生物除臭技術(shù)

1、生物除臭技術(shù)第1章概述生物除臭技術(shù)的發(fā)展生物除臭技術(shù)是20世紀(jì)50年代發(fā)展起來的新興除臭技術(shù)，是利用微生物的生理代謝活動降解惡臭物質(zhì)，將其氧化成無臭、無害的最終產(chǎn)物，達(dá)到除臭的目 的。生物除臭早在1957年就在美國獲得專利，70年代后，各國開始在這一領(lǐng)域 開展廣泛的研究，其中美國、日本、德國取得的成就最為顯著，主要研究內(nèi)容包括除臭的基本原理和方法、裝置設(shè)備及操作工藝條件等。80年代以來，已有各類微生物除臭的裝置和設(shè)備開始運(yùn)用于石油、化工、屠宰、污水處理等實(shí)際中，并取得明顯效果。生物除臭技術(shù)與目前采用的物理、化學(xué)法，例如燃燒、吸附、吸收和還原等相比較。這些物理化學(xué)方法的工藝或設(shè)備較復(fù)雜，運(yùn)行費(fèi)用

2、較高；用于處理某些惡臭廢氣時，效果不甚理想。生物脫臭法通過不斷改進(jìn)完善，克服了前述物理、化學(xué)方法的缺陷，并顯示出處理效率較高、適應(yīng)性較廣、工藝較簡單以及費(fèi)用較省等 優(yōu)點(diǎn)，成為治理惡臭的一個重要發(fā)展方向。生物除臭的原理 氣味物質(zhì)的成分大多都是低分子脂肪酸、胺類、醛類、酮 類、醛類以及脂肪 族的、芳香族的、雜環(huán)的氮或硫化物，帶有活性基團(tuán)的這些物質(zhì) 被液相吸收后， 特別易被生物氧化， 當(dāng)活性基團(tuán)被氧化后， 惡臭氣味就消失了。 臭氣經(jīng)不同種類 的微生物分解后，產(chǎn)物不一樣。如含氮的臭氣，經(jīng)微生物的氨化作 用后，分解為HN又通過亞硝化細(xì)菌、硝化細(xì)菌的作用，進(jìn)一步氧化為穩(wěn)定的硝酸態(tài)化合物；而含硫的臭氣經(jīng)微生

3、物分解后產(chǎn)生 HS, H2S可以被硫化細(xì)菌氧化為硫酸。 生物除臭 工藝就是基于這一原理，所以該方法要求被去除的臭味物質(zhì)有好的水溶性。微生物除臭過程分為三個步驟：(1)臭氣同水接觸并溶解到水中，臭氣的有機(jī)物質(zhì)由氣相轉(zhuǎn)移到液相(或固體表面液膜)中;(2)溶于水中的臭氣通過微生物的細(xì)胞壁和細(xì)胞膜被微生物吸收，不溶于水的臭氣先附著在微生物體外，由微生物分泌的細(xì)胞外酶分解為可溶性物質(zhì)，再 滲入細(xì)胞。在液相(或固體表面液膜)中的臭氣成分被微生物吸附、吸收，惡臭 成分 從水中轉(zhuǎn)移至微生物內(nèi)；(3)進(jìn)入微生物細(xì)胞的惡臭成分作為營養(yǎng)物質(zhì)被微生物所氧化分解和同化 合成，產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物一部分溶入液相，一部分作為細(xì)胞

4、物質(zhì)或細(xì)胞代謝能源， 還 有一部分(如CQ則析出到空氣中。臭氣通過上述過程不斷減少，從而使污染物得以去除，得到凈化。生物除臭的特點(diǎn)(1)生物脫臭法可避免或減少二次污染。一般將硫系、碳系、氮系等各種 惡臭成分，以及苯酚、鼠等有毒成分氧化和分解成CQ HQHNQ SQ等物質(zhì)。生物處理的產(chǎn)物是微生物，很容易處理。(2)生物除臭投資少，能耗低，運(yùn)行費(fèi)用低。生物除臭是以惡臭成分作為 生物體內(nèi)的能源，只要使微生物與惡臭成分相接觸，完成氧化和分解過程，不需 投 加額外的化學(xué)品；消耗的動力只是污染氣體進(jìn)入處理系統(tǒng)時所耗的能量(正壓送風(fēng)或負(fù)壓引風(fēng))。與物理化學(xué)法相比，不僅可省能源和資源，而且處理成本也比較低廉。

