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[摘 要]随着“大气污染防治十条措施”政策的出台，我国正式从国家层面规范了大气污染治理。废气污染情况日益受到重视，常见的废气治理技术有吸附法、催化燃烧法、高能离子法和生物法等，其中生物技术因为运行成本低廉、无二次污染，已被广泛应用。但目前生物技术在喷漆废气治理中的应用研究仍较少，工业应用更少。本文就生物技术在喷漆废气治理中的应用进行分析。
[关键词]生物技术；喷漆废气治理；应用
中图分类号：X76 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）17-0376-01
生物技术也称作生物增强技术、投菌法，主要是指立足于现代生命科学的基础上，结合其他类型的科学原理，通过现代化的科技来对生物体或加工生物原料进行改造，从而满足社会群体的实际需求或者达到某种应用目的。从整体情况来看，生物技术主要包括发酵技术和现代生物技术，属于一门现代化的学科，具有一定的复杂性和综合性，逐渐得到社会各界的广泛关注。加强生物技术在水污染治理中的实际应用进行探索和研究，有助于促进社会的水资源的合理应用。
1 生物净化技术概述
现代生物技术是应用现代生物科学及工程原理，利用生命有机体来发展新产品或新工艺的一种技术体系。目前生物技术应用到农业医药卫生、食品工业和化学工业的发展，并在解决人类面临的粮食危机、环境污染和能源危机中起到了重要作用。因此，在世界各国均重视高技术发展的当代，生物技术最被人们看好，被列为优先发展的领域，已成为21世纪最重要的技术支柱之一。
生物净化技术作为一项净化低浓度有机废气的新型技术，在国内外已受到广泛关注。工业废气的生物净化是指利用附着于多孔介质填料上的微生物以废气成分作为其生命活动的能源及养分，经新陈代谢降解，转化为简单的无机物（二氧化碳、水等）及细胞组成物质，从而使废气得以净化。生物净化废气的过程主要可分为三步：
首先，溶解：废气与水或固相表面的水膜接触，污染物由气相转移到液相。
其次，吸附、吸收：溶解在水溶液中的有机成分被微生物吸附、吸收，废气分子从水中转移至微生物体内。
最后，生物降解：进入微生物细胞体内的有机物，在各种细胞内酶的催化作用下，进行氧化分解，此过程可用下式表示：
CxHyOz+（x+y/4-z/2）O2→xCO2+（y/2）H2O+△H
与此同时，微生物利用另一部分有机物及分解代谢过程中所产生的能量进行合成代谢以形成新的细胞物质，此过程可用下式表示：
nCxHyOz+nNH3+n（x+y/4-z/2-5）O2→（C5H7NO2）n+n（x-5）CO2+（n/2）（y-4）H2O-△H
生物净化技术对低浓度、生物可降解性好的有机废气（例如：酉旨类、醇类）具有明显的去除效果，利用微生物和生物酶的催化氧化作用，使废气中的有机恶臭分子分解氧化成CO2和H2O。
2 喷漆行业废气成分特点
喷漆废气中有毒物质为：苯、甲苯、二甲苯、乙二醇醚、甲苯二异氰酸酯、重金属、邻苯二甲酸脂、甲醛等。
甲苯、二甲苯：属于中等毒性物质、对人体有麻醉，刺激作用、高浓度对神经有毒害作用。苯，剧毒物质，在神经和骨髓中蓄积，致使神经和造血祖师收到损害，长期可引起白血病。乙二醇醚，在体内可形成剧毒化合物、对血液循环和神经系统造成永久损害长期可致癌。TDI：（甲苯二异氰酸酯）破坏眼角膜、吸收后会损害肝脏，肾功能，长期接触会致癌。重金属；可引起慢性中毒、在脑和肝脏器官残留、对肝、肾造成永久性伤害。邻苯二甲酸脂，属于增塑剂、可引起儿童发育不良。
VOC：挥发性化合物，造成大气环境污染，破坏人类生存环境，危害人类身体健康。甲醛；危害刺激眼角膜。
喷漆废气中的苯及苯系物一般条件下不易溶于水、苯环相当的稳定、不易氧化反应，有较高的热稳定性，加热到900℃也不分解，给喷漆废气处理造成一定行难度。
喷漆废气中细小粘稠油漆颗粒，不容易稀释，容易造成过滤堵塞。
喷漆废气中物质挥发性强，面积大不容易收集，必须有封闭喷漆空间。
3 生物技术在喷漆废气治理中的关键控制因素
3.1 生物过滤填料
填料不仅是微生物附着生长的载体，也是气液两相传质的介质，其不仅影响生物净化系统的净化效果，也关系整个生物处理系统的稳定性和经济性等。具体体现在影响微生物的附着性、填料床的含水率、透氣性、更换频率、营养供给及使用寿命等。优质填料需要有大比表面积、高水分持留能力、高孔隙率、较低的密度以及一定的结构强度。
