生物除臭核心技术.docx

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生物除臭核心技术

生物除臭技术

第1章概述

1.1生物除臭技术发展

生物除臭技术是20世纪50年代发展起来新兴除臭技术，是运用微生物生理代谢活动降解恶臭物质，将其氧化成无臭、无害最后产物，达到除臭目。

生物除臭早在1957年就在美国获得专利，70年代后，各国开始在这一领域开展广泛研究，其中美国、日本、德国获得成就最为明显，重要研究内容涉及除臭基本原理和办法、装置设备及操作工艺条件等。

80年代以来，已有各类微生物除臭装置和设备开始运用于石油、化工、屠宰、污水解决等实际中，并获得明显效果。

生物除臭技术与当前采用物理、化学法，例如燃烧、吸附、吸取和还原等相比较。

这些物理化学办法工艺或设备较复杂，运营费用较高；用于解决某些恶臭废气时，效果不甚抱负。

生物脱臭法通过不断改进完善，克服了前述物理、化学办法缺陷，并显示出解决效率较高、适应性较广、工艺较简朴以及费用较省等长处，成为治理恶臭一种重要发展方向。

1.2生物除臭原理

气味物质成分大多都是低分子脂肪酸、胺类、醛类、酮类、醚类以及脂肪族、芳香族、杂环氮或硫化物，带有活性基团这些物质被液相吸取后，特别易被生物氧化，当活性基团被氧化后，恶臭气味就消失了。

臭气经不同种类微生物分解后，产物不同样。

如含氮臭气，经微生物氨化作用后，分解为HN3。

又通过亚硝化细菌、硝化细菌作用，进一步氧化为稳定硝酸态化合物；而含硫臭气经微生物分解后产生H2S，H2S可以被硫化细菌氧化为硫酸。

生物除臭工艺就是基于这一原理，因此该办法规定被去除臭味物质有好水溶性。

微生物除臭过程分为三个环节：

（1）臭气同水接触并溶解到水中，臭气有机物质由气相转移到液相（或固体表面液膜）中；

（2）溶于水中臭气通过微生物细胞壁和细胞膜被微生物吸取，不溶于水臭气先附着在微生物体外，由微生物分泌细胞外酶分解为可溶性物质，再渗入细胞。

在液相（或固体表面液膜）中臭气成分被微生物吸附、吸取，恶臭成分从水中转移至微生物内；

（3）进入微生物细胞恶臭成分作为营养物质被微生物所氧化分解和同化合成，产生代谢产物一某些溶入液相，一某些作为细胞物质或细胞代谢能源，尚有一某些（如CO2）则析出到空气中。

臭气通过上述过程不断减少，从而使污染物得以去除，得到净化。

1.3生物除臭特点

（1）生物脱臭法可避免或减少二次污染。

普通将硫系、碳系、氮系等各种恶臭成分，以及苯酚、氰等有毒成分氧化和分解成CO2、H2O、HNO3、H2SO4等物质。

生物解决产物是微生物，很容易解决。

（2）生物除臭投资少，能耗低，运营费用低。

生物除臭是以恶臭成分作为生物体内能源，只要使微生物与恶臭成分相接触，完毕氧化和分解过程，不需投加额外化学品；消耗动力只是污染气体进入解决系统时所耗能量（正压送风或负压引风）。

与物理化学法相比，不但可省能源和资源，并且解决成本也比较低廉。

（3）生物脱臭法脱臭效率高。

只要控制恰当负荷条件与气接触条件，就能达到极高脱臭效率，对于普通空气污染物去除效率超过90%。

（4）生物脱臭装置较为简朴，只需设立诸如生物过滤器、布气系统、气体收集器等装置。

第2章生物除臭技术重要类型

2.1土壤解决法

2.1.1原理

土壤法是较早浮现净化恶臭气体办法之一，运用土壤中存在土壤胶粒吸附难降解和难溶性恶臭成分，运用土壤中栖息种类繁多细菌、放线菌、霉菌、原生动物、藻类等微生物吸取降解臭气物质，从而消除和减少臭气办法。

