一、微生物技术
1.1关于生物法
21世纪是生物技术的时代，人类在了解自然、探索自然并改造自然的过程中，深刻认识到自然“物尽其用”的特性，对各种物质和自然法则加以利用，使其能够满足人类日益发展增长的生产生活需要变成时代潮流。
生物法不仅被应用在医疗、化工、养殖等诸多领域，在环境保护行业也有广泛的应用：垃圾填埋技术本质上是借助自然微生物这个“大自然的清道夫”的力量对城市化过程中产生的过量的、人类难以快速处理的垃圾进行消减；
污水处置过程中最为广泛应用的活性污泥法，其所谓污泥事实上就是水体微生物的一种载体，相比人类研发的膜过滤、化学絮凝技术更加有效；而在大气治理技术中，微生物法也是一种经典、有效且环境友好的工艺。
VOCs废气是人类主宰地球后的“新兴”产物，尽管科技发展日新月异，可如何对其进行有效的控制消减也曾一度让人类头疼。即便如此，厚德博大的大自然也依然能滋养出特异性的嗜VOCs微生物——VOCs废臭气生物治理法兴起于荷兰和德国，近年来也逐渐被国内的科技公司引进和使用。
1.2微生物废臭气治理原理
恶臭污染物的转化过程图
①恶臭气体的溶解过程。废气与水或固相表面的水膜接触，污染物溶于水中成为液相中的分子或离子，即恶臭物质由气相转移到液相，这一过程是物理过程，遵循亨利定律：
Pi=H·Xi
式中Pi——可溶气体在气相中的平衡分压，MPa；
H——亨利系数，MPa；
Xi——可溶气体在液相中的摩尔分数。
传质示意图
②恶臭物质的吸附、吸收过程。水溶液中恶臭成分被微生物吸附、吸收，恶臭成分从水中转移至微生物体内。作为吸收剂的水被再生复原，继而再用以溶解新的废气成分。被吸附的有机物经过生物转化，即通过微生物胞外酶对不溶性和胶体状有机物的溶解作用后才能相继地被微生物摄入体内。
如淀粉、蛋白质等大分子有机物在微生物细胞外酶(水解酶)的作用下，被水解为小分子后再进入细胞体内。由此可见，当以污泥或膜形态存在的微生物表面一旦通过吸附而被有机物覆盖后，其进一步吸附的作用将受到限制，因而需要通过膜的表面更新或不断补充具有吸附能力的微生物菌胶团，才能保证此过程的顺利进行。
③恶臭物质的生物降解过程。进入微生物细胞的恶臭成分作为微生物生命活动的能源或养分被分解和利用，从而使污染物得以去除。烃类和其他有机物成分被氧化分解为CO2和H2O，含硫还原性成分被氧化为S、SO42-；含氮成分被氧化分解成NH4+、NO2-和NO3-等。具体转化过程如下：
进入微生物细胞体内的有机物，在各种细胞内酶(如脱氢酶、氧化酶等)的催化作用下，微生物对其进行氧化分解，同时进行合成代谢产生新的微生物细胞。一部分有机物通过氧化分解最终转化为H2O和CO2等稳定的无机物质，并从中获取合成新细胞物质(原生质)所需要的能量。
1.3关于微生物菌种
用于废臭气治理的Gewahr系列特异性微生物菌种来源于我司与中美院士及高校合作研发的高效复合微生物技术，通过一系列微生物菌种筛选、生物富育、细胞接种、高效生物膜形成等步骤，使生物填料表面附着大量的微生物菌种（真菌和细菌），主要为化能自养型和甲基营养型微生物。
结合精心选育的微生物菌种，在训育（即高效生物膜产生）期间辅以适宜的温度、湿度、酸碱度、氧浓度以及营养物质，使得具备废臭气净化作用的多种微生物能够共同繁殖。
