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(shù)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(shù)相比，生物大氣治理技術(shù)具有安全性好、無二次污染等優(yōu)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(yè)的快速發(fā)展，為社會帶來了巨大經(jīng)濟利益的同時，也產(chǎn)生了大量有害氣體，不但污染了環(huán)境，同時影響人們的身體健康。據(jù)生態(tài)環(huán)境部公布的今年1―3月空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)，全國339個地級及以上城市平均空氣質(zhì)量優(yōu)良天數(shù)比例為80.1%，同比下降3.7個百分點，重度及以上污染天數(shù)比例同比上升1.5個百分點。生態(tài)環(huán)境部大氣環(huán)境司司長劉炳江表示，一季度空氣質(zhì)量形勢不容樂觀的主要原因之一是工業(yè)生產(chǎn)污染物排放量的增加。

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

　　用微生物將氣態(tài)污染物變?yōu)闊o害物質(zhì)、二氧化碳和水

　　河北科技大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院、揮發(fā)性有機物與惡臭污染防治技術(shù)國家地方聯(lián)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(xué)通報》上聯(lián)合發(fā)表的論文《微生物生物技術(shù)處理氣態(tài)污染物的研究進展》指出，生物大氣治理技術(shù)可處理的氣態(tài)污染物種類廣泛，治理工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的揮發(fā)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(tài)污染物，具有凈化效率高、易操作等特點。其凈化過程是氣態(tài)污染物作為微生物能源或營養(yǎng)物質(zhì)被利用，降解為無害的小分子物質(zhì)、二氧化碳、水。研究表明，生物大氣治理技術(shù)的本質(zhì)在于吸附和微生物降解。

　　合肥工業(yè)大學(xué)教授徐從裕說，與其他有機廢氣處理技術(shù)相比，生物大氣治理技術(shù)具有安全性好、無二次污染等優(yōu)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(shù)主要有生物過濾、生物滴濾和生物洗滌3種。生物過濾技術(shù)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(diào)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(yīng)器，被吸附并降解。生物滴濾技術(shù)是在生物過濾技術(shù)基礎(chǔ)上取消了前端水槽部分，增加了滴濾系統(tǒng)，并在其中投加營養(yǎng)液，通過營養(yǎng)液調(diào)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(yīng)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(shù)包括接觸吸收塔與生物反應(yīng)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(yīng)器進行處理再生。

　　目前，生物大氣治理技術(shù)在德國、荷蘭、美國和日本等國家已廣泛應(yīng)用，生物過濾、生物滴濾技術(shù)使用較為普遍，技術(shù)已經(jīng)成熟。

　　可應(yīng)用于污水除臭和工業(yè)廢氣治理等多個領(lǐng)域

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

　　目前，已有不少企業(yè)采用生物大氣治理技術(shù)進行工業(yè)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(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢氣，通過鼓風(fēng)機等收集后經(jīng)管道進入箱式設(shè)施中，經(jīng)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(jīng)凈化后達標(biāo)排放。該項目的污染防治效果和達標(biāo)情況顯示，企業(yè)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(yè)廢氣治理，在對作為公眾投訴最強烈的環(huán)境問題之一的惡臭處理方面，生物大氣治理技術(shù)也有廣泛應(yīng)用。生態(tài)環(huán)境部大氣環(huán)境司印發(fā)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(huán)境問題投訴舉報件數(shù)的21.5%、20.8%和22.1%，占比超過1/5；垃圾處理行業(yè)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(yè)。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(dāng)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(shù)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(shè)和運營方，西原環(huán)保(上海)股份有限公司副總經(jīng)理劉啟凱說，該工程采用的就是生物大氣治理技術(shù)，通過風(fēng)機將封閉空間內(nèi)的空氣抽出，送入生物濾池，經(jīng)生化作用將空氣中的臭味物質(zhì)分解，凈化后的空氣再排入大氣。經(jīng)檢測，該除臭系統(tǒng)出口硫化氫濃度已低于0.06毫克/立方米，通過了深圳市環(huán)境監(jiān)測站檢測，各項指標(biāo)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(shù)尚處于發(fā)展階段

　　隨著生物大氣治理技術(shù)在國內(nèi)應(yīng)用范圍的不斷擴大，其技術(shù)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(shù)尚處于發(fā)展階段，市場也處于發(fā)展早期，很多客戶對生物大氣治理技術(shù)認(rèn)識不足。

　　此外，生物大氣治理技術(shù)本身也存在諸多局限。根據(jù)廢氣成分不同有針對性地選擇培育微生物菌群，是該技術(shù)的核心所在。生物大氣治理技術(shù)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(huán)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(chǎn)生較大影響。

　　徐從裕補充說，生物大氣治理技術(shù)使用的設(shè)備主要包括殼體、填料、風(fēng)機、洗滌泵、循環(huán)泵、計量泵、營養(yǎng)液投加系統(tǒng)等，設(shè)備占地面積較大，除設(shè)備成本外，其余成本主要為微生物培養(yǎng)馴化所需設(shè)施的投資，后期維護成本也不低。

　　《微生物生物技術(shù)處理氣態(tài)污染物的研究進展》指出，從發(fā)展趨勢來看，生物大氣治理技術(shù)的深入研究需注重與其他技術(shù)結(jié)合創(chuàng)新，優(yōu)勢互補，拓寬應(yīng)用范圍。人們可以利用分子生物學(xué)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(yōu)化微生物群落結(jié)構(gòu)，提高污染物的降解效率，并形成篩選高效菌株、調(diào)制復(fù)配菌劑、精細(xì)調(diào)控群落結(jié)構(gòu)等的穩(wěn)定工藝。