常见的填料为有机和无机两大类，有机填料包括高分子鲍尔环、木屑、玉米芯等，无机填料包括活性炭、沸石及陶粒等，其特性对比情况见表1。
无机填料的密度较大，不能给微生物提供营养物质，需定期补充营养物质。有机填料机械强度不高，容易引起床体压实，产生较大压降。该项目选用的主体填料采用优质陶质填料，不易腐烂，使用寿命可确保大于十年。陶质填料具有比表面积大、亲水性良好、耐腐蚀性强等优点，具有优良的通透性和稳定结构，可确保废气治理效果稳定。陶粒填料含有金属氧化物成分，主要成分见表2。
3.2 温度
微生物适宜生长的温度是25℃～35℃。温度过低，微生物会进入休眠模式，废气治理效率低；温度超出微生物的最高生长温度时，微生物会停止生长甚至死亡，废气治理效率同样低。温度还会影响污染物的物理状态，进而影响废气净化效果。为确保进入生物治理装置的废气温度符合要求，在设备入口处增设温度感应器，当进气温度过高时，往废气中补充冷风进行降温；当进气温度过低时，利用加热器对循环水进行加热，尤其北方冬天室外较为寒冷，设备壳体须用保温材料制作，减少热量散发。
3.3 湿度
湿度对微生物生长的影响主要体现在：湿度影响溶解氧的含量；只有溶解于水中的污染物才可能被微生物降解。湿度太高，会使气体通过滤床的压降增大、停留时间减小、供氧不足，使降解速率降低。湿度太低，将使微生物失活。微生物适宜生长的湿度为40%～60%。为确保废气湿度满足要求，生物治理装置的第一段设计为喷淋水洗段，保持持续喷淋，为废气加湿，而生物治理装置的后两级生物处理段的喷淋设计为间歇式喷淋。
3.4 pH值
pH值是影响微生物生理活动的重要因素之一。大多数微生物适宜生长的pH值是6.5～7.5。为确保pH值符合微生物生长要求，在水池设有pH值在线监测，与加药装置联动，及时添加酸/碱液。
结束语
综上所述，利用生物技术治理喷漆废气可取得较好效果，且具有现实意义。鉴于生物技术在喷漆废气治理中的应用有限，未来的生物治理技术还需不断优化和改进。
参考文献
[1] 汽车喷涂有机废气处理技术研究进展[J].陶孝平.资源节约与环保.2016（07）.
[2] 喷涂漆废气回收技术的应用及发展[J].唐志华，蔡俊雄.中国环保产业，2014（7）.
[3] 生物滴滤法处理喷漆废气[J].曹春，王丽萍，王晴晴等.化工环保，2015，35（3）.
[关键词]生物技术；喷漆废气治理；应用
中图分类号：X76 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）17-0376-01
生物技术也称作生物增强技术、投菌法，主要是指立足于现代生命科学的基础上，结合其他类型的科学原理，通过现代化的科技来对生物体或加工生物原料进行改造，从而满足社会群体的实际需求或者达到某种应用目的。从整体情况来看，生物技术主要包括发酵技术和现代生物技术，属于一门现代化的学科，具有一定的复杂性和综合性，逐渐得到社会各界的广泛关注。加强生物技术在水污染治理中的实际应用进行探索和研究，有助于促进社会的水资源的合理应用。
1 生物净化技术概述
现代生物技术是应用现代生物科学及工程原理，利用生命有机体来发展新产品或新工艺的一种技术体系。目前生物技术应用到农业医药卫生、食品工业和化学工业的发展，并在解决人类面临的粮食危机、环境污染和能源危机中起到了重要作用。因此，在世界各国均重视高技术发展的当代，生物技术最被人们看好，被列为优先发展的领域，已成为21世纪最重要的技术支柱之一。
生物净化技术作为一项净化低浓度有机废气的新型技术，在国内外已受到广泛关注。工业废气的生物净化是指利用附着于多孔介质填料上的微生物以废气成分作为其生命活动的能源及养分，经新陈代谢降解，转化为简单的无机物（二氧化碳、水等）及细胞组成物质，从而使废气得以净化。生物净化废气的过程主要可分为三步：
首先，溶解：废气与水或固相表面的水膜接触，污染物由气相转移到液相。
其次，吸附、吸收：溶解在水溶液中的有机成分被微生物吸附、吸收，废气分子从水中转移至微生物体内。
最后，生物降解：进入微生物细胞体内的有机物，在各种细胞内酶的催化作用下，进行氧化分解，此过程可用下式表示：
CxHyOz+（x+y/4-z/2）O2→xCO2+（y/2）H2O+△H
