2 VOCs和恶臭生物处理新技术

       近年来，为了处理疏水性物质开发了真菌生物反应器、膜生物反应器以及双液相生物反应器，细菌-真菌复合式生物反应器及物化-生物组合反应器则是针对废气中污染物组分复杂、负荷发生变化的问题研发的新技术。

       2.1 真菌生物反应器

       细菌和真菌是常见的VOCs和恶臭生物反应器中两种主要的微生物，其中细菌生长速度快，短时间内就成为反应器中的主要种群。

       细菌通常适合生存于湿度高、pH值为7-8的环境，而真菌适合生存于湿度低、pH值为3-5的环境。细菌可以降解水溶性较好的污染物，对于水溶性较差的污染物，细菌表面的水层将影响传质速率，导致处理效率降低。真菌则可以降解水溶性较差或疏水性的污染物，真菌形成的网状菌丝体增大了菌体与周围环境接触的表面积，几乎所有的真菌都是异养型，具有很强的降解有机物的能力。真菌适宜生长在干燥环境中，在干燥环境中水溶性较差的污染物直接接触污染物并被降解。对疏水性或水溶性较差的有机物，真菌的降解效率高于细菌的降解效率。

       针对真菌可以降解水溶性较差或疏水性污染物的特性，近年来研发了真菌生物反应器用于去除废气中的疏水性物质。利用真菌Ligninolytic fungi、Exophiala spp.、Scedosporium spp.、Paecilomyces spp.、Cladosporium spp.、Cladophialophora spp.处理含苯废气时，在进气速率在70-90g/（m3žh）的条件下去除率可达到95%以上。van Groenestijn分别利用真菌生物反应器和细菌生物反应器降解α-蒎烯，在相同条件下真菌生物反应器对α-蒎烯的降解能力是细菌生物反应器的4倍。Zhu Guoying用真菌生物滤池处理含有乙硫醇的废气，当乙硫醇进气速率低于50g/（m3žh）时，去除率可以达到95%以上。

       2.2 细菌-真菌复合式生物除臭反应器

       实际废气中不仅有亲水性物质，还有疏水性物质。根据被处理物质的成分与特性及周围微环境（pH、温度、湿度等）选择培养不同的功能种群，达到降解不同气态污染物的目的。利用细菌适于处理亲水性物质和真菌适于处理疏水性物质的特性，构建了细菌-真菌复合式生物反应器，在反应器不同的区域分别接种细菌和真菌去除废气中不同类型的污染物，水溶性极好的氨和乙酸基本上都在细菌区被完全降解，而水溶性较差的硫化氢、乙硫醇、乙硫醚、苯乙烯大部分在真菌区降解。

       该类型反应器对废气中的乙酸、氨、苯乙烯、硫化氢、乙硫醇、乙硫醚总的去除率分别能够达到97.1%、96.7%、96.6%、92.7%、78%和83% 。利用细菌-真菌复合式生物反应器去除二甲苯及其三种同分异构体，结果显示细菌-真菌的协同作用使污染物能够有效去除，细菌区起作用的菌群主要有Paenibacillus sp.，真菌区起作用的菌群主要有A. candidus、P. frequentans及Nocardia。

       2.3 双液相生物反应器（Two-liquid-phase bioreactor）

       双液相生物反应器是另一种可用于处理疏水性、难生物降解的有机废气的生物处理装置。双液相是指水相（aqueous phase）和不溶于水的非水相（non-aqueous-phase liquid，NAPL），疏水性物质进入反应器后首先迅速溶解到非水相中，再通过液液传质扩散到水相或微生物膜内，被微生物降解成H2O和CO2等物质。双液相生物反应器能够提高疏水性污染物的传质速率和生物降解效率。非水相除了增加疏水性污染物的生物利用度，还能够减少污染物的毒性并在污染物进气速率波动时当作缓冲系统。

       双液相生物反应器已用于处理烷烃、苯、苯乙烯、苯酚、萘、五氯苯酚等，常用的非水相物质有硅油、石蜡油、邻苯二甲酸二丁酯等，其中硅油是最常用的非水相物质。用双液相生物反应器处理气态苯，气态苯先溶解到十六烷中，然后通过液液传质进入水相，被菌株Alcaligenes xylosoxidans Y234降解，当反应器的进气流量和气态苯浓度分别为120L/h和4.2mg/L时，75%的气态苯可被去除。

       2.4转鼓生物滤池

       转鼓生物滤池（rotating drum biofilter，RDB）是由Yang等针对VOCs和恶臭提出的一种新型生物净化装置。

       在转盘上固定生物滤床填料，将轴向两端封闭形成一个“转鼓”。废气污染物从RDB顶部进入转鼓和外壳之间的空间，经过微生物的净化后从转鼓中间空心轴排出。RDB底部装有营养液，转鼓上的生物膜可以随着鼓的转动间歇地与营养液接触，摄取营养组分、排出代谢产物。转鼓每转一圈，转盘上固定的生物滤床填料就与装置底部的营养液充分接触一次，这样可以保持转盘上固定填料降解污染物的生物活性。

       分别采用单层、多层和混合式三种RDB，在不同的停留时间下处理二乙基醚、甲苯和正己烷，在进气负荷为2.0kgCOD/（m3d-1）的条件下，当停留时间由5.0s增加到60s时，单层RDB对甲苯和二乙基醚的去除率分别由76.4%提高到了99.9%以及由73.1%提高到了97.6%，双层RDB对甲苯和二乙基醚的去除率分别由84.8%提高到了99.9%以及由81.6%提高到了99.9%，混合式RDB对甲苯和二乙基醚的去除率分别由84.8%提高到了99.9%以及由84.0%提高到了99.9%。用RDB处理含氮氧化物的废气，发现转鼓转速决定着RDB生物膜表面的液膜厚度和膜表面的更新速度。