恶臭气体成分复杂，针对恶臭气体中特定的污染成分，在复合菌群中都有其特定适宜处理的微生物群落，复合菌群中的自养菌和异养菌通过各自的氧化、还原、硝化、反硝化等方式在来流气体中获取其所需要的营养和能量，从而达到一套微生物菌种能同时处理多种臭气污染物的目的。
且随着时间的推移，特别是生物填料“微生态”中经过演化出现特定原生生物以后，废臭气治理能力将进一步提升，处理达标效果越来越好。
搭配科威制造的洗涤-过滤微生物联合废臭气治理装置，通过观察孔能够清除了解填料中的微生物生长情况：在培菌完成后，随着时间推移能直观地看到填料颜色愈变愈深，说明微生物生长繁育情况良好。
训育完成前后的微生物填料1.4关于科威培菌基地
科威培菌基地一览
我司的菌种培育基地坐落于四面环山，环境优美的韶关市曲江，该基地有专业的人员进行管理，并配备有齐全的试验设备，通过试验设备可以有效的观察到细菌的生长情况，及时做好相关的记录，经过我司多年的对微生物菌种的研究与开发，现我司已成功研发出了适用于喷漆行业、石油化工行业、市政污水行业、制药行业、食品行业、医疗行业、工业废气、养殖场等专用微生物。
科威培菌基地内部设施一览
1.5关于科威微生物技术的优势
广州科威发轫于德国Gewahr，经过多年公司内部本土工程实践和科研人员的技术攻关，不断改良菌种筛选、训育、富集工艺，使其更加符合我国市政和工业大气污染治理事实。通过与更加适宜微生物挂膜、压损更小的高分子有机球型填料相结合，克服了友商使用陶粒、树皮等填料带来的菌种培育难、治理时效短、设备容易坍塌等问题。
长时间训育后的科威高分子有机球型填料与树皮填料
适应性强和应用广泛性是科威生物技术的最有力体现：河北、北京、新疆、重庆、湖南、广西、广东、海南等地均有科威微生物设备或搭载了科威菌种的设施在役，结合废臭气成分和当地气候条件进行研发是我们的强项，稳定性和长效性则是我们不变的追求。
科威拥有各行各业包括市政污水处理、给排水泵站、垃圾填埋场；工业中电子电器、汽车、喷涂、焚烧、冶炼、石油化工、医疗、制药、食品、养殖、印染、造纸、酒店办公室等数以万计的废臭气成分及其特异性的微生物菌种数据库在业内一骑绝尘。
多年以来，我司致力于发展推广微生物技术，至今在全国已建成（服务）超套设备，并保持长效运行。公司创造出一系列成功的工程案例，诸如广州猎德污水处理厂除臭工程，有幸被时任总书记胡同志参观考察，并给出高度评价；
在老旧项目整改中也屡创佳绩，广受业主和同行赞赏；广大环保行业公司同仁在使用生物法处置废臭气体、遭遇难以处理的废臭气成分时，往往都会首选广州科威微生物技术菌种。
二、微生物填料
2.1填料——微生物生长繁衍的载体
科威根据多年实际工程经验，为了达到最理想的预处理和微生物治理效果，在前级预处理段采用高分子多面空心球填料，后级生物段使用高分子悬浮球填料。
2.1.1高分子多面空心球填料
前级洗涤段使用的高分子多面空心球填料，材质为聚丙烯塑料（PP），一般采用全新料，在球中部沿整个周长有一道加固环，环的上下各有十二片球瓣，沿中心轴呈放射形布置。具有气速高、叶片多、阻力小、操作弹性大等特点，使用寿命超过10年。
高分子多面空心球填料
2.1.2高分子悬浮球填料
后级生物段使用高分子悬浮球填料，材质为聚丙烯塑料（PP），包含高分子海绵，聚丙烯外壳为内部高分子海绵提供了坚固支撑并保证气流通畅。采取全新料制造，不使用回收材料避免对微生物培育造成影响。填料具备自重轻、透气性能强、压损小、表面积大孔隙率高、保湿性能好、不得有油性海绵、微生物易生长挂膜、抗酸碱耐老化、材质结构稳定不易腐败板结等特点，使用寿命可达15年。
