生物法凈化惡臭

1、 惡臭物質(zhì)的來源惡臭物質(zhì)的來源：（1）天然的動植物體在生態(tài)環(huán)境循環(huán)系統(tǒng)的自然腐敗過程；（2）工廠加工生產(chǎn)過程中產(chǎn)生、釋放的惡臭氣體。 惡臭污染具有惡臭污染和有害氣體污染的兩重性。 在日本的公害訴訟中，惡臭是在七種典型公害（大氣污染、水污染、土壤污染、噪音污染、振動污染、地面污染、惡臭污染）中僅次于噪音污染而居于第二位。美國許多專家指出，對于惡臭不必說哪種有害哪種無害，單單是其存在就構(gòu)成了公害。1 12 2 國內(nèi)外惡臭處理常用的方法國內(nèi)外惡臭處理常用的方法常用的方法有6種，即：吸收法，也叫洗滌法；吸收法，也叫洗滌法；吸附法；燃燒法；化學(xué)氧化法；冷凝法；生吸附法；燃燒法；化學(xué)氧化法；冷凝法；生物脫

2、臭法。物脫臭法。 吸收法吸收法雖然凈化效率較高，但動力消耗大，投資運行費用高，控制條件苛刻，產(chǎn)生二次污染等問題；吸吸附法附法具有工藝簡單，凈化效率高的特點，但活性炭價格昂貴，而且再生過程又存在許多技術(shù)問題；燃燒法燃燒法需耗費燃料，使成本增加；氧化法和冷凝法氧化法和冷凝法存在處理不完全等缺點。而生物脫臭法生物脫臭法不需要再生過程和其它高溫處理，其處理設(shè)備簡單，費用低，并可達(dá)到無害化。1 13 3 生物凈化含硫惡臭氣體的研究狀況生物凈化含硫惡臭氣體的研究狀況 惡臭物質(zhì)的種類很多，其中硫化物占大多數(shù)。 H2S不僅危害人體健康，而且還會嚴(yán)重地腐蝕設(shè)備與器材。即使在濃度很低時，它對環(huán)境與健康的危害也是顯

3、而易見的。因此，就H2S的來源及危害來看，以H2S作為研究對象是具有代表性的。 傳統(tǒng)的H2S處理方法，主要是物理、化學(xué)的吸附和吸收法，設(shè)備復(fù)雜、費用高。國內(nèi)外的專家認(rèn)為利用效率高、費用低的生物脫臭技術(shù)是順應(yīng)時代要求的最優(yōu)技術(shù)。1. 4 1. 4 生物法脫臭的主要特點生物法脫臭的主要特點（1）費用低。（2）設(shè)備簡單、維護(hù)管理方便。（3）減少甚至無二次污染問題。微生物分解惡臭物質(zhì)的速度快、效率高、穩(wěn)定。（4）生物膜固著生長，生態(tài)條件穩(wěn)定，單位體積內(nèi)生物量大，高密度的微生物群具有較高的微生物吸附和生物氧化的能力，因而對外界負(fù)荷、毒物沖擊的抵抗力強(qiáng)。（5）可與廢水處理一并進(jìn)行。2 2 微生物法脫除微生

4、物法脫除H H2 2S S的原理的原理2.1 2.1 生物法脫除生物法脫除H H2 2S S反應(yīng)的機(jī)理探討反應(yīng)的機(jī)理探討2.2 2.2 用于生物降解用于生物降解H H2 2S S的微生物的微生物2.3 2.3 無機(jī)硫的氧化及其途徑無機(jī)硫的氧化及其途徑 2.1 2.1 生物法脫除生物法脫除H H2 2S S反應(yīng)的機(jī)理探討反應(yīng)的機(jī)理探討 生物降解H2S的過程可以歸納為以下幾個步驟進(jìn)行：（1 1）H H2 2S S氣體與水接觸，溶于水氣體與水接觸，溶于水，由氣相轉(zhuǎn)移至液相，此階段反應(yīng)遵循亨利定律。（2 2）溶于水的）溶于水的H H2 2S S被微生物吸附或吸收在生物體內(nèi)被微生物吸附或吸收在生物體內(nèi)，

5、當(dāng)溶液流經(jīng)填料表面時，溶解在水中的H2S被棲息在填料上的生物所吸附，由液相轉(zhuǎn)移到生物相，此階段遵循一般生物化學(xué)反應(yīng)速度。（3 3）H H2 2S S被微生物氧化分解被微生物氧化分解，在轉(zhuǎn)化過程中產(chǎn)生能量，為微生物的生長與繁殖提供了能源，使H2S的轉(zhuǎn)化持續(xù)進(jìn)行。其中，H2S部分轉(zhuǎn)化成為硫磺顆粒，另一部分轉(zhuǎn)化為硫酸鹽溶于噴淋水中，此過程遵循能量守恒定律。 2.2 2.2 用于生物降解用于生物降解H H2 2S S的微生物的微生物在微生物氧化H2S的過程中，用于生物降解的微生物叫脫硫菌，又稱為硫細(xì)菌，有自養(yǎng)菌、異養(yǎng)菌兩大類，其中自養(yǎng)菌合成有機(jī)物能力強(qiáng)，有利于無機(jī)物的轉(zhuǎn)化。據(jù)文獻(xiàn)報道77，分解硫及硫化

