環(huán)境生物技術(shù) 課程論文(A plus)

1、環(huán)境生物技術(shù) 課 程論文本科畢業(yè)設(shè)計（摘要: 對工業(yè)廢水、城市污水以及固體廢棄物等進(jìn)行處理處置過程中都會散發(fā)出臭氣，雖然濃度較低，但會產(chǎn)生強(qiáng)烈的感官刺激，危害人體健康和生態(tài)環(huán)境。利用生物技術(shù)處理大流量、低濃度 VOCs 和惡臭物質(zhì)具有處理效果好、投資及運(yùn)行費(fèi)用低、無二次污染的優(yōu)點。本文先對臭氣生物處理技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行簡單概述，介紹了生物濾池、生物洗滌塔和生物滴濾池等常規(guī)生物處理技術(shù)，然后詳細(xì)闡述了新型生物處理技術(shù)細(xì)菌-真菌復(fù)合式生物除臭反應(yīng)器的反應(yīng)原理、反應(yīng)條件、具體分析、適用范圍等，并對該廢氣生物處理技術(shù)的前景進(jìn)行了展望。關(guān)鍵詞：臭氣處理；生物技術(shù)；復(fù)合式生物反應(yīng)器引 言在工業(yè)廢水、城市污水

2、以及固體廢棄物處置過程中,會產(chǎn)生大量的惡臭氣體,發(fā)臭物質(zhì)包括還原性硫化物、氨、苯、甲苯和氯化物等。這些污染物具有易揮發(fā)、嗅閾值低等特點,不僅嚴(yán)重污染周邊居民的生活環(huán)境,危害人體健康,而且對處理設(shè)備具有強(qiáng)烈腐蝕性。隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、生活水平的提高和公眾環(huán)境意識的日益增強(qiáng),惡臭污染也就成為亟待解決的首要問題。我國于1994年1月15日和2003年7月1日起分別實施了惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB14554- 1993)和城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB18918-2002),對惡臭污染物的排放作了嚴(yán)格的規(guī)定。生物法是處理惡臭氣體的有效方法之一,具有適用范圍廣、效率高、裝置簡單、運(yùn)行費(fèi)用低、維護(hù)管理方

3、便、無二次污染等優(yōu)點。傳統(tǒng)的生物濾池中通常采用木屑、樹皮等作為填料,雖然為微生物的生長提供了有利的條件,但長期運(yùn)行出現(xiàn)腐爛、濾料層阻力增加、處理效率降低等問題。此外,惡臭氣體中成分復(fù)雜,水溶性差別也較大,以細(xì)菌為主的常規(guī)生物濾池很難將不同性質(zhì)的物質(zhì)同時高效去除。針對這些問題,新的改進(jìn)型生物除臭技術(shù)不斷被發(fā)展。1.常規(guī)臭氣生物處理技術(shù)生物濾池是最早被研究和使用的一種處理揮發(fā)性有機(jī)污染物和除臭的生物技術(shù)。生物濾池充填活性填料，廢氣預(yù)濕后進(jìn)入生物濾池，被填料上的微生物降解后排出。生物洗滌塔通常由裝有填料的洗滌器和具有活性污泥的生物反應(yīng)器構(gòu)成。洗滌器為氣體吸收裝置，廢氣中的污染物被填料表面的水吸收，并

4、隨水流入生物反應(yīng)器內(nèi)，在生物反應(yīng)器內(nèi)被活性污泥中的微生物分解。生物滴濾池被認(rèn)為是介于生物濾池和生物洗滌塔之間的處理技術(shù)，臭氣中污染物的吸收和生物降解同時發(fā)生在一個反應(yīng)裝置內(nèi)。生物濾池是應(yīng)用最廣泛的生物處理技術(shù)，目前已被大量用于污水、污泥以及生活垃圾處理等過程中產(chǎn)生的含硫化氫和氨等惡臭物質(zhì)的臭氣處理。生物洗滌塔可用于控制污水處理廠散發(fā)的臭氣 。使用生物滴濾池處理堆肥產(chǎn)生的氨氣，去除率可達(dá)94.3% 。生物濾池、生物洗滌塔和生物滴濾池各有其特點和應(yīng)用條件，可根據(jù)臭氣中污染物的特性和條件，選擇適宜的處理技術(shù)。12. 新型臭氣生物處理技術(shù)臭氣的生物凈化過程包括：臭氣中的污染物由氣相進(jìn)入微生物表面的液膜

