生物處理惡臭氣體

1、惡臭氣體及生物處理之概述環(huán)境中的惡臭成因復(fù)雜。惡臭物質(zhì)通過發(fā)臭基團(tuán)如硫基等刺激嗅覺細(xì)胞，使人產(chǎn)生不愉快和厭惡情緒，對(duì)人體呼吸、內(nèi)分泌及神經(jīng)等多系統(tǒng)都會(huì)造成毒害影響，高濃度的惡臭還可使接觸者發(fā)生肺水腫甚至窒息死亡。目前，已發(fā)現(xiàn)的惡臭性物質(zhì)達(dá)數(shù)萬(wàn)種，僅嗅覺能感知的就有4000多種。揮發(fā)性有機(jī)物(VolatileOrganicCompounds,VOCs)中，具有惡臭性質(zhì)的物質(zhì)很多，即惡臭氣體屬于VOCs類需要重點(diǎn)管控的物質(zhì)。依物質(zhì)的化學(xué)組成，惡臭氣體一般可分成5類:一是含硫化合物，如硫化氫、甲硫醇、乙硫醇等是典型的惡臭性氣體，含硫惡臭物質(zhì)來源廣、毒性大；二是含氮的化合物，如胺類、酰胺類和氨等；三是

2、鹵素及其衍生物，如氯氣、鹵代烴等；四是烴類物質(zhì)，如烷烴、烯烴、炔烴、芳香烴等；五是含氧的有機(jī)物類，如醇、醛、酮、酚、酯及有機(jī)酸等。其中，含硫惡臭物質(zhì)是典型的惡臭、有毒有害氣體，因其臭源廣、毒性大、嗅聞值低，是惡臭污染治理的重點(diǎn)。而且，臭味強(qiáng)度與物質(zhì)的濃度不一定呈線性相關(guān)。相對(duì)于一般的VOCs污染控制，惡臭污染控制要求較高，難度較大。對(duì)于惡臭，目前還沒有一個(gè)很合適的計(jì)量體系進(jìn)行量化評(píng)價(jià)，一般將能引起人們臭味感覺的最低濃度稱為嗅閾值。依據(jù)嗅閾值從低到高順序，較常見含硫惡臭物質(zhì)有：丁烯基硫醇、二苯基硫、苯硫醇、丙硫醇、烯丙基硫醇、叔丁基硫醇、甲苯硫醇、芐基硫醇、乙硫醇、硫化氫、甲硫醇等。其臭味特征也

3、常描述為：臭雞蛋味、腌蘿卜味、爛卷心菜味等等。國(guó)家在1993年出臺(tái)了GB14554-1993惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了包括臭氣濃度及氨、二硫化碳、苯乙烯、三甲胺、硫化氫、甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫等8種單一惡臭物質(zhì)的廠界及排放標(biāo)準(zhǔn)，指定了各指標(biāo)的測(cè)定方法。要實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放，就需要對(duì)惡臭污染進(jìn)行有效治理。與之密切相關(guān)的還有GB16297-1996大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)。惡臭氣體及生物處理之惡臭污染治理技術(shù)分類現(xiàn)有的惡臭污染治理技術(shù)，按治理原理分可為物理法、化學(xué)法和生物法。1、物理除臭法主要有氣味掩蔽、擴(kuò)散稀釋和活性炭吸附等，具有見效快、操作簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，但存在明顯的二次污染問題，僅適宜低濃度、小范圍的