5、(3)生物脫臭法的脫臭效率高。只要控制適當(dāng)?shù)呢?fù)荷條件與氣接觸條件， 就能達(dá)到極高的脫臭效率，對于一般的空氣污染物去除效率超過90%(4)生物脫臭裝置較為簡單，只需設(shè)置諸如生物過濾器、布?xì)庀到y(tǒng)、氣體 收集器等裝置。第2章 生物除臭技術(shù)的主要類型土壤處理法原理 歡迎下載土壤法是較早出現(xiàn)的凈化惡臭氣體的方法之一，利用土壤中存在的土壤膠粒 吸附難降解和難溶性惡臭成分，利用土壤中棲息的種類繁多的細(xì)菌、放線菌、霉 菌、原生動物、藻類等微生物吸收降解臭氣物質(zhì)，從而消除和降低臭氣的方法。該法是將臭氣以緩慢的速度將通人 46? 60cm深度的土壤后，在土壤介質(zhì)中擴(kuò)散，向上穿過土壤介質(zhì)，臭氣成分首先被土壤顆粒吸附

6、或溶解于土壤水溶液中，然后在土壤微生物的作用下將其氧化分解轉(zhuǎn)化達(dá)到消除臭氣的目的。影響因素(1)廢氣濃度降解速率與濃度成正比，但超過一定濃度，降解速率與濃度無關(guān)。(2)環(huán)境因素如溫度、濕度、pH值應(yīng)控制適當(dāng)，不應(yīng)過高或過低，一般溫度為 5? 30C、濕 度為50%? 70% pH值為7? &t壤處理系統(tǒng)使用一年后會發(fā)生酸化，需加入 石灰石調(diào) 整pH值。(3) 土壤所用的土壤要求具有質(zhì)地疏松、富含有機(jī)質(zhì)、通氣性和保水性能強(qiáng)等特點(diǎn)， 符合這些條件的土壤主要有火山灰土和腐殖質(zhì)土(如森林表層土)。在無法得到上述土壤的情況下，也可以利用一些肥沃的表層土壤與一些有機(jī)材料等按一定比例進(jìn)行人工配制。另外，對于

7、土壤層的厚度也有要求，土壤層越厚，其中的微生物量越多，因 此，除臭效果越好，但隨著土壤層厚度的增加，系統(tǒng)的壓降一般會增加，從而影 響 去除效果?？刂茀?shù)土壤法通常采用床形過濾器，由送風(fēng)機(jī)將臭氣 風(fēng)量0.1? Im3/ (mb min)送入 土壤槽下部的主通風(fēng)道，然后由支通風(fēng)道分散到土壤槽底部的各部分，由支通風(fēng)道出來的臭氣通過較大石塊的空隙依次進(jìn)人砂層(或碎石層)和土壤層，并逐漸擴(kuò)散開來被土壤顆粒吸附，最終被土壤中微生物分解轉(zhuǎn)化。氣體由擴(kuò)散層進(jìn)人土壤層。土壤除臭裝置中，土壤層厚度一般為0.5? 1.0m,設(shè)計(jì)除臭能為一般 以通人空氣中的惡臭物質(zhì)(例如NH等)平均濃度在200mg/L以下為宜。土壤