该法是将臭气以缓慢速度将通人46～60cm深度土壤后，在土壤介质中扩散，向上穿过土壤介质，臭气成分一方面被土壤颗粒吸附或溶解于土壤水溶液中，然后在土壤微生物作用下将其氧化分解转化达到消除臭气目。

2.1.2影响因素

（1）废气浓度

降解速率与浓度成正比，但超过一定浓度，降解速率与浓度无关。

（2）环境因素

如温度、湿度、pH值应控制恰当，不应过高或过低，普通温度为5～30℃、湿度为50%～70%、pH值为7～8。

土壤解决系统使用一年后会发生酸化，需加入石灰石调节pH值。

（3）土壤

所用土壤规定具备质地疏松、富具有机质、通气性和保水性能强等特点，符合这些条件土壤重要有火山灰土和腐殖质土（如森林表层土）。

在无法得到上述土壤状况下，也可以运用某些肥沃表层土壤与某些有机材料等按一定比例进行人工配制。

此外，对于土壤层厚度也有规定，土壤层越厚，其中微生物量越多，因而，除臭效果越好，但随着土壤层厚度增长，系统压降普通会增长，从而影响去除效果。

2.1.3控制参数

土壤法普通采用床形过滤器，由送风机将臭气[风量0.1～lm3/（m2·min）]送入土壤槽下部主通风道，然后由支通风道分散到土壤槽底部各某些，由支通风道出来臭气通过较大石块空隙依次进人砂层（或碎石层）和土壤层，并逐渐扩散开来被土壤颗粒吸附，最后被土壤中微生物分解转化。