4、部分惡臭物質(zhì)處理。2、化學(xué)除臭法主要包括化學(xué)氧化、化學(xué)吸收和燃燒等，具有效率高、見效快、適用范圍大等優(yōu)點(diǎn)，尤其在大量、高濃度有毒有害VOCs處理方面具有優(yōu)勢(shì)，但前期設(shè)施設(shè)備投入高、運(yùn)行費(fèi)用高，且可能會(huì)產(chǎn)生二次污染。近年，發(fā)展了不少相關(guān)的新技術(shù)如臭氧氧化、等離子分解及催化燃燒等。3、生物除臭法應(yīng)用生物技術(shù)處理惡臭污染，主要是利用能夠轉(zhuǎn)化或者降解惡臭物質(zhì)的微生物，對(duì)惡臭污染物進(jìn)行高效吸附、吸收和降解，實(shí)現(xiàn)無(wú)臭化、無(wú)害化。與物理化學(xué)方法相比，生物法尤其適宜低濃度、大氣量的惡臭污染處理，具有設(shè)備設(shè)施投入少、脫臭效率高、運(yùn)行維護(hù)方便和無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于惡臭尤其是低濃度惡臭氣體的治理，生物技術(shù)具有明顯

5、優(yōu)勢(shì)，該技術(shù)在歐美發(fā)達(dá)國(guó)家被廣泛應(yīng)用，國(guó)內(nèi)應(yīng)用實(shí)踐也發(fā)展迅速。對(duì)于惡臭污染點(diǎn)源，還可以采用直接噴灑微生物除臭劑的方法，通過高效的有益微生物菌群，經(jīng)微生物代謝過程，實(shí)現(xiàn)對(duì)含氮、含硫污染物的降解，并能抑制惡臭的持續(xù)產(chǎn)生，具有無(wú)設(shè)施投入、操作簡(jiǎn)單、處理高效和費(fèi)用低廉的優(yōu)勢(shì)。惡臭氣體及生物處理生物處理惡臭的主要工藝生物除臭工藝借鑒污水生化處理的原理，使收集到的廢氣在適宜的條件下通過生長(zhǎng)有微生物的填料，進(jìn)行吸附和生物降解為無(wú)害、無(wú)臭產(chǎn)物的過程。該工藝適用于可被微生物降解利用的VOCs。污染物的傳質(zhì)速率、微生物種群以及介質(zhì)特性等對(duì)處理效率具有較大影響。生物處理惡臭的主要方法有：生物洗滌法十排氣,噴淋液洗滌

6、器生物反應(yīng)器物液染溶污水圖2生物洗滌塔生物過濾法凈化后氣休生物濾池生物滴濾法補(bǔ)充設(shè)備設(shè)施和工藝的圖片!生物滴濾池生物洗滌其工藝特點(diǎn)是微生物懸浮在液相中，液相流動(dòng)，兩個(gè)反應(yīng)器。生物洗滌工藝由惡臭氣體吸收和微生物懸浮液再生兩段構(gòu)成，分別在吸收設(shè)備和再生反應(yīng)器中進(jìn)行。吸收設(shè)備常采用噴淋塔或鼓泡塔，吸收過程中，惡臭氣體從吸收設(shè)備底部向上流動(dòng)，生物懸浮液由設(shè)備頂部噴淋向下流動(dòng)，在填料床中接觸，經(jīng)傳質(zhì)過程被吸收進(jìn)入液相，凈化后的氣體從吸收設(shè)備頂部排出。微生物懸浮液再生過程在再生反應(yīng)器中進(jìn)行，吸收了臭氣的微生物懸浮液進(jìn)入再生反應(yīng)池，懸浮液的再生過程就是惡臭污染物的微生物降解過程，一般采取活性污泥法或生物膜法

