（化学工程与技术专业论文）生物法净化有机垃圾处理机排放恶臭气体的实验研究.pdf

摘要 摘要 用微生物对有机垃圾进行减量化、资源化处理目前己发展为解决城市生活 有机垃圾的主要途径之一。在微生物处理过程中产生的恶臭气体对周围环境和 人体健康会造成严重污染和危害必须进行净化处理。目前采用的高温电热除臭 方法能耗较大，而且产生二次污染，为了更好、更经济的解决恶臭问题，本文 对利用生物滴滤塔净化垃圾处理机排放的恶臭气体进行试验研究。 根 据 进 气 流量 q = 2 5 m 3 /h ， 取 空 塔 停留 时 间 ， = 1 5 s ， 表面 负 荷 q = 2 0 0 m 3 /( m z -h ) , 计算出生物滴滤塔的设计尺寸:内 径。 = 4 0 0 m m ，塔高h = 1 . 0 m ,填料高 h = 0 .8 m o 并选择适合微生物生长的陶块作为挂膜填料。 对从污水厂取来的活性污泥进行培养、驯化，并将驯化好的活性污泥对生 物滴滤塔进行接种、挂膜。启动生物滴滤塔，研究其启动情况。装置运行稳定 后， 通 过 试 验 探索 气 体 流 量、 循 环 液 喷 淋密 度、 循 环 液 p h 值 等 因 素 对 生 物 滴滤 塔净化效率的影响。并最终就本装置长期运行的稳定性进行试验研究。 主要研究结论如下: 1 .在技术上，生物滴滤塔装置净化有机垃圾处理机排放的恶臭气体是可行 的 。 在进 气 流 量q = 2 5 m 3/ h , 喷 淋 量 为1 5 u h 的 工 况 下， 装 置 启 动7 天 后， n h 3 的 出 气 浓 度 达 到0 .3 m g / m 3 以 下 ， 运 行1 1 天 后h z s 的 出 气 浓 度 达 到 0 .0 0 1 m g /m 3 以 下， 均 达到 了 城市 恶臭 气 体 排 放 标 准。 2 . n h 和 h z s净化效率随进气流量的 增加呈下降趋势。 在进气流量 q 9 2 % ，h z s 净 化 效 率 8 8 % ; q 4 0 m 3/ h 时， n h 3 和h z s 净化效 率明显下降。 3 .在较小喷淋密度时， 净化效率和去除量都随喷淋量的增加而增加， 对 h z s 气体， 最佳的 喷淋密 度在0 . 1 -0 . 2 m 3 / m 2 - h ， 对n h 3 气体， 最 佳喷淋密度 在0 . 1 0 . 3 m 3 / m z . h 。 之后， 喷淋量继续增加时， 净化效率和去除量不仅 没有增加，反而有减小的趋势。 4 . h z s 在p h值2 . 5 3 .5 时 净化效率达到最佳， 而n h 3 在p h 6 . 5 7 .0 时净 化效率最佳。 5 .在生物滴滤塔连续运行中， h z s 和n h 3 的净化效率保持稳定， n h 3 的 净化 效率保持在9 0 %以上， h 2 s 的净化效率也能维持在8 5 %以上。 根据其出气 摘 要 浓 度 来 看， n h 3 和 h 2 s 均 能 达 到 城 市 排 放标 准 : n h 3 h z s 0 .0 0 1 m g / m 3 0 6 .初步经济分析表明， 生物滴滤塔装置的直接投资虽然略高于电热除臭装 置，但其年度运行费用仅为后者的1 / 6 ，更具有经济优势和市场竞争力。 关键词:有机垃圾恶臭废气生物脱臭生物滴滤塔硫化氢氨 ab s t r a c t ab s t r a c t d e c o m p o s i n g t h e b i o l o g i c a l g a r b a g e w i t h t h e m i c r o o r g a n i s m h a s d e v e l o p e d i n t o o n e o f t h e m a i n w a y s t o d e a l w i t h t h e b i o l o g i c a l g a r b a g e o f u r b a n l i f e a t p r e s e n t . t h e o d o r g a s e s p r o d u c e d i n t h i s p r o c e s s s h o u l d b e p u r i f i e d b e c a u s e t h e y p o l l u t e t h e s u r r o u n d i n g e n v i r o n m e n t a n d s u ff e r s t h e p e o p l e s h e a l t h s e r i o u s l y . h i g h - t e m p e r a t u r e d e o d o r i z a t i o n w i t h e l e c t r i c p o w e r u s e d a t p r e s e n t h a s m o r e e n e r g y c o n s u m p t i o n a n d p r o d u c e s s e c o n d a ry p o l l u t i o n . i n o r d e r t o s e a r c h f o r a m o r e e c o n o m i c m e t h o d t o s o l v e t h e o d o r g a s e s , t h i s p a p e r u t i l i z e b i o t r i c k l i n g f i l t e r t o p u r i f y t h e o d o r g a s e s p r o d u c e d f o r m t h e b i o l o g i c a l g a r