## 引言
印刷行业长期以来被视为高污染行业，其生产过程中排放的大量有机废气不仅严重危害操作人员及周边居民的身体健康，也对生态环境造成不可忽视的负面影响。近年来，雾霾等环境问题的频发，更加凸显了印刷厂废气治理的紧迫性与必要性。因此，对印刷厂排放的有机废气实施有效处理，已成为行业可持续发展的关键环节。
## 印刷厂有机废气的组成与生物法处理原理
印刷厂废气的主要成分包括甲苯和乙酸乙酯，这两种物质是常见的有机溶剂，广泛存在于油墨和稀释剂中，对人体健康具有潜在危害。
生物净化技术本质上是一种微生物氧化过程。微生物以废气中的有机物为营养源，通过生长和代谢活动，将其转化为无害的无机物二氧化碳。依据被广泛认可的生物膜理论，有机废气的降解过程可分为三个关键步骤：
1. 有机废气进入填料层后，首先与水接触并逐步溶解于液相中；
2. 溶解于水膜的有机废气在浓度梯度的驱动下，扩散至附着有微生物的生物膜内，并被微生物捕获；
3. 微生物以扩散进来的有机物作为碳源，进行自身生长代谢，最终将其氧化分解为二氧化碳和水。
## 生物法处理工艺与设备
目前，应用于有机废气处理的生物法工艺主要包括生物过滤、生物滴滤和生物洗涤三种形式。近年来，生物滴滤工艺因其在处理有机废气方面的显著优势，受到研究者的广泛关注，并形成了较为系统的理论基础。
### 生物过滤工艺
在该工艺中，废气从塔体底部进入，穿过填料层，被填料层中的微生物捕获、消化并分解为二氧化碳和水，从而实现净化目的。该装置的填料层通常由土壤、木屑、堆肥等有机材料混合而成。塔顶设有循环水喷淋装置，为微生物提供生长所需的水分，同时填料层自身也为微生物提供必要的营养物质。
### 生物滴滤工艺
生物滴滤装置的结构与过滤装置类似，其主要区别在于填料层的组成以及喷淋液的性质。滴滤工艺的填料层多采用惰性材料，如拉西环、碎石、陶瓷等。塔顶的喷淋系统将营养液均匀喷洒，在填料表面形成生物膜，并持续为膜内微生物提供生长所需的营养。有机废气从塔底进入，与生物膜接触并扩散，随后被微生物捕捉并分解。
## 印刷厂有机废气生物处理的最新研究进展
针对印刷厂废气中含量最高的甲苯和乙酸乙酯，多项研究取得了显著成果。刘永慧、孙玉梅等人的研究表明，当甲苯与乙酸乙酯的混合气体在过滤床中的停留时间为1分钟时，过滤床对这两种污染物的去除效率可达90%以上。
华素兰、王丽萍等人采用甲苯专性降解菌株进行接种，通过生物滴滤法成功实现了对甲苯、乙酸乙酯等印刷厂有机废气的有效降解。实验结果显示，当污染负荷每天连续供给8至12小时，废气流量为8400升/小时，每周运行7天，总VOC浓度维持在550至750毫克/立方米时，总去除效率可保持在85%至90%之间。
吴卫军利用生物过滤塔对三苯混合气体进行实验研究，结果表明：以三苯混合物驯化、筛选出的优势降解菌作为降解菌株，滴滤塔的净化效率随入口浓度的升高而降低，反之亦然。在气体停留时间为84.8秒，苯入口浓度低于132.2毫克/立方米，甲苯入口浓度为418.2毫克/立方米的条件下，不规则形陶粒填料滤塔对苯和甲苯的净化效率均可达到100%。
孙玉梅利用生物过滤装置处理气态甲苯与乙酸乙酯混合气体的研究进一步发现，乙酸乙酯和异丙醇浓度过高会明显抑制甲苯的去除效率；同时，异丙醇浓度过高也会显著抑制生物过滤器对乙酸乙酯的降解效果。
李云路采用滴滤法处理含甲苯废气的研究表明，生物滴滤池在氮含量较低时性能大幅下降，但氮源过量并不会显著提高去除能力。当碳氮比维持在17.5以下时，微生物对甲苯的去除效率基本稳定在90%以上。
## 影响生物法处理印刷厂有机废气的关键因素
目前，应用于印刷厂有机废气的生物法处理工艺主要包括过滤和滴滤两种方式，尚未见到洗涤工艺的相关研究报道。
### 混合有机废气种类的影响
在生物法处理过程中，印刷厂有机废气不仅包含甲苯和乙酸乙酯，还含有其他成分。这些气体的组成及浓度差异会对微生物的生长产生不同影响，部分成分可能促进降解，而另一些则可能产生抑制作用。Deshusses等人的研究发现，采用生物过滤法处理乙酸乙酯与甲苯混合废气时，高负荷的乙酸乙酯会抑制甲苯的去除效果。
### 填料种类的影响
过滤器和滴滤器在填料成分上存在显著差异。过滤器多采用有机填料，如木屑、堆肥等，因其自身可为微生物提供生长所需的营养成分；而滴滤器则使用无机填料，如陶瓷、碎石、拉西环等。金顺利采用以聚丙烯网状纤维为框架、填充水溶性较低的有机矿粉复合而成的生物填料去除甲苯气体，取得了显著效果。廖强、田鑫、朱恂等人使用陶瓷球填料进行生物滴滤塔降解甲苯废气，处理效果良好。孙玉梅、全燮、陈景文等人以堆肥和珍珠岩为填料，采用生物过滤器去除乙酸乙酯，效率可达99%以上。
### 填料温度与湿度的影响
微生物生长过程中，温度对其体内酶的活性影响显著。因此，填料层温度应维持在微生物适宜生长的最佳范围内。一般嗜温型微生物的最适生长温度为25°C至43°C。廖强、田鑫、朱恂等人在滴滤床中采用嗜温型菌对甲苯进行去除实验，发现填料床的最佳温度范围为30至40°C。
就填料组成而言，湿度主要影响过滤工艺。湿度过高时，氧气难以进入生物膜，导致微生物供氧不足，降解效率降低；同时，填料和营养物质可能被冲刷，破坏填料层结构。湿度过低则会导致填料层开裂，降解菌因水分不足而活性下降。因此，间歇性地从填料层上方喷淋循环液，保持填料层适宜湿度至关重要。McNevin D等人的研究表明，填料湿度应保持在30%至80%（重量比），适宜范围为40%至60%。
### 填料营养液及pH值的影响
微生物生存所需的主要营养物质包括水、碳源、氮源、无机盐及生长辅助素等。在生物滴滤塔中，填料层的pH值可通过添加营养液进行调节；而过滤塔中微生物的营养主要来自填料本身，因此pH值较难控制。大多数微生物适宜的pH环境为中性，应尽量避免填料层发生酸化。黄永炳在生物滤池法处理低浓度甲苯有机废气的研究中发现，最佳pH值为7至8，处于弱碱性环境。
### 降解菌的影响
降解菌是整个处理系统的核心环节，菌种选择的准确性直接决定处理效果。由于废气中有机成分复杂，处理废气的降解菌通常不是单一菌种，而是复合菌群。王平宇等人通过正交实验对假单胞菌属的甲苯降解菌生长影响因素进行了对比分析，结果表明：影响程度由大到小依次为甲苯量、温度、pH值、接种量。
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