8、下 部通氣靜止壓 力最好在2000? 3500Pa,如果通風(fēng)速度過高就會引起土壤顆粒發(fā)生震動而導(dǎo)致土壤壓實(shí)，致通氣阻力增加并降低除臭效果。通人的惡臭物質(zhì)如果歡迎下載3超過了土壤微物每日能作用的量，除臭效果就會降低。另外，長時間通人高溫汽體不僅會快速降低土壤水分、破壞土壤結(jié)構(gòu)，而且會使土壤微生物失活或死亡。因此，通人的空氣溫度不能超過 40C。特點(diǎn)土壤處理法的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡單，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低，維護(hù)管理方便，在土壤上還可 以 種植花草進(jìn)行綠化，也不依賴土地的實(shí)際形狀，土壤高吸附能力可以適應(yīng)較大的惡臭負(fù)荷變動。但處理氣量較大時的占地面積大，但土壤濾層使用一段時間后會板結(jié)，阻力會逐漸增大，需定期翻新或更換土

9、壤?；钚晕勰嗥貧夥ㄔ砘钚晕勰嗥貧饷摮舴ㄊ侨毡靖Ｉ降热嗽?80年代初最先開發(fā)成功的。該方法 是將 惡臭物質(zhì)以曝氣形式分散到活性污泥的混合液體底部，臭氣溶解于混合液中，通過懸浮的微生物降解惡臭物質(zhì)。這與廢水的活性污泥法處理過程極為相似，只是用臭氣像空氣一樣注入活性污泥中。影響因素與控制參數(shù)一般活性污泥濃度控制在 5000- 10000mg/L為宜，臭氣的送入速度以20nVh以 下為好，該方法適用于各種不同極限負(fù)荷范圍內(nèi)的惡臭氣體。效果很好，其去除效率均可高達(dá)99 7中上。影響惡臭氣體去除率的主要因素有曝氣水深、曝氣強(qiáng) 度、 污泥濃度、酸堿度以及營養(yǎng)物質(zhì)的投放等。特點(diǎn)活性污泥曝氣脫臭法不需要新的除

10、臭裝置，可以和污水處理場的活性污泥曝氣池并用，所以該法既經(jīng)濟(jì)又節(jié)省能源。但是，該法必須控制空氣與污水的體積比，使其不能對活性污泥不利。該法適用于臭氣濃度低、氧氣濃度高的氣體。生物濾池法原理生物濾池法是在土壤過濾法的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。收集的臭氣先經(jīng)過加濕處歡迎下載 理，再通過長滿微生物的、濕潤多孔的生物濾層，臭氣物質(zhì)被填料吸收，然后被 生物分解成二氧化碳和其他無機(jī)物，從而達(dá)到除臭目的。生物濾池的技術(shù)特點(diǎn)是體系中的微生物是固定附著在填料上面，而且所用填料可以為微生物提供足夠的養(yǎng)分，無需另外添加營降物質(zhì)，填料的使用壽命視種類一般為3? 5年。生物濾池填料層的厚度一般約 1.0? 2.0m,可以為單級

11、或多 級，面積 視處理氣體量和處理效果而定。常用的填料本身含有大量各種微生物及其所需無機(jī)營養(yǎng)成分，因此不需外加營養(yǎng)物。但由于在運(yùn)行過程中填料本身為附著于其上的微生物提供一定的養(yǎng)分，能被微生降解，因此存在運(yùn)行一定時間后因填料降解而導(dǎo)致的透氣性、去除效果變差等問題，應(yīng)注意觀察填料的變化。采用有機(jī)填料可獲得較土壤法為多的微生物量，故其處理效果和負(fù)荷均比土壤法好，占地面積也小了很多。加濕裝置圖1生物濾池裝置示意圖影響因素與控制參數(shù)(1)廢氣中污染物質(zhì)的種類及含量廢氣中的污染物應(yīng)為可以微生物利用和降解的有機(jī)或無機(jī)物質(zhì)，而且不含有對微生物生長抑制作用的有毒物質(zhì)。對于生物過濾池，廢氣中的污染物含量宜過高，若