b a g e d e c o m p o s i t i o n v a n i s h ma c h i n e . t h e s i z e o f b i o t ri c k l i n g f i l t e r w a s c o n f i r m e d a c c o r d i n g t h a t i n l e t g a s fl o w w a s 2 5 m 3 /h , e b a t ( e m p t y b e d a tt a in e d ti m e ) w a s 1 5 s , s u r f a c e lo a d w a s 2 0 0 m 3 / ( m 2 -h ) : i n t e rna l d i a m e t e r w as 4 0 0 mm , t o w e r h e i g h t w a s 1 .0 m a n d p a c k i n g h e i g h t w a s 0 . 8 m. t h i s p a p e r u s e d c e r a m i c l u m p as t h e p a c k i n g m a t e ri a l s o f b i o f i l m d e v e l o p i n g . t h e a c t i v a t e d s l u d g e wa s a c c l i m a t e d a n d w as f u rt h e r i n o c u l a t e d o v e r t h e s u r f a c e o f t h e p a c k i n g i n t h e b i o t r i c k l i n g f i l t e r . t h e n o p e r a t e d t h e b i o t ri c k l i n g f i l t e r a n d s t u d i e d t h e s t a r t - u p o f t h e b i o t r i c k l i n g f i l t e r . a f t e r t h e fi l t e r r u n s t e a d i l y , t h e i n l e t g a s fl o w , t h e d r e n c h i n g fl u x a n d t h e p h v a l u e in t h e d r e n c h i n g l i q u i d w h i c h e ff e c t e d o n t h e b i o t r i c k l i n g f i l t e r s p u r i fi c a t i o n e f f i c i e n c y w e r e s t u d i e d . f in a l l y , t h e s t a b i l i t y o f t h e b i o t r i c k l i n g fi l t e r s y s t e m i s a l s o e x a m i n e d . t h e r e s u l t s o f t h i s p a p e r a r e a s f o l l o w s : 1 . t h e b i o t r i c k l i n g f i l t e r p r o c e s s f o r o d o r p u r i f i c a t i o n f o r m t h e b i o l o g ic a l g a r b a g e d e c o m p o s i t i o n v a n i s h m a c h i n e i s f e a s i b l e o n t h e t e c h n o l o g y a s p e c t . w h e n in l e t g as fl o w w a s 2 5 m 3 /h a n d th e d r e n c h in g fl u x w a s 1 5 i / h , th e o u tl e t c o n c e n t r a tio n o f n h 3 c o u ld b e r e ta in e d u n d e r 0 .3 m g /m 3 s e v e n d a y l a t e r a n d t h e o u tl e t c o n c e n tr a t io n o f h 2 s c o u ld b e r e t a in e d u n d e r 0 .0 0 1 m g / m 3 e l e v e n d a y s l a t e r . b o t h o f t h e m r e a c h e d t h e d i s c h a r g e s t a n d a r d o f u r b a n o d o r . 2 . t h e r e m o v a l r a t e o f n h 3 a n d h 2 s d e c r e a s e d a l o n g w i t h t h e i n c r e a s e o f i n l e t g a s fl o w . w h e n in l e t g a s fl o w w as u n d e r 4 0 m 3 / h , t h e b io tr ic k l in g f ilte r c o u l d o b t a i n t h e r e m o v a l r a t e o v e r 9 2 % f o r n h 3 a n d o v e r 8 8 % f o r 玩s . wh e n in le t g a s fl o w w a s o v e r 4 0 m 3/ h , th e r e m o v a l ra te o f n h 3 a n d h z s h a d a n o b v i o u s d o wn wa r d t r e n d . 