6、物的細(xì)菌有多種，其中以氧化硫和硫化物獲得能源的細(xì)菌主要是硫桿菌屬和硫磺菌屬。在脫臭過程中，因空壓機(jī)抽吸尾氣，所以菌種以好氧菌屬較多，并且在反應(yīng)中不斷產(chǎn)生H2SO4，使溶液pH值下降，（因液體是循環(huán)使用的）最終將以適宜在酸性條件下生長的氧化硫硫桿菌（T.thiooxidans）（最適pH=2.03.5、pH=1-1.5仍可生長）居多；同時，H2S不足時，新型硫桿菌和中間型硫桿菌占多數(shù)；而當(dāng)填料積累硫粒過多時，硫磺細(xì)菌將氧化硫粒為H2SO4，從而獲得能量。 2.3 2.3 無機(jī)硫的氧化及其途徑無機(jī)硫的氧化及其途徑 目前關(guān)于硫化物的氧化主要有兩種看法：（1）認(rèn)為硫的氧化過程是經(jīng)過一系列的多硫酸鹽中間

7、體，主要是連四硫酸鹽的積累，然后再轉(zhuǎn)變成硫酸鹽，其反應(yīng)如下：4S2-2S2O32- S4O62- SO32- + S3O62-4SO32-4SO42- 當(dāng)硫被氧化到亞硫酸鹽的速率低于硫代硫酸鹽的分解速率時，就以單質(zhì)硫的形式被排到細(xì)胞外面；當(dāng)硫代硫酸鹽的分解被阻，細(xì)胞獲得能量，將其氧化到連四硫酸鹽，一旦硫代硫酸鹽被分解，亞硫酸鹽就會抑制硫代硫酸鹽氧化酶。亞硫酸鹽被氧化到硫酸鹽的兩種途徑：一是直接氧化到硫酸鹽，另一條是通過中間產(chǎn)物APS（腺苷5磷酰硫酸鹽）轉(zhuǎn)化到硫酸鹽。（2）認(rèn)為在硫的氧化過程中，沒有多硫酸鹽的中間載體，氧化的第一個產(chǎn)物是亞硫酸鹽，然后是亞硫酸鹽再被氧化為硫酸鹽。反應(yīng)如下： H2S

8、 + NAD S + NADH2 S積累在細(xì)胞內(nèi) SSO32-SO42- 即： 2H2S + O2 2S + 2H2O + 能量 2S + 3O2 + 2H2O 2H2 SO4 + 能量二者合并為： H2S + 2O2 H2 SO4 + 能量 在反應(yīng)中產(chǎn)生的能量，作為新細(xì)胞合成的能源，這樣使反應(yīng)循環(huán)往復(fù)。在生物氧化H2S的過程中，氣相中的溶解氧也不斷進(jìn)入水膜，傳到生物膜，供微生物呼吸及分解H2S。3 3 生物法脫除氣體生物法脫除氣體H H2 2S S的工藝的工藝3.1 3.1 生物法脫除氣體生物法脫除氣體H H2 2S S的工藝流程的工藝流程3.2 3.2 填料的選擇填料的選擇3.3 3.3

9、微生物的培養(yǎng)、掛膜和馴化微生物的培養(yǎng)、掛膜和馴化3.4 3.4 分析方法分析方法至大氣至下水道進(jìn)氣圖圖1 1 生物法凈化工藝示意圖生物法凈化工藝示意圖1. 循環(huán)水槽 2. 恒流泵3. 布?xì)獍?. 填料5. 法蘭盤6.噴淋頭7.出氣采樣點 8. 出氣洗滌槽3.2 3.2 填料的選擇填料的選擇 填料作為微生物的附著物，在整體處理系統(tǒng)中起著重要的作用。從理論上講，它的總表面積越大，即生物可附著的面積越大，微生物的數(shù)量就越多，生物反應(yīng)器的去除效率就越高。同時，填料還要有相當(dāng)?shù)目障抖?，空隙度越高，在同體積的反應(yīng)器中，當(dāng)處理量一定時，實際停留時間越長，反應(yīng)器的容積利用系數(shù)越高。另外，高空隙對防止濾池堵塞、