与此同时，微生物利用另一部分有机物及分解代谢过程中所产生的能量进行合成代谢以形成新的细胞物质，此过程可用下式表示：
nCxHyOz+nNH3+n（x+y/4-z/2-5）O2→（C5H7NO2）n+n（x-5）CO2+（n/2）（y-4）H2O-△H
生物净化技术对低浓度、生物可降解性好的有机废气（例如：酉旨类、醇类）具有明显的去除效果，利用微生物和生物酶的催化氧化作用，使废气中的有机恶臭分子分解氧化成CO2和H2O。
2 喷漆行业废气成分特点
喷漆废气中有毒物质为：苯、甲苯、二甲苯、乙二醇醚、甲苯二异氰酸酯、重金属、邻苯二甲酸脂、甲醛等。
甲苯、二甲苯：属于中等毒性物质、对人体有麻醉，刺激作用、高浓度对神经有毒害作用。苯，剧毒物质，在神经和骨髓中蓄积，致使神经和造血祖师收到损害，长期可引起白血病。乙二醇醚，在体内可形成剧毒化合物、对血液循环和神经系统造成永久损害长期可致癌。TDI：（甲苯二异氰酸酯）破坏眼角膜、吸收后会损害肝脏，肾功能，长期接触会致癌。重金属；可引起慢性中毒、在脑和肝脏器官残留、对肝、肾造成永久性伤害。邻苯二甲酸脂，属于增塑剂、可引起儿童发育不良。
VOC：挥发性化合物，造成大气环境污染，破坏人类生存环境，危害人类身体健康。甲醛；危害刺激眼角膜。
喷漆废气中的苯及苯系物一般条件下不易溶于水、苯环相当的稳定、不易氧化反应，有较高的热稳定性，加热到900℃也不分解，给喷漆废气处理造成一定行难度。
喷漆废气中细小粘稠油漆颗粒，不容易稀释，容易造成过滤堵塞。
喷漆废气中物质挥发性强，面积大不容易收集，必须有封闭喷漆空间。
3 生物技术在喷漆废气治理中的关键控制因素
3.1 生物过滤填料
填料不仅是微生物附着生长的载体，也是气液两相传质的介质，其不仅影响生物净化系统的净化效果，也关系整个生物处理系统的稳定性和经济性等。具体体现在影响微生物的附着性、填料床的含水率、透氣性、更换频率、营养供给及使用寿命等。优质填料需要有大比表面积、高水分持留能力、高孔隙率、较低的密度以及一定的结构强度。
常见的填料为有机和无机两大类，有机填料包括高分子鲍尔环、木屑、玉米芯等，无机填料包括活性炭、沸石及陶粒等，其特性对比情况见表1。
无机填料的密度较大，不能给微生物提供营养物质，需定期补充营养物质。有机填料机械强度不高，容易引起床体压实，产生较大压降。该项目选用的主体填料采用优质陶质填料，不易腐烂，使用寿命可确保大于十年。陶质填料具有比表面积大、亲水性良好、耐腐蚀性强等优点，具有优良的通透性和稳定结构，可确保废气治理效果稳定。陶粒填料含有金属氧化物成分，主要成分见表2。
3.2 温度
微生物适宜生长的温度是25℃～35℃。温度过低，微生物会进入休眠模式，废气治理效率低；温度超出微生物的最高生长温度时，微生物会停止生长甚至死亡，废气治理效率同样低。温度还会影响污染物的物理状态，进而影响废气净化效果。为确保进入生物治理装置的废气温度符合要求，在设备入口处增设温度感应器，当进气温度过高时，往废气中补充冷风进行降温；当进气温度过低时，利用加热器对循环水进行加热，尤其北方冬天室外较为寒冷，设备壳体须用保温材料制作，减少热量散发。
3.3 湿度
湿度对微生物生长的影响主要体现在：湿度影响溶解氧的含量；只有溶解于水中的污染物才可能被微生物降解。湿度太高，会使气体通过滤床的压降增大、停留时间减小、供氧不足，使降解速率降低。湿度太低，将使微生物失活。微生物适宜生长的湿度为40%～60%。为确保废气湿度满足要求，生物治理装置的第一段设计为喷淋水洗段，保持持续喷淋，为废气加湿，而生物治理装置的后两级生物处理段的喷淋设计为间歇式喷淋。
3.4 pH值
pH值是影响微生物生理活动的重要因素之一。大多数微生物适宜生长的pH值是6.5～7.5。为确保pH值符合微生物生长要求，在水池设有pH值在线监测，与加药装置联动，及时添加酸/碱液。
结束语
综上所述，利用生物技术治理喷漆废气可取得较好效果，且具有现实意义。鉴于生物技术在喷漆废气治理中的应用有限，未来的生物治理技术还需不断优化和改进。
参考文献
[1] 汽车喷涂有机废气处理技术研究进展[J].陶孝平.资源节约与环保.2016（07）.
[2] 喷涂漆废气回收技术的应用及发展[J].唐志华，蔡俊雄.中国环保产业，2014（7）.
[3] 生物滴滤法处理喷漆废气[J].曹春，王丽萍，王晴晴等.化工环保，2015，35（3）.