高分子悬浮球填料，图中可清楚地观察到内部填充的高分子海绵
干燥状态下单个悬浮球（聚丙烯球体+高分子海绵）重量为10±3g，普通成年人一次性能轻松拎起装满的4～6袋（普通蛇皮袋）悬浮球填料；在喷淋环境中高分子海绵充分吸水的情况下，单个悬浮球重量在g左右，重量在各种市面常见微生物填料中最轻，对设备箱体挤压力小，堆放不易压实。
球形外壳为内部高分子海绵提供良好支撑保护前提下，结构设计疏松，来流气体能够轻松通过，吸附在海绵毛细结构中的液滴可以充分地与气体中的各种物质发生溶解、传质等作用。
微生物设备压损主要在于填料，就一般堆料高度而言，采用科威高分子悬浮球填料的设备总压损在pa以下，远小于同等大小的其它工艺设备或采取其它填料的生物设备压损。
悬浮球填料中的海绵，拥有巨大的比表面研究表明，科威高分子海绵的比表面积是一般陶粒或树皮填料的10～倍，这意味着在相同体积的填料下，高分子海绵能够大幅度增加特异性废臭气处理菌种的挂膜概率和生长密度，最终反映到设备的处理效果中。
无论是球形外壳还是内部海绵，其高分子结构化学性质稳定，耐酸碱耐氧化，不与表面微生物生化活动发生作用，特选无油性高分子有助于保持微生物活性，科威的历史工程经验表明，该填料在多年运行，应对各种工业市政废臭气体、不同污染负荷冲击后仍能保持足够的结构强度。
2.2效果对比与实际应用
经过多年实际应用，科威对高分子填料进行持续迭代改良，特有的高分子填料体现出强大的工程适应性和优良的载体性能。
2.2.1各种微生物填料的效果对比
对于市面上常见的陶粒、树皮、椰壳、火山岩或复合型填料：
①陶粒与火山岩由于其制造特性，尽管内部具有丰富的孔隙结构，但表面致密的干化外壳阻挡了微生物的进入，使得菌种难以在陶粒内部孔隙结构中生长挂膜，喷淋系统喷出的循环水和来流气体也只能沿着表面逃逸，造成填料整体湿度低、水/气接触面小等情况；
具有致密外壳的陶粒填料而科威悬浮球填料中搭载的高分子海绵体积较大、自重其轻，意味着这种特殊的海绵具有相当大的比表面积，且可以肉眼看出其中非常细微绵密的孔隙结构。
这种结构类似远古地球上第一次诞生生命活动的海底“白烟囱”，培菌阶段喷洒在悬浮球上的菌种能轻松进入这些毛细管构造中，并快速生长繁衍为成规模的菌落，即菌种挂膜。悬浮球外侧的球形聚丙烯外壳则有效地支撑了内部的高分子海绵，防止下层海绵因为上层吸水变重后向下压实，保证了上中下层所有海绵填料的通透性。
陶粒与悬浮球填料中的海绵对比，高分子海绵由内到外充满着毛细结构
②而火山岩相对于陶粒具有更大的体积，比表面积更小，干燥坚硬的表面难以使微生物生长挂膜；在施工进料过程中，如不妥善堆放，大块的火山岩难以填充全部的箱体填料层，进而形成各种大小空腔，废臭气没有与水膜、生物膜充分接触便离开了生物填料反应区，等效停留时间短，处理效果堪忧；且火山岩本身重量较大，运输和施工人力成本高，加之微生物难生存易凋亡，1-2年的使用寿命导致必须频繁更换新填料，无形中增加了不少的资金成本。
体积巨大、表面坚硬的火山岩填料