5、；液膜中的污染物在濃度差的推動下擴(kuò)散到生物膜內(nèi)，被微生物捕獲并吸收；進(jìn)入微生物體內(nèi)的污染物在代謝過程中作為能源和營養(yǎng)物質(zhì)被分解，最終轉(zhuǎn)化為無害的小分子物質(zhì)。常規(guī)的除細(xì)菌。細(xì)菌適于在水中或潮濕的環(huán)境中生存，因此，對于水溶性好的污染物具有很好的去除效果。但對于在水中溶解度低的物質(zhì)，細(xì)菌表面的水膜將影響其傳質(zhì)速率，導(dǎo)致處理效率降低。近年來，針對疏水性物質(zhì)開發(fā)了真菌生物反應(yīng)器、膜生物反應(yīng)器以及雙液相生物反應(yīng)器，而細(xì)菌真菌復(fù)合式生物反應(yīng)器及物化生物組合反應(yīng)器則是針對污染物組分復(fù)雜、負(fù)荷多變的廢氣研發(fā)的新技術(shù)。3. 細(xì)菌真菌復(fù)合式生物反應(yīng)器根據(jù)被處理物質(zhì)的成分、特性及周圍微環(huán)境(pH、溫度、濕度等)選擇培

6、養(yǎng)不同的功能種群，達(dá)到全面去除污染物的目的。細(xì)菌真菌復(fù)合式生物反應(yīng)器在反應(yīng)器不同的區(qū)域分別接種細(xì)菌和真菌以去除廢氣中不同類型的污染物，水溶性極好的氨和乙酸基本上在細(xì)菌區(qū)被完全降解，而水溶性較差的硫化氫、乙硫醇、乙硫醚、苯乙烯大部分在真菌區(qū)降解。有研究利用細(xì)菌真菌復(fù)合式生物反應(yīng)器去除二甲苯及其三種同分異構(gòu)體，結(jié)果顯示細(xì)菌真菌的協(xié)同作用使污染物能夠有效去除2。3.1反應(yīng)器原理微生物的降解作用是以多種微生物（一般是細(xì)菌、真菌、酵母菌）降解不同化合物的能力為基礎(chǔ)的。根據(jù)被處理的污染物的成分以及微環(huán)境條件（如溫度、濕度、pH值等），會繁殖出不同的微生物種群。一般高濕度、p H值為78的環(huán)境，適合細(xì)菌生存

7、；低濕度、pH值為35時，真菌會大量繁殖。通常，臭氣中的污染物是多樣而復(fù)雜的，散發(fā)臭味的物質(zhì)可分為：含硫化合物（如H2S 、硫醇類），含氮化合物（如氨、胺類），低級脂肪酸（如乙酸）等 。對于水溶性好的污染物，可利用繁殖快的細(xì)菌進(jìn)行降解。對于難溶于水的污染物，可用真菌降解。細(xì)菌-真菌復(fù)合式生物除臭反應(yīng)器，將細(xì)菌與真菌復(fù)合，可以同時去除臭氣中的不同類型物質(zhì)，其對臭氣中的乙酸、氨、苯乙烯、硫化氫、乙硫醇和乙硫醚的去除率分別達(dá)到97.11%、96.17%、96.16%、92.11%、78%和83% 5，可用于控制污水處理廠 、污泥處理廠、垃圾填埋場 、糞便消納站等工廠企業(yè)排放的臭氣，解決臭味污染問題。

