在生物过滤系统中，受微生物代谢活动、气流特性以及填料特性的影响，填料床存在明显的热质迁移现象，使系统宏观运行不稳定。本文主要建立了生物过滤系统填料层热质迁移过程的数学模型，考察了一维情况下填料层温度和湿度的变化情况，以及气流特性对填料层湿度的影响，为生物滤床废气处理系统的工程设计提供了参考依据。参考多孔介质的体积平均模型和三参数模型，以流体质量和能量守恒方程为基础，建立了微体积单元中的质量和能量守恒方程，采用Galerkin有限元法，对生物滤床处理H₂S废气过程的一维热质迁移模型进行了数值计算，并与实验数据进行了比较。结果表明，模型计算值与实测点的温、湿度值吻合良好，其相关系数都达到0.9以上。气流特性与填料层湿度变化的数值模拟显示：随着进气气速增加、相对湿度减小、温度增加、浓度增大，填料层的湿度下降，且填料层湿分迁移速率与气速呈对数关系，与温度、浓度呈指数关系，与相对湿度呈负乘幂关系；H₂S计算浓度值沿轴向由下而上逐渐降低，且随着时间的推移，轴向各点的H₂S浓度逐渐增大。去除率、去除负荷和微生物相对活性随着填料层湿度的下降而减小。