③树皮填料由于其天然地来源于乔木植物，加之箱体内部湿润、多菌共存的环境，容易被各种微生物侵蚀破坏，造成板结、压实和坍塌，微生物失去生长载体，难以与水气接触，无法获得废臭气中的物质作为新陈代谢原料，数月后树皮中的菌群就会全部衰亡，只能更换填料并补加菌种以保证设备处理能力。
运行数月后的科威高分子有机球型填料与树皮填料的生长情况对比
相比较为科威悬浮球填料中的高分子海绵，树皮填料无论是干燥状态下还是充分湿润条件下，都表现出较高的硬度或压实性，而比表面积大、几乎无重量的高分子海绵则能够有效充盈整个反应区空间，柔软的材质结合聚丙烯外壳保证了菌种的生存繁育空间。
树皮局部与悬浮球中的高分子海绵④复合型填料尽管看似博采众长，但不同的填料及其材质决定了整个处理单元理化性质表现出各向异性，微生物的生长状况处处不同，如果不进行有效的维护管理容易造成箱体微生态紊乱，最终致使菌种失去活性。
运行不久后便破败不堪的复合型填料
根据我司以往对友商损坏的微生物设备的整改经验，复合型填料在失去效果以后，由于废臭气治理特异性菌种全部凋亡，其它对环境对人体有害的微生物占据箱体内微生态优势位，此时废旧填料属于危险废物，即使将其清出后也禁止直接丢弃，而必须交由具备相关处理资质的部门进行后续处理，考虑到该填料相对短暂的使用寿命，无形中便增加一笔高昂的成本。
清出的废旧复合型填料属于危险废物
2.2.2科威高分子填料
上述这些填料相对较短的使用寿命，决定了用其搭载微生物菌种进行废臭气治理是，必须不断地更换填料（如陶粒填料必须1-3年更换一次填料）及补加菌种（树皮填料由于透水透气性差，微生物只能存活数月），而后再进行漫长的重新培菌，人力成本、经济成本与时间成本必定居高不下。
且长期的业内恶性竞争，没有独有生物技术、生物存活时间短的厂家反而会更加偏向选择廉价且性能低劣的微生物填料，形成越坏越修、越修越坏的恶性循环。因此推荐使用具备独家培菌基地的广州科威微生物技术，搭配高分子填料，有效解决实际工程中设备运行寿命短、维护成本高企等问题
猎德污水厂微生物除臭装置，十多年长效运行
三、微生物设备设计
3.1关于微生物洗涤-过滤联合处理工艺
微生物废臭气治理技术兴起于荷兰和德国，适用于各种成分复杂的市政臭气和工业废气处理。微生物法的原理主要是利用微生物代谢活动，将废臭气转化为细胞代谢的能源、细胞组成物质及无害的小分子物质(如水、二氧化碳等)。其优点有：反应条件温和、设备结构简约、操作方便、运行费用低、无二次污染、可处理不同性质的混合气体等等。该技术在欧洲已得到较大规模的应用。
恶臭废气微生物处理工艺主要包括生物滤池、生物滴滤、生物洗涤、膜生物反应器。其中，生物过滤器和生物滴滤器应用最为广泛，膜生物反应器尚限于实验室摸索研究阶段。
四种微生物处理工艺，图源网络
3.1.1生物过滤
废臭气体流经过加压预湿后，进入过滤塔与滤料层表面的生物膜接触，污染因子从气相转移到生物膜中被膜内的微生物迅速降解和利用，转化为自身生物质、水、CO2和其他小分子物质。生物过滤法也适用于VOCs处理，如短链烃类、单环芳烃、氯代烃、醇、醛、酮、羧酸以及含硫、氮的有机物，其典型的应用领域包括印刷、喷涂行业、污水处理和畜禽养殖业等。该方法特点是操作简单，运行费用低、适用范围广，不产生二次污染，但反应条件不易控制，易堵塞、气体短流、沟流，占地多，且对进气负荷变化适应慢。
3.1.2生物滴滤