12、含量過高將會使微生物大量繁殖，從而導(dǎo)致填料的空率大大降低，最終影 響除臭效果和使用壽命。使用生物濾池時，適宜的有機(jī)物質(zhì)量濃度為1000mg/m以下，不應(yīng)高于3000? 5000mg/m另外，廢氣中的化合物應(yīng)是溶于水和可生物降解的，廢氣中不含大量對微生物有毒的物質(zhì)及大量的灰塵、油脂等。(2)濕度歡迎下載在生物過濾池中，填料層的均衡潤濕性制約著生物濾池的透氣性和處理效果。若潤濕效果不夠，生物過濾池中的填料會變干并生成裂紋，嚴(yán)重影響廢氣通過填料層的均勻性，導(dǎo)致除臭效果變差；但是過分濕潤會形成高氣動阻力的無氧 區(qū)，從而會減少廢氣中污染物與填料層的接觸時間，并生成帶有氣味的揮發(fā)物。因此廢氣在進(jìn)入生物濾池

13、之前須先經(jīng)過潤濕，一般進(jìn)氣的濕度應(yīng)大于95雙保證填料具有一定的持水率。(3)溫度和pH值每種微生物均有一合適的生長溫度和 pH值，因此，溫度和pH值是影響微生 物 生長的關(guān)鍵因素。廢氣生物凈化的中溫是 20? 37C,高溫是50? 65C,在此 范圍內(nèi)生 物過濾池都可正常運(yùn)行。一般溫度為 5C? 65Co在廢氣生物凈化過程 中，含氯有機(jī) 物、NH HS的氧化分解會導(dǎo)致凈化環(huán)境中的 pH下降，它將影響 微生物的生化作 用，可通過在生物濾池的填料上噴灑 pH值緩沖劑來穩(wěn)定pH值。4、填料生物濾池所選用的填料特性也是影響其處理效果的關(guān)鍵因素。填料的選擇不僅要考慮到比表面積、機(jī)械強(qiáng)度、化學(xué)穩(wěn)定性及價格

14、等方面，還要考慮持水性的問題。特點(diǎn)生物濾池具有設(shè)備少、降作簡單、不需外加營養(yǎng)物、投資運(yùn)行費(fèi)用低、除臭 效 率高等優(yōu)點(diǎn)。但其缺點(diǎn)是反應(yīng)條件控制較難、占地面積大，基質(zhì)濃度高時，生 物量 增長快而易堵塞填料、影響傳質(zhì)效果。生物滴濾池法原理生物滴濾池其采用營養(yǎng)液輔助的方式可獲得更高的微生物量由池體、生物滴濾床、營養(yǎng)液循環(huán)噴淋系統(tǒng)、參數(shù)控制系統(tǒng)等組成。生物滴濾池的 單位體積填料層內(nèi)的微生物量較大，其處理臭氣的能力是相應(yīng)生物濾池的2? 3倍。 TOC o 1-5 h z 而且， 采用無機(jī)填料壽命長、空隙率大、氣體通道大、壓降小，還可通過調(diào)整循環(huán)營養(yǎng)液的pH值和溫度來控制濾池的工藝條件。生物滴濾床吸收了生物

15、濾池的優(yōu)點(diǎn)。 填料具有較大的空隙率和較強(qiáng)的吸附能力，在生物滴濾床的使用周期中無需更換填料；生物滴濾床技術(shù)加大了填料上掛膜菌群的單位數(shù)量，提高了微生物的降解能歡迎下載6力，減少了氣體在生物填料中的停留時間，生物滴濾床的占地面積也可大大減 小。在運(yùn)行啟動初期，首先要在填料表面掛上生物膜。具體做法如：在循環(huán)液中接種丁經(jīng)馴化的微生物菌種，微生物利用溶解于液相中的污染物進(jìn)行代謝繁殖，并附著于填料表面，形成微生物膜。掛膜后，當(dāng)氣相主體的污染物和氧氣經(jīng)過傳輸進(jìn)入微生物膜時，微生物進(jìn)行好氧呼吸，將污染物分解。生物滴濾池填料層的厚度一般約1.0? 2.0m。與生物濾池不同的是，生物濾 池所 用的填料為無機(jī)惰性填