10、防止產(chǎn)生短流均有好處，又有利于微生物的新陳代謝，氣體與噴灑水量既能通暢流動，又能充分接觸。因此，填料的粒徑與強(qiáng)度均要適宜，既不能過大也不能過小。 通過比較，本試驗生物濾池采用軟性彈性填料和多本試驗生物濾池采用軟性彈性填料和多孔陶粒填料孔陶粒填料。3.3 3.3 微生物的培養(yǎng)、掛膜和馴化微生物的培養(yǎng)、掛膜和馴化微生物的培養(yǎng)微生物的培養(yǎng)生物濾池的接種污泥取自石家莊市橋西污水處理廠曝氣池性能良好的混合液，然后投加適當(dāng)比例的營養(yǎng)成份（葡萄糖、尿素、K2HPO4、MgSO4、CaCl2、FeSO4）。營養(yǎng)物質(zhì)對細(xì)菌起著如下兩個方面的作用：一是在細(xì)菌進(jìn)行新陳代謝過程中提供所需要的能量；二是能夠合成為菌體的

11、本身成分。 同時每日曝氣，并每天停曝1小時，等混合液靜置后，去掉部分上清液，再補充營養(yǎng)，繼續(xù)曝氣。經(jīng)過3天的強(qiáng)化培養(yǎng)，混合液的懸浮物濃度MLSS已達(dá)到4000mg/L。同時每日進(jìn)行顯微鏡觀察，此時有少量鐘蟲、輪蟲出現(xiàn)，這表明污泥培養(yǎng)已成熟。 生物膜的掛膜生物膜的掛膜 生物膜掛膜采用排泥掛膜法，即將培養(yǎng)好的活性污泥注入生物濾床中，靜置68小時，使污泥與載體接觸起到接種微生物的作用，之后全部排放掉，再連續(xù)進(jìn)不含污泥的污水，并逐漸加大進(jìn)水量。利用排泥法掛膜，它優(yōu)于傳統(tǒng)的循環(huán)法。接種污泥加入濾床后，少量污泥載留附在載體表面，這些固著態(tài)微生物將攝取廢水中的營養(yǎng)物，進(jìn)行降解代謝有機(jī)物的生命活動，并在載體表

12、面生長、繁殖，逐漸形成薄的膠質(zhì)粘膜，隨著時間的增加，微生物不斷增長，進(jìn)而形成成熟的生物膜。 影響生物膜附著性的因素除了載體（填料）的外觀形狀，還與載體的表面粗糙度、親水性等有關(guān)。 微生物的馴化微生物的馴化 馴化是基于細(xì)菌遺傳與變異的原理。馴化工作是讓微生物獲取一個適應(yīng)性變異的過程，即改變微生物的生存條件，而使其逐漸適應(yīng)變化后的環(huán)境。這包括兩個方面，一是使不適應(yīng)所處理對象的微生物逐漸被淘汰；二是使能適應(yīng)環(huán)境的微生物得到發(fā)展和繁殖。 實驗所采用的方法就是改變環(huán)境條件，利用在噴淋水中投加Na2S和直接通入H2S氣體的方法進(jìn)行馴化。硫化物的存在一方面刺激了硫細(xì)菌的生長，另一方面淘汰了不能利用和處理硫化

13、物的菌種。 3.4 3.4 分析方法分析方法（1）H2S檢測方法： 乙酸鋅溶液吸收，碘滴定法；（2）SO42-濃度分析： 鉻酸鋇光度法，用722分光光度計；（3）COD：重鉻酸鉀法，GB11914-87；（4）S2- 濃度分析：碘量法；（5）pH值：pHS2C型精密酸度計；（6）MLSS：重量法，GB11901-89；（7）生物相：顯微鏡觀察。4 4 生物法脫硫主要影響因素生物法脫硫主要影響因素4 41 1 生物濾池容積負(fù)荷對除臭效率的影響生物濾池容積負(fù)荷對除臭效率的影響4 42 2 進(jìn)氣濃度對脫硫效率的影響進(jìn)氣濃度對脫硫效率的影響4 43 3 空間速度與去除效率的關(guān)系空間速度與去除效率的關(guān)系

14、4 44 4 噴淋水量對脫硫效率影響噴淋水量對脫硫效率影響4 45 pH5 pH值對脫臭效率的影響值對脫臭效率的影響4 46 6 循環(huán)水中循環(huán)水中SOSO4 42-2-濃度對除臭效率的影響濃度對除臭效率的影響4 47 7 填料性能對脫臭效率的影響填料性能對脫臭效率的影響4. 8 4. 8 生物濾池對沖擊負(fù)荷忍受能力的研究生物濾池對沖擊負(fù)荷忍受能力的研究010002000300040005000050010001500Cin/mg.m-3LorR/g-H2S.m-3.d-1容積負(fù)荷去除速率C Cinin與生物濾池容積負(fù)荷與生物濾池容積負(fù)荷L L及去除速率及去除速率R R的關(guān)系的關(guān)系 5 5 結(jié)結(jié)

