目前,挥发性有机物(VOCs)与恶臭气体的污染与控制越来越受到人们的重视。开发高效低耗的 VOCs 气体处理技术具有重要意义。本论文的目的是在优化填料层结构和优选填料的基础上,揭示不同运行条件下过滤塔处理甲苯气体的运行性能和塔中微生物量的变化规律,并实现对过滤塔运行性能的模拟和预测,为指导过滤塔的设计和运行提供必要的理论依据。通过 2 套荞麦皮过滤塔 300 多天的连续平行运行实验,考察了在天然有机填料层中加入多面空心球的影响。结果证明加入多面空心球可有效控制填料层压实和提高填料层空隙率,并显著提高甲苯去除能力和填料层压降的稳定性。在优化填料层结构的基础上,比较了荞麦皮、木屑和活性炭 3 种填料生物过滤塔处理甲苯气体的性能。结果显示木屑过滤塔和活性炭过滤塔的运行性能无显著差别,且均优于荞麦皮过滤塔。木屑过滤塔和活性炭过滤塔在不同运行条件下连续平行运行了 270d。当进口甲苯浓度小于 500mg·m-3,空塔气速为 25~48m·h-1(相应空塔停留时间为30~58s)时,2 套过滤塔的出口甲苯浓度均低于排放标准 60 mg·m-3,且填料层压降维持在较低的 50~70 Pa·m-1。而增大进口甲苯浓度和空塔气速后,过滤塔由于生物量积累表现出去除能力下降和压降上升的趋势。测定了木屑过滤塔内生物量变化并建立了微生物增殖模型。该模型能很好地模拟塔中微生物的增殖规律。模型模拟结果表明:随着生物量的积累,活性微生物比例、填料层空隙率、比表面积和当量直径均会有所下降。建立了生物过滤塔处理单一 VOCs 气体的运行性能模型,该模型能较好地同时模拟生物过滤塔的甲苯去除性能和填料层压降变化。利用该模型成功地确定了在不同进口浓度和空塔气速下,木屑过滤塔达标运行所需的最小填料层高度、最小空塔停留时间和相应的过滤塔堵塞时间。表明该模型能较好地用于指导过滤塔的设计、运行和生物量控制。用 Biolog 方法研究了木屑和活性炭过滤塔中微生物群落的代谢特性。发现群落代谢活性在长期运行中下降,群落代谢特性也发生了显著变化。