生物滴滤是生物过滤工艺的改进，其床层填料多为惰性物质，与生物过滤相比，降低了气体通过床层的阻力，由于连续流动的液体通过填充层，使得反应条件(如pH、营养物浓度)易于控制，单位体积填料的生物量高，更适合净化负荷较高的废气，同时克服了生物过滤不利于处理产酸废气的特点，可有效去除经生物降解产生酸性代谢产物的含硫废气。但生物滴滤反应器由于连续流动液相的存在，使得亨利系数较大的污染物不容易被去除。
3.1.3生物洗涤
生物洗涤器又叫生物洗涤池，由传质洗涤器和生物降解反应器组成。废气首先进入洗涤器，与惰性填料上的微生物及由生化反应器过来的泥水混合物进行传质吸附、吸收，部分有机物在此被降解，液相中的大部分有机物进入生化反应器，通过悬浮污泥的代谢作用被降解掉，生化反应器出水进入二沉池进行泥水分离，上清液排出，污泥回流。
生物洗涤法也叫生物吸收法，在运行过程中废气不需要增湿，由于系统由2个独立的反应单元组成，易于控制反应条件，压力损失低，但其传质表面积低，废气必须溶于液相，需大量供氧才能维持高降解率，而且存在剩余污泥，运行费用也较高。
3.1.4微生物洗涤-过滤联合处理工艺
广州科威研发的微生物洗涤-过滤联合处理工艺结合了生物洗涤、生物滴滤和生物过滤三种生物技术，融合各自的技术优势，根据实际工程经验和运行管理需求，去除了洗涤法中的二沉构筑物和污泥回流环节，简化了设备结构，并突破性地解决了长时间运行后循环系统容易堵塞和滤料酸化问题，是一种新型的复合微生物废臭气治理高新技术。
科威微生物洗涤-过滤联合处理工艺流程图
3.2科威微生物设备的结构组成
科威Gewahr洗涤-过滤联合废臭气治理装置，包括前级洗涤区和多级生物滤床过滤区。装置整体在横向分成几个区域，自前而后分别是：臭气的导入区、前级洗涤区（可按实际情况添加溶剂对来流气体进行预处理）、多级生物滤床过滤区、净化气体排出区（该区域与外界相通）。
在前级洗涤区与生物滤床过滤区之间、后级洗涤区与净化气体排出区分别装有气液分离装置。在纵向前后两级洗涤区设置成三层，自上而下分别是：位于上部的喷淋区；位于中部的是一层填料层；位于底部的是储水槽。
前级洗涤区的填充层，充满了高效气、液相接触的有机高分子填料。底部的储水槽是经特殊设计的，具有防渗和排污功能，储水槽内的液体通过水泵进行循环。前后储水槽及水泵循环系统各自独立，并设有补水阀。
多级生物滤床过滤区，位于上部的每级生物滤层喷洒水系统由循环水泵、管道等组成，备用洒水系统由电磁阀、管道等组成，可分别单独控制，以满足不同生物滤床过滤层工艺要求，即：每天喷洒水次数和每次喷洒水持续的时间；位于中部的生物填料选用高分子有机材料，具有表面积大，生物膜易生长易脱落，耐腐蚀、耐生物降解，保湿性好、空隙率高，压损小、使用寿命长（约10-15年），有良好的布气、布水性能等特性。位于下部的储水槽经过特殊设计，具有防渗和排污功能，储水槽中的水通过水泵可以循环使用。
3.3科威微生物设备的设计细节
3.3.1独创内循环系统
科威Gewahr系列微生物废臭气治理设备相较市面上一般的微生物设备，独家创新地引入了内部循环水箱。我司经过多年技术攻关，克服箱体漏水、腐蚀等技术难题，直接在设备下层内置蓄水层，通过外部循环泵与顶层各喷淋装置连通，从而实现箱体内微生态的水循环。
内循环系统的优势：
①常见的微生物设备由于缺少内循环系统，因而必须搭载外置水箱，容易在实际施工过程中因为场地空间不足等因素，而被迫缩小水箱尺寸，进而造成喷淋量不足、预洗段无法充分反应降温、微生物生长湿度过低等情况；