8、3該生物除臭反應(yīng)器由細(xì)菌區(qū)和真菌區(qū)構(gòu)成.根據(jù)細(xì)菌和真菌生長特性以及臭味氣體中主要污染物的種類分別進(jìn)行接種和培養(yǎng)。細(xì)菌區(qū)以降解臭味氣體中親水性的污染物為主.真菌區(qū)以降解水溶性差的物質(zhì)為主。真菌在空氣中生成的菌絲向四周分布形成菌絲網(wǎng),有助于增大氣相中污染物與菌類的接觸面積,使污染物能夠與真菌充分接觸,更好地完成傳質(zhì)過程。為了使細(xì)菌和真菌能夠在2個反應(yīng)區(qū)分別生長,在微生物的馴化階段,細(xì)菌區(qū)的pH值控制在6.5,真菌區(qū)的pH值為5.5.馴化后,細(xì)菌、真菌生長穩(wěn)定,pH值可分別維持在6.37.0(細(xì)菌區(qū))和5.0 5.8(真菌區(qū))。另外,2個生物反應(yīng)區(qū)的濕度也不相同,細(xì)菌區(qū)的濕度大,適于細(xì)菌生長;真菌區(qū)

9、的濕度小,適于真菌生長。3.2反應(yīng)器特點復(fù)合式生物除臭反應(yīng)器的特點是利用細(xì)菌與真菌的協(xié)同作用有效去除惡臭氣體中不同性質(zhì)的污染物質(zhì)。在反應(yīng)器的內(nèi)部分為微生物懸浮生長區(qū)和在填料上附著生長區(qū)2部分,在懸浮生長區(qū),氣體被加濕,其中部分惡臭物質(zhì)溶于液相并被懸浮生長的微生物所降解;經(jīng)過懸浮區(qū)的氣體具有足夠濕度,未去除的惡臭物質(zhì)可被附著生長區(qū)的微生物繼續(xù)吸附和降解。該反應(yīng)器將氣體預(yù)濕和有利于不同類型微生物生長的各區(qū)域優(yōu)化集成,形成一體化設(shè)備。3.3反應(yīng)器內(nèi)pH值的變化通常情況下,細(xì)菌適宜的pH范圍高于真菌.微生物的生命活動、物質(zhì)代謝與pH密切相關(guān),不同的微生物要求不同的pH.根據(jù)細(xì)菌和真菌生長的適宜pH范圍

10、,生物反應(yīng)器中細(xì)菌區(qū)內(nèi)的pH維持在6.37.0,以適于細(xì)菌生長；與細(xì)菌、放線菌相比,真菌喜歡在偏酸性環(huán)境中生長,因此,生物反應(yīng)器中真菌區(qū)內(nèi)的pH保持在5.05.8,使真菌能夠大量繁殖生長,成為主要菌群。3.4反應(yīng)器內(nèi)相對濕度(RH)和溫度控制濕度的控制對于生物反應(yīng)器的運(yùn)行、微生物的生長非常重要.試驗中,每2個星期往生物反應(yīng)器內(nèi)填料上噴淋一次營養(yǎng)液,以維持微生物生長所需的營養(yǎng)和水分.由實驗可知細(xì)菌區(qū)的RH高,近于100%；真菌區(qū)內(nèi)的RH低于細(xì)菌區(qū),基本保持在85%以上。試驗中還發(fā)現(xiàn),若氣體不經(jīng)過細(xì)菌區(qū)直接進(jìn)入真菌區(qū)時,真菌區(qū)需每星期補(bǔ)充一次水分。由此可見,該復(fù)合式生物反應(yīng)器的細(xì)菌區(qū)具有預(yù)濕氣體的

11、作用,無需設(shè)置單獨(dú)的預(yù)濕設(shè)備,真菌區(qū)可以在較長時間內(nèi)保持理想的濕度。這樣,減少了生物反應(yīng)器的噴淋次數(shù),從而減少了設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用.實驗過程中， 2個反應(yīng)區(qū)的溫度隨室溫而變化,并且真菌區(qū)的溫度始終略高于細(xì)菌區(qū)的溫度。33.5氣體中CO2濃度的變化在有氧條件下,生物除臭反應(yīng)器內(nèi)的微生物將臭味氣體中的有機(jī)物降解.硫化物中的硫轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫或SO2-4;有機(jī)物中的碳一部分轉(zhuǎn)化成CO2,另一部分被微生物利用4.微生物的代謝產(chǎn)物如H2O、SO2-4、NO-3等,進(jìn)入水中；CO2則隨氣體逸出.因此,反應(yīng)器內(nèi)產(chǎn)生CO2的濃度與微生物的降解活性有密切關(guān)聯(lián)。通過在線監(jiān)測反應(yīng)器的進(jìn)、出氣中CO2濃度變化,可直接地了