15、 論論1、生物濾池脫硫，用普通曝氣池的活性污泥接種、排泥法掛膜、低負(fù)荷條件下直通氣流馴化獲得成功。尤其利用排泥法掛膜具有速度快、效果好的特點。生物膜培養(yǎng)馴化期短，培養(yǎng)出高選擇性生物脫硫桿菌，并觀察到菌相結(jié)構(gòu)，脫硫效率達(dá)到95%，操作方便。生物濾池易啟動。2、本研究采用彈性軟性填料和陶粒為填料，取材方便、與國外應(yīng)用木炭、多孔質(zhì)填料等生物過濾裝置相比較，價格低廉，在中低負(fù)荷條件下，性能優(yōu)良，具有開發(fā)價值。3、本研究確定了生物濾池處理H2S惡臭氣體的最佳工藝運行條件。如：濾池的容積負(fù)荷、進(jìn)氣濃度、空間速度、循環(huán)水噴淋量、溫度及pH值。4、生物濾池運行中，循環(huán)液的pH值下降、SO42-濃度增多，但通過

16、試驗觀察到SO4-2對濾池除臭效率影響很小。但在實際應(yīng)用中，考慮到惡臭氣體中的其它組成在酸性條件下的轉(zhuǎn)化效率，以及防腐問題，可適當(dāng)加NaOH中和。營養(yǎng)鹽的含量要根據(jù)氣體性質(zhì)、進(jìn)行條件來確定。同時填料含水率越高，生物活性也好，濾池的去除效率也越高。5、生物濾池處理H2S系統(tǒng)具有較強(qiáng)的抗擊沖擊負(fù)荷的能力。6、方程符合一級生物動力學(xué)反應(yīng)方程，硫化氫去除效率其數(shù)學(xué)模型為=1exp(-K/L)。經(jīng)驗證，在一定條件下與實際運行結(jié)果相吻合。1 13 3 生物凈化含硫惡臭氣體的研究狀況生物凈化含硫惡臭氣體的研究狀況 惡臭物質(zhì)的種類很多，其中硫化物占大多數(shù)。 H2S不僅危害人體健康，而且還會嚴(yán)重地腐蝕設(shè)備與器材

17、。即使在濃度很低時，它對環(huán)境與健康的危害也是顯而易見的。因此，就H2S的來源及危害來看，以H2S作為研究對象是具有代表性的。 傳統(tǒng)的H2S處理方法，主要是物理、化學(xué)的吸附和吸收法，設(shè)備復(fù)雜、費用高。國內(nèi)外的專家認(rèn)為利用效率高、費用低的生物脫臭技術(shù)是順應(yīng)時代要求的最優(yōu)技術(shù)。1. 4 1. 4 生物法脫臭的主要特點生物法脫臭的主要特點（1）費用低。（2）設(shè)備簡單、維護(hù)管理方便。（3）減少甚至無二次污染問題。微生物分解惡臭物質(zhì)的速度快、效率高、穩(wěn)定。（4）生物膜固著生長，生態(tài)條件穩(wěn)定，單位體積內(nèi)生物量大，高密度的微生物群具有較高的微生物吸附和生物氧化的能力，因而對外界負(fù)荷、毒物沖擊的抵抗力強(qiáng)。（5）

18、可與廢水處理一并進(jìn)行。2 2 微生物法脫除微生物法脫除H H2 2S S的原理的原理2.1 2.1 生物法脫除生物法脫除H H2 2S S反應(yīng)的機(jī)理探討反應(yīng)的機(jī)理探討2.2 2.2 用于生物降解用于生物降解H H2 2S S的微生物的微生物2.3 2.3 無機(jī)硫的氧化及其途徑無機(jī)硫的氧化及其途徑3.2 3.2 填料的選擇填料的選擇 填料作為微生物的附著物，在整體處理系統(tǒng)中起著重要的作用。從理論上講，它的總表面積越大，即生物可附著的面積越大，微生物的數(shù)量就越多，生物反應(yīng)器的去除效率就越高。同時，填料還要有相當(dāng)?shù)目障抖?，空隙度越高，在同體積的反應(yīng)器中，當(dāng)處理量一定時，實際停留時間越長，反應(yīng)器的容積利用系數(shù)越高。另外，高空隙對防止濾池堵塞、防止產(chǎn)生短流均有好處，又有利于微生物的新陳代謝，氣體與噴灑水量既能通暢流動，又能充分接觸。因此，填料的粒徑與強(qiáng)度均要適宜，既不能過大也不能過小。 通過比較，