3 . i n t h e l o w e r d r e n c h i n g d e n s i t y o f n u t r i e n t l i q u i d , t h e r e m o v a l r a t e i n c r e a s e d a l o n g w i t h t h e i n c r e a s e o f d r e n c h i n g fl u x . t h e o p t i m u m d r e n c h i n g d e n s i t y w a s 0 .1 - 0 .2 m 3 /m 2 h fo r h z s a n d 0 .1 - 0 .3 m 3/m 2 .h f o r n h 3 . o v e r th i s v a lu e , wh e n t h e d r e n c h i n g d e n s i t y i n c r e a s e d c o n t i n u o u s l y , t h e r e m o v a l r a t e h a d t h e t e n d e n c y t o r e d u c e i n s t e a d . 4 . t h e p u r i f i c a t i o n e f fi c i e n c y w a s o p t i mu m w h e n t h e p h v a l u e i s 2 . 5 3 . 5 f o r h 2 s a n d 6 . 5 - 7 . 0 f o r n h 3 . 5 . d u r i n g t h e t w e n t y d a y s w h e n t h e b i o t r i c k l i n g fi l t e r r u n c o n t i n u o u s l y , t h e p u r i f i c a t i o n e f fi c i e n c y k e p t a b o v e 9 0 % f o r n h 3 a n d 8 5 % f o r h 2 s . t h e o u t l e t c o n c e n t r a t i o n o f n h 3 a n d h 2 s b o t h r e a c h e d t h e d i s c h a r g e s t a n d a r d o f u r b a n o d o r : n h 3 0 .0 3 m g /m 3 , h z s 0 .0 0 1 m g /m 3 . 6 . t h e p r e l i m i n a r y e c o n o m i c a l c o m p a r i s o n h a d i n d i c a t e d t h a t t h e d i r e c t i n v e s t m e n t c o s t o f t h e b i o t r i c k l i n g f i l t e r w a s s l i g h t l y h i g h e r t h a n t h a t o f h i g h - t e m p e r a t u r e d e o d o r i z a t i o n , b u t t h e a n n u a l o p e r a t i n g c o s t o f t h e b i o t r i c k li n g f i l t e r w a s j u s t 1 / 6 o f t h e l a t t e r , s o t h e b i o t r i c k l i n g f i l t e r s y s t e m h a d mo r e m a r k e t c o m p e t i t i v e n e s s . ke y wo r d s : b i o l o g i c a l g a r b a g e , o d o r , o d o r b i o t r e a t m e n t , b i o t r i c k l i n g f i lt e r , h y d r o g e n s u l f i d e , a mm o n i a . 学位论文版权使用授权书 本人完全了 解同 济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定， 同意如下各项内容:按照学校要求提交学位论文的印 刷本和电子版 本;学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、 扫描、 数字化或其它手段保存论文; 学校有权提供目 录检索以 及提供 本学位论文全文或者部分的阅览服务; 学校有权按有关规定向国家有 关部门或者机构送交论文的复印 件和电子版; 在不以 赢利为目 的的 前 提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 学 位 论 文 作 者 ， 名 : 竿 一 ， rtr 之 日 z q 日 经指导教师同意，本学位论文属于保密， 在年解密后适用 本授权书。 