生物大氣治理技術主要有生物過濾、生物滴濾和生物洗滌3種。生物過濾技術是廢氣先進入水槽去除顆粒物和部分可溶成分等，同時對氣體調溫增濕，隨后適宜溫度的濕潤廢氣進入附著泥炭、秸稈等微生物填料的反應器，被吸附并降解。生物滴濾技術是在生物過濾技術基礎上取消了前端水槽部分，增加了滴濾系統，并在其中投加營養液，通過營養液調控廢氣的pH值和濕度等以適合微生物生存，再將其放入生物反應器進行吸附、降解。以微生物懸浮生長為特點的生物洗滌技術包括接觸吸收塔與生物反應單元兩個部分。在接觸吸收塔中，由塔底進入的廢氣與塔頂噴淋的洗滌液交匯，吸收了廢氣中污染物的洗滌液由塔底回流至生物反應器進行處理再生。

　　目前，生物大氣治理技術在德國、荷蘭、美國和日本等國家已廣泛應用，生物過濾、生物滴濾技術使用較為普遍，技術已經成熟。

　　可應用于污水除臭和工業廢氣治理等多個領域

　　近些年，由于綠色環保的特性，生物大氣治理技術日益受到重視，在生活垃圾、污水除臭，以及工業廢氣治理等方面均發揮了一定作用。

　　目前，已有不少企業采用生物大氣治理技術進行工業廢氣治理。例如，佛山市三水金湖工程塑料有限公司從2016年開始投入運行生物過濾除臭工程。企業生產過程中產生的廢氣，通過鼓風機等收集后經管道進入箱式設施中，經水洗除塵降溫、等離子除油處理后進入生物濾池，通過濕潤、多孔和充滿活性微生物的濾層，完成降解過程后，廢氣經凈化后達標排放。該項目的污染防治效果和達標情況顯示，企業排放的廢氣主要成分為苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯，其中二甲苯濃度最高，生物過濾裝置對二甲苯的去除率超過98%，總VOCs去除率達78.6%。

　　除了工業廢氣治理，在對作為公眾投訴最強烈的環境問題之一的惡臭處理方面，生物大氣治理技術也有廣泛應用。生態環境部大氣環境司印發的《2018―2020年全國惡臭/異味污染投訴情況分析》顯示，2018年、2019年、2020年惡臭/異味投訴分別占全部環境問題投訴舉報件數的21.5%、20.8%和22.1%，占比超過1/5；垃圾處理行業占全部惡臭/異味投訴的平均比例為11.3%，為投訴最多的行業。而上海市垃圾處理中心采用生物滴濾塔，針對甲烷、硫化氫、氨氣3種含量較高的惡臭氣體進行處理。當pH值保持在4.5―5.5，進氣量為600毫克/立方米時，其處理效率可在80%以上。

　　除此之外，生物大氣治理技術還能解決污水處理廠的臭氣問題。2006年8月，深圳濱河污水處理廠污泥工段除臭工程完工。作為項目建設和運營方，西原環保(上海)股份有限公司副總經理劉啟凱說，該工程采用的就是生物大氣治理技術，通過風機將封閉空間內的空氣抽出，送入生物濾池，經生化作用將空氣中的臭味物質分解，凈化后的空氣再排入大氣。經檢測，該除臭系統出口硫化氫濃度已低于0.06毫克/立方米，通過了深圳市環境監測站檢測，各項指標達到國家一級排放要求，解決了臭氣擾民問題。

　　生物大氣治理技術尚處于發展階段

　　隨著生物大氣治理技術在國內應用范圍的不斷擴大，其技術水平也在不斷提升。

　　劉啟凱說，但總體來講，我國生物大氣治理技術尚處于發展階段，市場也處于發展早期，很多客戶對生物大氣治理技術認識不足。

　　此外，生物大氣治理技術本身也存在諸多局限。根據廢氣成分不同有針對性地選擇培育微生物菌群，是該技術的核心所在。生物大氣治理技術雖有不同種類，但存在的共同問題是均只適宜處理低濃度易溶廢氣，高濃度難溶廢氣凈化率普遍偏低；在不同工況環境下，同一種生物處理方法效率存在較大差異；微生物群落組成與分布、物種差異等，可對凈化效率產生較大影響。

　　徐從裕補充說，生物大氣治理技術使用的設備主要包括殼體、填料、風機、洗滌泵、循環泵、計量泵、營養液投加系統等，設備占地面積較大，除設備成本外，其余成本主要為微生物培養馴化所需設施的投資，后期維護成本也不低。

　　《微生物生物技術處理氣態污染物的研究進展》指出，從發展趨勢來看，生物大氣治理技術的深入研究需注重與其他技術結合創新，優勢互補，拓寬應用范圍。人們可以利用分子生物學手段探究微生物對污染物的代謝機理與途徑，明確污染物種間代謝過程，以優化微生物群落結構，提高污染物的降解效率，并形成篩選高效菌株、調制復配菌劑、精細調控群落結構等的穩定工藝。