12、解臭味氣體處理效果的變化情況。根據(jù)檢測結(jié)果,統(tǒng)計歸納得到進(jìn)氣、細(xì)菌區(qū)出氣、真菌區(qū)出氣中CO2的平均濃度分別為1167mg·m- 3,1266mg·m- 3,1403mg·m- 3.可見,對于處理含苯乙烯、乙酸、乙硫醇等含碳物質(zhì)時,真菌區(qū)產(chǎn)生的CO2量高于細(xì)菌區(qū)的產(chǎn)生量。進(jìn)氣中這些物質(zhì)的濃度高,出氣中CO2的濃度也會隨之升高。3.6生物除臭設(shè)備微生物特性分析生物除臭設(shè)備主要是通過微生物的代謝作用實現(xiàn)對污染物的去除。由于進(jìn)氣以硫化氫為主,因此,設(shè)備每運(yùn)行一段時間,取懸浮區(qū)和附著區(qū)的生物樣品對其中的硫細(xì)菌(包括中性硫細(xì)菌和嗜酸性硫細(xì)菌)進(jìn)行研究,考察2類菌在2個處理區(qū)的

13、數(shù)量及種類變化,從數(shù)據(jù)可知，除臭設(shè)備運(yùn)行初期,由于接種的菌種主要是中性硫細(xì)菌,所以其中中性硫細(xì)菌數(shù)量較多,而嗜酸性硫細(xì)菌數(shù)量均較少。隨著生物除臭設(shè)備運(yùn)行時間的延長,附著區(qū)和懸浮區(qū)嗜酸性硫細(xì)菌和中性硫細(xì)菌的數(shù)量都不斷增加,其中在附著區(qū)嗜酸性硫細(xì)菌的數(shù)量增加較快,后期嗜酸性硫細(xì)菌數(shù)量已遠(yuǎn)高于中性硫細(xì)菌數(shù)量。這與硫化氫的生物降解產(chǎn)生較多的酸,改變了填料區(qū)的pH有關(guān)。說明隨著設(shè)備的運(yùn)行,降解硫化氫的優(yōu)勢微生物已由開始接種的中性硫細(xì)菌更替為嗜酸性硫細(xì)菌。與之相反,懸浮區(qū)的中性硫細(xì)菌數(shù)量則略高于嗜酸性硫細(xì)菌。這與上面硫化氫物質(zhì)轉(zhuǎn)化分析結(jié)果相一致,懸浮區(qū)硫化氫發(fā)生生物氧化的較少,其去除主要以溶解作用為主。4

14、.結(jié)論試驗研究結(jié)果表明,細(xì)菌-真菌復(fù)合式生物除臭反應(yīng)器中的細(xì)菌、真菌具有協(xié)同作用,可以有效地將臭氣中的多種污染物同時去除.臭味氣體中的乙酸、氨、苯乙烯、硫化氫、乙硫醇、乙硫醚等物質(zhì)的去除率分別達(dá)到97.1%, 96.7%, 96.6%, 92.7%,78%和83%.并且,不同性質(zhì)的發(fā)臭物質(zhì)在2個反應(yīng)區(qū)內(nèi)的去除效果是不相同的.且該生物反應(yīng)器具有占地面積小、運(yùn)行操作與維護(hù)簡單等優(yōu)點.細(xì)菌區(qū)在去除易溶于水的污染物的同時,對難溶于水的污染物具有預(yù)濕作用,減少了輔助設(shè)備.復(fù)合式生物反應(yīng)器無需循環(huán)水,營養(yǎng)液定期噴淋,噴淋次數(shù)少,減少能耗.本技術(shù)可用于污水、污泥、生活垃圾等處理過程中產(chǎn)生的臭味氣體的處理,也可用于其它排放臭氣和揮發(fā)性有機(jī)廢氣的工廠企業(yè)。參考文獻(xiàn):1李琳,劉俊新.臭氣生物處理技術(shù)J.生物產(chǎn)業(yè)技術(shù).201