7、，行好氧曝氣處理。再生后的懸浮液再進(jìn)入吸收設(shè)備進(jìn)行頂部噴淋，吸收與再生兩個(gè)過程反復(fù)進(jìn)行。生物洗滌法對(duì)可溶性有機(jī)氣體有較好的去除效果，具體流程是惡臭氣體在洗滌池被吸收，然后在再生反應(yīng)器中進(jìn)行降解?？諝馑锵礈旃に囀疽鈭D生物過濾其工藝特點(diǎn)是微生物固定，液相不流動(dòng)，單一反應(yīng)器。生物過濾法的工藝形式是生物濾池。生物濾池填料可分為有機(jī)填料和無(wú)機(jī)填料，或活性填料和惰性填料。早期生物濾池主要采用有機(jī)填料，由布?xì)夤苌细采w土壤構(gòu)成，存在布?xì)獠痪鶆?、布?xì)庀到y(tǒng)易堵塞和濾床易干化等問題，系統(tǒng)運(yùn)行也不太理想。另有應(yīng)用較成熟的有開放式生物濾池，其濾池一般為混凝土結(jié)構(gòu)，建于地面上，由混凝土板或塊構(gòu)成布?xì)?濾料支撐系統(tǒng)。濾

8、料一般由泥炭、秸稈、木屑和惰性顆粒等混合而成?；旌蠟V料可減少濾層的壓實(shí)，改善通氣性且布?xì)庑Ч^好，但運(yùn)行一段時(shí)間后，常有氣體阻力增大、溝流等現(xiàn)象出現(xiàn)。大部分生物濾池的處理效率可達(dá)到90%以上。實(shí)踐中，有研究者將有機(jī)填料與無(wú)機(jī)填料的混合應(yīng)用，在兼具有機(jī)填料優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，又增加了抗壓性、降低了床層壓降、避免了溝流，填料使用壽命也大幅延長(zhǎng)。濕度是生物濾池的一個(gè)重要操作參數(shù)，有研究認(rèn)為生物濾池運(yùn)行中的問題50%以上與濕度控制不當(dāng)有關(guān)。生物濾池濕度控制不當(dāng)容易干燥、開裂造成氣流短路。同時(shí)，濕度對(duì)填料附著的微生物菌群的種類和數(shù)量都會(huì)有顯著影響。影響生物濾池填料濕度的主要因素包括：進(jìn)氣濕度、污染物及生物氧化效

9、率、熱交換等。生物濾池中pH值的控制，主要通過裝填料時(shí)加入適當(dāng)?shù)墓腆w緩沖劑來實(shí)現(xiàn),緩沖物質(zhì)耗盡，則需更新濾料。生物濾池中的微生物種類較多，與污染物明顯相關(guān)如具有降解功能的細(xì)菌、也有真菌和放線菌等。生物濾池中，一般占優(yōu)勢(shì)的主要是細(xì)菌，也有利用真菌的環(huán)境耐受性更好的特性，形成具有降解污染物功能的真菌占優(yōu)勢(shì)的生物濾池。后面將結(jié)合介紹含硫惡臭處理，再行簡(jiǎn)介。浄化后氣體生物過濾工藝示意圖生物滴濾其工藝特點(diǎn)是微生物固定，液相流動(dòng)，單一反應(yīng)器。生物滴濾綜合了生物過濾和生物洗滌兩種處理工藝的優(yōu)點(diǎn)，具有效率高、運(yùn)行穩(wěn)定的特點(diǎn)。比較而言，生物滴濾塔所用的填料成本較生物濾池高，選用填料具有易于掛膜、不易堵塞、比表面

10、積大等特點(diǎn)。其進(jìn)氣方式可分為為水氣逆流、并流兩種，進(jìn)入滴濾塔的廢氣一般需預(yù)先除塵。該工藝存在一個(gè)連續(xù)流動(dòng)的水相,整個(gè)傳質(zhì)過程涉及氣、液、固三相，通過回流水可以控制水相的pH值，還可以在回流水中進(jìn)行微生物營(yíng)養(yǎng)元素的補(bǔ)充。故在處理含硫、含氮等惡臭氣體時(shí)，因微生物降解會(huì)產(chǎn)生酸性代謝產(chǎn)物，生物滴濾塔比生物濾池更適合。生物滴濾塔示意圖惡臭氣體及生物處理含硫惡臭的生物處理含硫惡臭物質(zhì)具有來源極廣、毒性大、嗅覺閾值低等特點(diǎn)。GB14554-1993惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的8種單一惡臭物質(zhì)中，5個(gè)為含硫物質(zhì)。實(shí)際生產(chǎn)中，除了硫化氫和二氧化硫等典型的惡臭、有毒有害氣體，還有很多種硫醇和硫醚等有機(jī)硫化物為致臭物