气体由扩散层进人土壤层。

土壤除臭装置中，土壤层厚度普通为0.5～1.0m，设计除臭能为普通以通人空气中恶臭物质（例如NH3等）平均浓度在200mg/L如下为宜。

土壤下部通气静止压力最佳在～3500Pa，如果通风速度过高就会引起土壤颗粒发生震动而导致土壤压实，致通气阻力增长并减少除臭效果。

通人恶臭物质如果超过了土壤微物每日能作用量，除臭效果就会减少。

此外，长时间通人高温汽体不但会迅速减少土壤水分、破坏土壤构造，并且会使土壤微生物失活或死亡。

因而，通人空气温度不能超过40℃。

2.1.4特点

土壤解决法长处是设备简朴，运转费用低，维护管理以便，在土壤上还可以种植花草进行绿化，也不依赖土地实际形状，土壤高吸附能力可以适应较大恶臭负荷变动。

但解决气量较大时占地面积大，但土壤滤层使用一段时间后会板结，阻力会逐渐增大，需定期翻新或更换土壤。

2.2活性污泥曝气法

2.2.1原理

活性污泥曝气脱臭法是日本福山等人在80年代初最先开发成功。

该办法是将恶臭物质以曝气形式分散到活性污泥混合液体底部，臭气溶解于混合液中，通过悬浮微生物降解恶臭物质。

这与废水活性污泥法解决过程极为相似，只是用臭气像空气同样注入活性污泥中。

2.2.2影响因素与控制参数

普通活性污泥浓度控制在5000—10000mg/L为宜，臭气送入速度以20m3/h如下为好，该办法合用于各种不同极限负荷范畴内恶臭气体。

效果较好，其去除效率均可高达99%以上。

影响恶臭气体去除率重要因素有曝气水深、曝气强度、污泥浓度、酸碱度以及营养物质投放等。

2.2.3特点

活性污泥曝气脱臭法不需要新除臭装置，可以和污水解决场活性污泥曝气池并用，因此该法既经济又节约能源。

但是，该法必要控制空气与污水体积比，使其不能对活性污泥不利。

该法合用于臭气浓度低、氧气浓度高气体。

2.3生物滤池法

2.3.1原理

生物滤池法是在土壤过滤法基本上发展而来。

收集臭气先通过加湿解决，再通过长满微生物、湿润多孔生物滤层，臭气物质被填料吸取，然后被微生物分解成二氧化碳和其她无机物，从而达到除臭目。

生物滤池技术特点是体系中微生物是固定附着在填料上面，并且所用填料可觉得微生物提供足够养分，无需此外添加营降物质，填料使用寿命视种类普通为3～5年。

生物滤池填料层厚度普通约1.0～2.0m，可觉得单级或多级，面积视解决气体量和解决效果而定。

惯用填料自身具有大量各种微生物及其所需无机营养成分，因而不需外加营养物。

但由于在运营过程中填料自身为附着于其上微生物提供一定养分，能被微生降解，因而存在运营一定期间后因填料降解而导致透气性、去除效果变差等问题，应注意观测填料变化。

采用有机填料可获得较土壤法为多微生物量，故其解决效果和负荷均比土壤法好，占地面积也小了诸多。

图1生物滤池装置示意图

2.3.2影响因素与控制参数

（1）废气中污染物质种类及含量

废气中污染物应为可以微生物运用和降解有机或无机物质，并且不具有对微生物生长抑制作用有毒物质。

对于生物过滤池，废气中污染物含量宜过高，若含量过高将会使微生物大量繁殖，从而导致填料空率大大减少，最后影响除臭效果和使用寿命。

使用生物滤池时，适当有机物质量浓度为1000mg/m3如下，不应高于3000～5000mg/m3。

此外，废气中化合物应是溶于水和可生物降解，废气中不含大量对微生物有毒物质及大量灰尘、油脂等。

（2）湿度

在生物过滤池中，填料层均衡润湿性制约着生物滤池透气性和解决效果。

若润湿效果不够，生物过滤池中填料会变干并生成裂纹，严重影响废气通过填料层均匀性，导致除臭效果变差；但是过度湿润会形成高气动阻力无氧区，从而会减少废气中污染物与填料层接触时间，并生成带有气味挥发物。

因而废气在进入生物滤池之前须先通过润湿，普通进气湿度应不不大于95%，以保证填料具备一定持水率。

（3）温度和pH值

每种微生物均有一适当生长温度和pH值，因而，温度和pH值是影响微生物生长核心因素。

废气生物净化中温是20～37℃，高温是50～65℃，在此范畴内生物过滤池都可正常运营。

普通温度为5℃～65℃。

在废气生物净化过程中，含氯有机物、NH3、H2S氧化分解会导致净化环境中pH下降，它将影响微生物生化作用，可通过在生物滤池填料上喷洒pH值缓冲剂来稳定pH值。

4、填料

生物滤池所选用填料特性也是影响其解决效果核心因素。

填料选取不但要考虑到比表面积、机械强度、化学稳定性及价格等方面，还要考虑持水性问题。

2.3.3特点

生物滤池具备设备少、降作简朴、不需外加营养物、投资运营费用低、除臭效率高等长处。

但其缺陷是反映条件控制较难、占地面积大，基质浓度高时，生物量增长快而易堵塞填料、影响传质效果。

2.4生物滴滤池法

2.4.1原理

生物滴滤池其采用营养液辅助方式可获得更高微生物量。

由池体、生物滴滤床、营养液循环喷淋系统、参数控制系统等构成。

生物滴滤池单位体积填料层内微生物量较大，其解决臭气能力是相应生物滤池2～3倍。

并且，采用无机填料寿命长、空隙率大、气体通道大、压降小，还可通过调节循环营养液pH值和温度来控制滤池工艺条件。

生物滴滤床吸取了生物滤池长处。

填料具备较大空隙率和较强吸附能力，在生物滴滤床使用周期中无需更换填料；生物滴滤床技术加大了填料上挂膜菌群单位数量，提高了微生物降解能力，减少了气体在生物填料中停留时间，生物滴滤床占地面积也可大大减小。