16、料，不能為微生物的生長提供營養(yǎng)作為微生物附著的載體，填料的表面系數(shù)比較低，這就為氣體通過提供了大量的空間，使氣體通過 填料柱時的壓力損失小，同時也避免了由微生物生長和生物膜疏松起的空間堵塞現(xiàn)象。營養(yǎng)液、補(bǔ)充水流水I營養(yǎng)液、補(bǔ)充水流水I廢水圖2生物滴濾池裝置示意圖PH值、營養(yǎng)242PH值、營養(yǎng)影響生物滴濾池除臭效果的因素主要有：填料、溫度、濕度、物質(zhì)以及操作方式等243特點(diǎn)生物滴濾吃吸收了生物濾池的優(yōu)點(diǎn)，填料由不易腐爛，有利于微生物的生長和掛膜的人工填料構(gòu)成。填料具有較大的空隙率和較強(qiáng)的吸附能力，在生物滴濾 池的使用周期中無需更換填料；生物滴濾池技術(shù)加大了填料上掛膜菌群的單位數(shù)量，提高了微生物的

17、降解能力，減少了氣體在生物填料中的停留時間，生物滴濾 池的占地面積也可大大減小。但其缺點(diǎn)是需外加營養(yǎng)物，運(yùn)行成本較生物濾池高等。歡迎下載第3章生物除臭的主要參數(shù)3.1菌種惡臭物質(zhì)的生物降解取決于生物菌種的優(yōu)劣，可見菌種的篩選、微生物的掛膜與馴化是生物除臭的核心技術(shù)。一個完善的生物除臭系統(tǒng)，必須包括一套完善的微生物培養(yǎng)方法，能短時間內(nèi)培養(yǎng)出高效的脫臭菌群，使不同的菌種能互相搭配，保證生物處理的質(zhì)量和效率。微生物適宜的環(huán)境不盡相同，通過人工操作，給微生物提供不同的環(huán)境，培 育 出有針對性的生物菌群，充分發(fā)揮各自的功效。例如，生物滴濾床技術(shù)可針對惡臭氣體的具體成份及種類，先期篩選出高效的脫臭菌，除臭

18、設(shè)備在出廠前可對 填料進(jìn) 行預(yù)掛膜，并在現(xiàn)場實(shí)際運(yùn)行的模式下進(jìn)行二次馴化，以增強(qiáng)微生物對污染物的降解能力。3.2填料3.2.1填料選擇填料材料的選擇主要因素是適合細(xì)菌和其它微生物的生長以及通氣阻力小。對于生物反應(yīng)池而言，良好的填料會給微生物提供良好的生存環(huán)境。在選擇 填 料時，一般需符合以下幾個條件：1、填料首先應(yīng)具有較好的表面性質(zhì)，適合于微 生物的生長，如表面正電荷性質(zhì)的填料利于微生物的附著；2、填料必須有較大的比表面積，以盡可能大地提供微生物的附著面積，提歡迎下載高微生物持有量，從而盡可能地提高單位體積的有機(jī)污染物降解量; TOC o 1-5 h z 填料必須具備一定的空隙率，以防止濾床中

19、微生物的快速增長而引起填料堵塞和壓降升高，進(jìn)而引起短流，降低填料的利用率和提高出氣口污染物的濃度；填料若具有一定的持水性，可保持生物滴濾池在間斷運(yùn)行后微生物生存所需的液體環(huán)境，使微生物的生物降解能力在重新啟動后能較快地恢復(fù)；填料必須具備一定的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和防腐蝕能力。3.2.2常見填料的類型和特點(diǎn) 322.1有機(jī)填料有機(jī)填料在生物濾池多年的應(yīng)用實(shí)踐中已被證明為一種有效的天然生物載體，但也存在一定的缺陷，例如：填料處理效果隨運(yùn)行時間的增加而逐漸下降。由于微生物對填料進(jìn)行不斷降解，填料的粒徑隨之減小，導(dǎo)致濾床阻力升高。這導(dǎo)致空氣在濾床中停留時間縮短，影響了臭氣處理效果。填料需要定期更換。填料老化導(dǎo)致濾