11、，且具有顯著的生物毒害性。硫是參與生命活動(dòng)的重要元素，參與蛋白質(zhì)和維生素的合成等，如氨基酸中甲硫氨酸、胱氨酸等都含有硫，很多生物酶和輔酶中也含有硫元素。除了作為微生物生長(zhǎng)所需的碳源、硫源被同化利用，很多有機(jī)硫化物能夠被微生物降解，含硫物質(zhì)生物降解的終產(chǎn)物主要包括CO,HO和SO2-等，也有的微生物可以轉(zhuǎn)化含224硫物質(zhì)為S單質(zhì)或硫聚合物。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的異養(yǎng)性的硫氧化菌分布廣、種類多，涵蓋了細(xì)菌、放線菌和真菌?；軣o(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)硫氧化菌通常稱之為硫化細(xì)菌，包括六個(gè)屬：硫桿菌屬，硫化葉菌屬，硫小桿菌屬，大單抱菌屬，卵硫菌屬和硫螺菌屬等。其中，硫桿菌屬、硫化葉菌屬研究較多，且獲得了純培養(yǎng)物，其余四個(gè)屬研究報(bào)道

12、較少。如具有代表性的硫桿菌屬(ThiobacilluS有排硫桿菌(ThiobacillusthioparuS)、氧化硫桿菌(TThiooxidanS和脫氮硫桿菌(TdenitrificanS等。含硫惡臭的生物處理中，由于硫化物的降解過程，因最終產(chǎn)物中常包含SO42-，而引起環(huán)境pH值降低，在生物濾池中表現(xiàn)為填料酸化。pH對(duì)微生物的表面電荷產(chǎn)生影響，酶在最適pH條件下才有較高活性。微生物生長(zhǎng)和生物降解綜合來看就是一系列的復(fù)雜酶促生物化學(xué)反應(yīng)過程。pH的控制，對(duì)降解菌群結(jié)構(gòu)與功能，都會(huì)產(chǎn)生重要影響。解決填料酸化的方法常有兩種：一是在填料中混合酸化緩沖物質(zhì)，如火山巖等；另一個(gè)辦法是在填料中噴灑堿性緩

13、沖鹽如含堿石灰、碳酸鈉、氫氧化鈉等溶液。從生物過濾和生物滴濾這兩種惡臭氣體生物降解工藝看，生物濾池的pH緩沖體系一般是在填料中固定的，其緩沖容量也相對(duì)有限，而生物滴濾塔中的持續(xù)水相和結(jié)構(gòu)，更適宜營(yíng)養(yǎng)成分與pH值的調(diào)控。也有開發(fā)以真菌為主要降解菌群生物濾池的報(bào)道，主要原因就是利用真菌具有降解能力強(qiáng)、環(huán)境耐受性好、對(duì)營(yíng)養(yǎng)成分要求低，能在低pH值條件下實(shí)現(xiàn)含硫惡臭物質(zhì)的降解特性，且生物濾池的填料經(jīng)濟(jì)、易得等。而且，很多含硫化合物如乙硫醇等，因?yàn)榕c水分子難以形成氫鍵，水中的溶解度很低，適宜通過固相填料吸附，以及氣相中與真菌的直接作用，以實(shí)現(xiàn)更有效率的降解。應(yīng)用生物技術(shù)處理惡臭氣體具有良好的發(fā)展前景，越來越多的污水處理廠、垃圾填埋場(chǎng)和醫(yī)藥化工企業(yè)等惡臭產(chǎn)生單位，采用生物技術(shù)來對(duì)