在运营启动初期，一方面要在填料表面挂上生物膜。

详细做法如：

在循环液中接种丁经驯化微生物菌种，微生物运用溶解于液相中污染物进行代谢繁殖，并附着于填料表面，形成微生物膜。

挂膜后，当气相主体污染物和氧气通过传播进入微生物膜时，微生物进行好氧呼吸，将污染物分解。

生物滴滤池填料层厚度普通约1.0～2.0m。

与生物滤池不同是，生物滤池所用填料为无机惰性填料，不能为微生物生长提供营养作为微生物附着载体，填料表面系数比较低，这就为气体通过提供了大量空间，使气体通过填料柱时压力损失小，同步也避免了由微生物生长和生物膜疏松起空间堵塞现象。

图2生物滴滤池装置示意图

2.4.2影响因素

影响生物滴滤池除臭效果因素重要有：

填料、温度、湿度、PH值、营养物质以及操作方式等。

2.4.3特点

生物滴滤吃吸取了生物滤池长处，填料由不易腐烂，有助于微生物生长和挂膜人工填料构成。

填料具备较大空隙率和较强吸附能力，在生物滴滤池使用周期中无需更换填料；生物滴滤池技术加大了填料上挂膜菌群单位数量，提高了微生物降解能力，减少了气体在生物填料中停留时间，生物滴滤池占地面积也可大大减小。

但其缺陷是需外加营养物，运营成本较生物滤池高等。

第3章生物除臭重要参数

3.1菌种

恶臭物质生物降解取决于生物菌种优劣，可见菌种筛选、微生物挂膜与驯化是生物除臭核心技术。

一种完善生物除臭系统，必要涉及一套完善微生物培养办法，能短时间内培养出高效脱臭菌群，使不同菌种能互相搭配，保证生物解决质量和效率。

微生物适当环境不尽相似，通过人工操作，给微生物提供不同环境，哺育出有针对性生物菌群，充分发挥各自功能。

例如，生物滴滤床技术可针对恶臭气体详细成分及种类，先期筛选出高效脱臭菌，除臭设备在出厂前可对填料进行预挂膜，并在现场实际运营模式下进行二次驯化，以增强微生物对污染物降解能力。

3.2填料

3.2.1填料选取

填料材料选取重要因素是适合细菌和其他微生物生长以及通气阻力小。

对于生物反映池而言，良好填料会给微生物提供良好生存环境。

在选取填料时，普通需符合如下几种条件：

1、填料一方面应具备较好表面性质，适合于微生物生长，如表面正电荷性质填料利于微生物附着；

2、填料必要有较大比表面积，以尽量大地提供微生物附着面积，提高微生物持有量，从而尽量地提高单位体积有机污染物降解量；

3、填料必要具备一定空隙率，以防止滤床中微生物迅速增长而引起填料堵塞和压降升高，进而引起短流，减少填料运用率和提高出气口污染物浓度；

4、填料若具备一定持水性，可保持生物滴滤池在间断运营后微生物生存所需液体环境，使微生物生物降解能力在重新启动后能较快地恢复；

5、填料必要具备一定构造强度和防腐蚀能力。

3.2.2常用填料类型和特点

3.2.2.1有机填料

有机填料在生物滤池近年应用实践中已被证明为一种有效天然生物载体，但也存在一定缺陷，例如：

①填料解决效果随运营时间增长而逐渐下降。

由于微生物对填料进行不断降解，填料粒径随之减小，导致滤床阻力升高。

这导致空气在滤床中停留时间缩短，影响了臭气解决效果。

②填料需要定期更换。

填料老化导致滤床板结现象。

这些现象发展到一定限度，就需要对填料进行更换。

③有机填料滤池对不同污染物组分解决效果差别明显。

当高分子有机物和难溶于水化合物含量较高时，滤池解决效果明显下降。

这重要是由污染物从气相转移至液相效率减少和生物氧化能力局限性导致。

惯用有机填料种类有：

含微生物量较高木屑，富含纤维质物质，质地疏松、通气性好和非常睡合于微生物生长和繁殖泥炭土（或草甸土），以及透气性好、吸附性强、持水性适中锯末、树皮、树叶、干草、谷壳、木渣和贝壳等构成单一填料或混合填料。