②外置水箱不仅其本身要消耗更多建造材料，为方便箱体检修或者排空更换循环液，必须在箱体和外置水箱上同时安装放空管道并配备相应的电磁或手动阀门，材料费用、安装成本和人力成本较高。而内循环系统直接在箱体内集成蓄水装置，检修换液一次排空；
③内置水箱不仅能有效集约设备用地，在美观度上相比箱体+外置水箱也更胜一筹。得益于水箱内置，广州科威在箱体设计上更进一步，将循环水泵、水管、加药装置等等全部集成到箱体内凹处，形成了更加鲜明、具有科威特色的微生物箱体造型，且该设计对于各种电气设备也是一种抵御日晒雨淋的有效保护。
冗杂的外置水箱型生物设备
位于大沙地污水处理厂的Gewahr微生物设备，一体性更强更美观
位于重庆龙蛇背垃圾处理厂的Gewahr微生物设备，科威的标志性设计
3.3.2观察孔与人孔设计
科威汲取多年耕耘微生物废臭气治理的丰富经验，在设计过程中充分考虑设备在交付后日常运行的需要，对喷嘴和水位分别设计了对应的观察孔。
喷嘴观察孔根据设计位置的不同，能够从喷嘴本身、喷洒过程和两喷嘴喷洒交错等不同角度进行观察，不仅能直观地看到喷淋系统的实际运作情况，还能让运维人员及时发现喷淋系统故障，作出合理维修计划。
箱体上层的喷嘴观察孔
科威微生物配备先进的、能够记录无上限组液位数据的液位仪表，再此基础上，本着人文关怀的设计理念，每台Gewahr微生物设备都会配备1-3个液位观察孔，让客户在掌握液位数据的基础上眼见为实地了解设备的水位高低。
位于重庆扬声桥污水处理厂的Gewahr微生物设备，液位观察孔清晰可见
3.3.3人性化的检修孔与人孔设计
广州科威不仅在设备自研自造上拥有丰厚业绩，也常常收到友商设备损坏后的整改邀约，在整改过程中总结的工程经验同样不断地汇集到了微生物设备设计的规范当中。
科威的Gewahr系列微生物废臭气设备能够在不停机、不中断影响微生物生长环境的情况下进行检修，而箱体内部的“维修常客”（相对于其他装置而言，实际上在选材、安装得当的情况下损坏概率极低）——喷嘴，提升对其维修的方便程度也必须体现到箱体的设计过程中来。科威一改市面常见的微生物设备在顶部没有任何开孔的设计思维，在每一个喷嘴对应位置增设一个带法兰盲板的喷嘴检修孔，这一改动便一举使不停机喷嘴检修成为可能。
位于重庆铜罐驿污水处理厂的Gewahr微生物设备，箱体顶部的喷嘴检修孔
位于三沙市永兴岛污水处理厂的Gewahr微生物设备，顶部带有喷嘴检修孔
人孔在市面上的微生物箱体中并不罕见，而在人孔设计上，科威也一直秉承“细节决定成败”的宗旨理念。对友商损坏的微生物设备整改过程中，由于使用的陶粒、火山岩、混合复合型填料具有天然缺陷性，使得其在长时间运行后容易塌陷板结，微生物难以存活，加之人孔或箱体开孔位置的不合理，导致废旧填料难以快速清出，徒增整改的人力物力与时间成本。
科威在微生物箱体设计时，将人孔增大，并且人孔高度位置设计也有精细考量，会根据内部格栅板的实际高度调整开孔高度，这样设计出来的人孔在施工、倒料时作人员进出孔方便进出，在清运填料时又能充当清扫开孔，且合理的高度设计能够大大减轻检修的工程难度，一箭双雕。（附注：使用高分子悬浮球填料能有效增加填料与微生物的使用寿命，杜绝填料板结的情况发生）
科威员工在对友商复合填料整改时因填料板结和开孔不合理而苦不堪言