生物过滤

生物过滤是一种污染控制技术，它使用包含生物材料的生物反应器捕获并生物降解污染物。常见用途包括处理废水，捕获地表径流中的有害化学物质或淤泥以及空气中污染物的微生物氧化。

生物过滤的例子包括：

• 生物污迹、生物带、生物袋、生物洗涤塔、Vermifilters和滴滤池
• 人工湿地和天然湿地
• 慢砂滤池
• 处理池
• 绿带
• 绿墙
• 河岸带、河岸森林、树丛
• 双壳类生物蓄积

当应用于空气过滤和净化时，生物过滤器利用微生物去除空气污染。空气流经填料床，污染物转移到填料表面的生物薄膜中。微生物，包括细菌和真菌被固定在生物膜和降解污染物。滴滤池和生物洗涤塔在循环水中依赖生物膜和细菌作用。

该技术在处理恶臭化合物和水溶性挥发性有机化合物（VOC）中获得了xxx的应用。采用该技术的行业包括食品和动物产品，废水处理设施的废气、制药、木制品制造、油漆和涂料的应用和制造以及树脂的制造和应用等。处理的化合物通常是混合的VOC和各种含硫化合物，包括硫化氢。可能需要处理非常大的气流，尽管通常需要大面积（占地面积），但要使用大型生物滤池（> 200,000 acfm）可能比足球场占据更多或更多的土地-这是该技术的主要缺点之一。自1990年代初开始设计和制造的生物滤池，与传统的平板有机介质相比，可显着减少占地面积。

最佳生物滤池运行的主要挑战之一是在整个系统中保持适当的湿度。空气在进入床之前通常经过加湿（喷淋）系统、加湿室、生物洗涤塔或生物滴滤池进行加湿。正确维护的天然有机包装介质（例如泥炭、蔬菜覆盖物、树皮或木片）可能会持续数年，但经过工程设计，组合的天然有机和合成成分包装材料通常会持续更长的时间，长达10年。许多公司提供这些类型或专有的包装材料以及多年保修，通常不提供常规堆肥或木屑床生物滤池。

尽管被广泛使用，但科学界仍不确定生物滤池运行的物理现象，有关微生物的信息也在不断发展。生物过滤器/生物氧化系统是一种相当简单的构造和操作装置，并且提供了一种经济高效的解决方案，只要污染物能够在适当的浓度（以及适度的浓度）内（在适当的时间内）可生物降解（增加停留时间=增加尺寸和投资成本）即可。磅/小时的加载速率，并且气流处于有机体可行的温度下。对于大量空气，生物过滤器可能是xxx的经济高效的解决方案。没有二次污染（与焚烧情况不同，在焚烧情况下会产生额外的CO ₂和NO _x由燃烧的燃料产生），降解产物形成额外的生物质，二氧化碳和水。培养基灌溉水，尽管许多系统都对其进行了回收以降低运营成本，但其生化需氧量（BOD）较高，可能需要进行处理后才能处置。但是，这种“排污水”是适当维护任何生物氧化系统所必需的，通常无需任何预处理就可以被市政公有处理厂所接受。

生物过滤器正在Plum Creek Timber Company的纤维板工厂的蒙大拿州哥伦比亚瀑布市使用。生物滤池减少了制造过程中排放的污染，排放的废气清洁了98％。Plum Creek上最新，规模xxx的生物过滤器造价为950万美元，尽管这项新技术很昂贵，但从长远来看，它的加班时间要比天然气替代的废气净化焚化炉（环保程度不高）低。

生物滤池于1893年在英国首次引入，作为滴滤池用于废水处理，此后已成功用于处理各种类型的水。自1900年代初以来，生物处理已在欧洲用于过滤地表水以用于饮用，现在在全球范围内受到越来越多的关注。生物过滤在废水处理，水产养殖和中水回用中也很常见，是在提高水质的同时尽量减少水替代的一种方法。

生物滤池是微生物附着并生长以形成称为生物膜的生物层的介质床。因此，生物过滤通常称为固定膜过程。通常，生物膜由不同微生物（细菌、真菌、酵母等），大型生物（原生动物、蠕虫、昆虫的幼虫等）和细胞外聚合物（EPS）组成。所述的纵横生物膜通常为粘糊糊和泥泞。

待处理的水可以通过上流或下流间歇或连续地施加到介质上。通常，生物滤池有两个或三个阶段，具体取决于进食策略（渗滤或浸没式生物滤池）：

• 固相（介质）；
• 液相（水）；
• 气相（空气）。

有机物和其他水成分主要通过生物降解扩散到发生处理的生物膜中。生物过滤过程通常是有氧的，这意味着微生物的新陈代谢需要氧气。氧气可以与水流同时或逆流提供给生物膜。空气通过过程（三相生​​物滤池）的自然流动或鼓风机提供的强制空气被动地通气。

微生物的活动是过程性能的关键因素。主要影响因素是水的组成，生物滤池的水力负荷，介质的类型，进料策略（渗滤或浸没介质），生物膜的年龄、温度、通气量等。

大多数生物过滤器使用诸如沙子、碎石、河卵石或某种形式的塑料或陶瓷材料（如小珠和环）的介质。

尽管生物过滤器具有简单的表面结构，但它们的内部流体动力学以及微生物的生物学和生态学是复杂且可变的。这些特性赋予过程鲁棒性。换句话说，该过程具有保持其性能或在一段时间无流量、大量使用、有毒冲击、介质反冲洗（高速生物过滤过程）等之后迅速恢复到初始水平的能力。

生物膜的结构可以保护微生物免受恶劣的环境条件的侵害，并在过程中保留生物量，即使条件对其生长不是最佳的。生物过滤过程具有以下优点：

• 由于微生物被保留在生物膜内，因此生物过滤可以使微生物生长出具有相对较低的比生长速率的微生物。
• 生物滤池较少受到可变或间歇的负荷和液压冲击;
• 运营成本通常低于活性污泥;
• 最终处理结果受生物质分离的影响较小，因为废水中的生物质浓度远低于悬浮生物质工艺。
• 由于没有生物质的回报，在过程流程中的给定点，附着的生物质变得更加专业化（相关生物体的浓度更高）。

由于生物质的过滤和生长会导致物质在过滤介质中积聚，因此这种固定膜过程会发生生物阻塞和流动通道。根据应用类型和用于微生物生长的介质，可以使用物理和/或化学方法来控制生物阻塞。只要有可能，可以使用空气和/或水执行反冲洗步骤，以破坏生物垫并恢复流量。也可以使用诸如氧化剂（过氧化物、臭氧）或杀生物剂之类的化学品。

生物滤池用于处理来自各种来源的废水，这些废水具有不同的有机成分和浓度。文献中描述了生物过滤应用的许多例子。定制的生物过滤器已经开发并商业化，用于处理动物废物、垃圾渗滤液、乳品废水、生活废水。

这个过程是通用的，因为它可以适应小流量（<1 m3 / d），例如现场污水以及市政当局产生的流量（> 240000 m3 / d）。对于分散式家庭废水生产，例如对于独立住宅，已经证明，与现代家庭生活方式有关的水力和有机物生产率每天，每周和每年都有重要波动。在这种情况下，位于化粪池后面的生物过滤器构成了一个强大的过程，能够维持所观察到的变化而不会影响治疗性能。