3.2.2.2无机填料

无机填料不会产生分解老化问题，其无机构造可保证物理状态稳定性，从而长期维持较低滤床压降，风机风压也不需要很高。

无机填料质量在生产过程中可以得到有效控制，从而使得添加特殊配方成提成为也许。

经特殊加工而成无机填料可以提高生物滤池运营效率和稳定性，保证长期解决效果。

具备如下长处：

①节约运营费用。

由于无机填料结实耐用，滤池板结和含水率变化导致填料体积波动现象不再发生。

同步填料不需要频繁更换，填料使用寿命保守预计为15～。

②运营稳定。

在整个研究过程中，填料对于臭气解决效果和滤池能耗都未发生变化。

惯用无机填料有：

丝网、ACOF、炉渣、浮藻石、鲍尔环、拉西环、钢环、陶粒、沸石、瓷环、轻质陶面空心塑料小球、塑料填料、颗粒活性炭、碳素纤维等。

3.2.3填料厚度

滤池填料堆放高度取决于所规定停留时间和表面负荷。

生物滤池和生物滴滤池填料层厚度普通约1.0～2.0m。

3.3布气系统

布气系统好坏直接影响到生物填料运用率和气体在填料中停留时间。

气体进口装置设计，应能防止淋下液体进入管内，同步还要使气体分散均匀。

气体入塔速度普通为0.1～1.0m/s，可配以盘管，有助于气流均匀分布，大型塔中用配有导流板环形分布器。

停留时间长短直接影响脱臭效果，速度过快或过慢，脱臭效果都不好，不能充分发挥装置脱臭性能。

3.4湿度控制

1、各种生物除臭办法湿度控制：

（1）土壤解决法解决土壤湿度应控制在50～70%。

（2）在含污染物气体进入生物滤池之前，一方面进入调节器进行润湿，控制进气口相对湿度不不大于98%。

（3）在生物滴滤池内，散水方式采用间歇式或者持续式。

洒水量应当使填料载体表面形成水膜，使发臭物质能被充分吸取，同步也要满足微生物生存、繁殖需要，普通解决1m3臭气需要散水量为0.5～3.0L。

此外洒水水温应保持在10～40℃范畴内。

2、液体喷淋装置

液体喷淋装置作用是为了有效地分布液体，使液体与气体充分接触。

当液体喷淋装置设计不合理时，将导致液体分布不均，使某些截面上气体没有与液体接触，直接影响塔解决能力和分离效率。

选取液体喷林装置原则是能使液体均匀地分散开来。

3.5设计和操作参数举例

（1）下表为生物滤池、生物滴滤池两种生物除臭工艺某些重要参数。

表1生物滤池、生物滴滤池某些重要设计和操作参数

参数

设计及运营范畴

生物滤池

生物滴滤池

滤池高度

1～1.5m

1～5m

空池停留时间

15～60S

2～60S

温度

15～30℃

15～50℃

臭气进口浓度

0.01～5g/m3

0.01～10g/m3

进口相对湿度

>95%

—

pH

6～8（填料）

1～2（循环液）

（2）下面以生物滴滤池工艺为例子，计算设计尺寸：

1、计算池径

普通状况下，滴滤池内径是依照气体负荷来计算，依体积流量公式得：

式中D—池直径，m

Q—气体体积流量，m3/s

u—空池气速，m/s，取u＝0.5m/s

由上式计算出来塔径，需依照关于原则规定进行圆整，以便于池设备制造和维修。

2、运用圆整后池径重新计算气速u

3、生物滴滤池有效吸取高度拟定

h=u×t

式中h—生物滴滤池有效吸取高度

t—反映停留时间，s，依照实验经验，取t＝3s

4、滴滤池总高

滴滤池总高H＝滴滤池有效高度h＋塔顶到喷淋器高度＋气体进口到塔底高度＝h＋1.2D＋0.3D