20、床板結(jié)現(xiàn)象。這些現(xiàn)象發(fā)展到一定程度，就需要對填料進(jìn)行更換。當(dāng)高分子有機(jī)物和有機(jī)填料濾池對不同污染物組分的處理效果差異明顯。當(dāng)高分子有機(jī)物和難溶于水的化合物含量較高時，濾池的處理效果顯著下降。這主要是由污染物從氣相轉(zhuǎn)移至液相的效率降低和生物氧化能力不足造成的。常用的有機(jī)填料種類有：含微生物量較高的木屑，富含纖維質(zhì)物質(zhì)，質(zhì)地疏松、通氣性好和非常睡合于微生物生長和繁殖的泥炭土（或草甸土），以及透氣 性 好、吸附性強(qiáng)、持水性適中的鋸末、樹皮、樹葉、干草、谷殼、木渣和貝殼等 組成 的單一填料或混合填料。3.2.2.2無機(jī)填料無機(jī)填料不會產(chǎn)生分解老化的問題，其無機(jī)結(jié)構(gòu)可保證物理狀態(tài)的穩(wěn)定性，從而長期維持較

21、低的濾床壓降，風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓也不需要很高。無機(jī)填料的質(zhì)量在生產(chǎn)過程中可以得到有效控制，從而使得添加特殊配方成分成為可能。經(jīng)特殊加工而成的無機(jī)填料能夠提高生物濾池的運(yùn)行效率和穩(wěn)定性，保證長期的處理效果。具有以下優(yōu)點(diǎn)：節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用。由于無機(jī)填料堅(jiān)固耐用，濾池板結(jié)和含水率變化造成的填歡迎下載 TOC o 1-5 h z 料體積波動現(xiàn)象不再發(fā)生。同時填料不需要頻繁更換，填料的使用壽命保守估計(jì)為15? 20 年。運(yùn)行穩(wěn)定。在整個研究過程中，填料對于臭氣的處理效果和濾池的能耗都未發(fā)生改變。常用的無機(jī)填料有：絲網(wǎng)、ACO眇渣、浮藻石、鮑爾環(huán)、拉西環(huán)、鋼環(huán)、 陶 粒、沸石、瓷環(huán)、輕質(zhì)陶面空心塑料小球、塑料填料、顆

22、?；钚蕴?、碳素纖維等。323填料的厚度濾池填料的堆放高度取決于所要求的停留時間和表面負(fù)荷。生物濾池和生物滴濾池的填料層的厚度一般約1.0 ? 2.0m布?xì)庀到y(tǒng)布?xì)庀到y(tǒng)的好壞直接影響到生物填料的利用率和氣體在填料中的停留時間。氣體進(jìn)口裝置的設(shè)計(jì)，應(yīng)能防止淋下的液體進(jìn)入管內(nèi)，同時還要使氣體分散均勻。氣體的入塔速度一般為0.1 ? 1.0m/s ,可配以盤管，有利于氣流均勻分布， 大型 塔中用配有導(dǎo)流板的環(huán)形分布器。停留時間的長短直接影響脫臭效果，速度過快或過慢，脫臭效果都不好，不 能充分發(fā)揮裝置的脫臭性能。濕度控制1、各種生物除臭方法的濕度控制：(1 )土壤處理法的處理土壤濕度應(yīng)控制在50? 70%(2)在含污染物的氣體進(jìn)入生物濾池之前，首先進(jìn)入調(diào)節(jié)器進(jìn)行潤濕，控 制進(jìn)氣口相對濕度大于98%(3)在生物滴濾池內(nèi)，散水