指导教师签名:学位论文作者签名: 年月日 年月日 同济大学学位论文原创性声明 本人郑重声明: 所呈交的学位论文，是本人在导师指导下， 进行 研究工作所取得的成果。 除文中已 经注明引用的内 容外， 本学位论文 的研究成果不包含任何他人创作的、 己公开发表或者没有公开发表的 作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集 体， 均己 在文中以明 确方式标明。 本学位论文原创性声明的法律责任 由本人承担 。 签名 : -z -r 年 3 一 月， 日 第 1章 绪 论 第 1 章 绪论 城市有机垃圾的微生物处理 城市垃圾处理问题己经成为当今世界环保领域中的一项重大研究课题。随 着世界各地城市的迅猛发展， 城市垃圾的数量在全球范围内 迅速增长，我国 大 部分城市也己处于垃圾包围之中。据统计，1 9 9 7 年我国垃圾堆存侵 占土地已超 过7 5 万亩，1 9 9 8 年全国6 6 8 个城市的生活垃圾清运总量为1 . 1 3 亿吨，2 0 0 ( ) 年突破 1 . 2 5 亿吨。目 前， 上海每天产生有 机垃圾约1 . 2 万吨， 且每年以 7 % 的 速度递增i l l 随着城市燃气化程度加快， 城市垃圾中的煤渣、 煤灰己 不多见，而有机垃 圾的比重越来越高，表1 . 1 列出了我国部分城市垃圾的组成情况。 表1 . 1城市垃圾的 组成1 2 1 成分，%北京上海广州沈阳 无机物4 3 . 1 24 2 . 7 03 85 6 . 6 2 有机物5 4 .4 45 3 . 7 9 6 04 1 . 1 3 其它2 . 4 43 . 6 12 . 0 02 .6 5 这些污染物对大气、土壤、水体造成了严重污染，不仅严重破坏了城市生 态环 境， 而且严重危害了 人民 群众的身体健康， 因 此， 采取有效的、 经济的 技术 对有机垃圾进行治理，已成为当前环境领域研究的热点课题之一。 城市垃圾处理的实质就是通过改变垃圾的物理或化学性质，从而达到城市 垃圾无害化、减量化、资源化的目 标，达到化害为利的目的。目前，无论是发 达国 家还是国内经济较发达的 城市，对垃圾的处理基本沿 用以下几种方法1 3 . 4 1 . ( 1 ) 填埋技术 填埋技术的特点是操作简单，可以处理所有种类的垃圾。但占地面积大， 同时存在严重的二次污染，例如垃圾渗出液会污染地下水及土壤，垃圾堆放产 生的臭气严重影响场地周边的空气质量，另外，垃圾发酵产生的甲烷气体既是 火灾及爆炸隐患，排放到大气中又会产生温室效应。近年来有的城市已经认识 到这一问题，建立了一批具有较高水平的卫生填埋厂，较好地解决了二次污染 问题，但建设投资大，运行费用 ( 包括规范的填理、渗出液处理及甲烷收集利 第 1章 绪 论 用等)高。最关键的是填埋厂处理能力有限，服务期满后仍需投资建设新的填 埋场， 进一步占 用土地资源。 以 北京为例， 如果采用现在的技术， 将北京 市1 2 0 0 0 吨 旧 的垃圾进行卫生填埋处理， 单是建设投资就高达7 . 2 亿元人民币 ( 不含征地 费用)，而且填埋场的寿 命也只有1 2 年。 基于以上原因，国 外从8 0 年代以 来， 卫生填埋设施有逐渐减少的趋势，成为其它处理工艺的辅助方法，用来处理不 能再利用的物质。 ( 2 ) 焚烧技术 焚烧法一般用于处理有相当热值的可燃性垃圾，如木材、纸张等。有机垃 圾是一种低热值的可燃物，它可以和木材、纸张等一起用焚烧法来加以处理。 近年来焚烧法很盛行，不少城市投入巨资，引进设备，建起了大规模的垃圾焚 烧厂，热值较高的垃圾，甚至还可有余热利用、发电等。但焚烧法必导致大气 污染，尤其是有机垃圾焚烧产生的烟气中还有致癌二恶英，这是它的致命弱点。 ( 3 )堆肥技术 堆肥法就是将垃圾堆放在一个固定场所，灌以粪便等有机肥料，待垃圾充 分发酵后，再经技术处理，使之成为农作物肥料。 堆肥的作用主要有: ( 1 )可以改善土壤的物理性能。 ( 2 )促进土壤有机 物分 解，促进氮及其他养分的供给。 ( 3 ) 堆肥中的元素都是植物所需的 养分。 ( 4 )增加土壤的缓冲能力。 ( 5 )具有缓效性，在长时期内有肥效。 ( 6 )是二 氧化碳的发生源。 这种办法可以将部分固体垃圾有效利用，具有一定的经济效益，但由于成 本较高，目前在国内用这种方法处理垃圾并不普遍。 有机垃圾微生物处理技术的本质是堆肥技术，所不同之处在于一般堆肥技 术是在自 然或人工的条件下， 天然存在的 微生物以 垃圾中的有机物为养分， 通 过其生命活动达到分解消化有机物的目的，其代谢产物除释放出水、气体外， 尚 有部分低分子的有机质、 无机 物和微生物以固 态的 残渣形式存在， 形成肥料。 而有机垃圾处理是在堆肥前人为地添加了特定的微生物，可加快有机垃圾的分 解速度，而且分解程度更高。 微生物处理有机垃圾的基本过程为:生活有机垃圾的主要成分由碳水化合 物、月 旨 肪及蛋白质等构成，微生物先经过复杂的化学反应将碳水化合物 、脂肪 分解成糖 、甘油和脂肪酸，蛋白质被分解成氨基酸等微生物容易摄取的低分子 物质，然后微生物利用这些物质不断繁殖，同时释放出二氧化碳、氨气、酒精、 第 1 章 绪论 有机酸等气体，这些气体要经过进一步处理才能排放到大气中去。 有机垃圾处理机就是应用微生物的以上性质，将有机垃圾投入处理机中， 加入菌种并搅拌均匀后，控制相应的温度，在一定的温度和通风条件下，菌种 会释放出大量的分解蛋白酶，将大分子有机物分解成糖、脂肪酸、氨基酸等短 键的低分子 有机物，菌种以 此为养分代谢出水、 气体和生物热能，同时以 几何 级数迅速繁殖 ，如此可分解掉大部分的有机垃圾。有机垃圾处理机排出的残渣 可做为有机肥料添加剂，而产生的水分可通过蒸发或者由空气带出。 有机垃圾处理机在分 解有机垃圾的时 候， 会不断地产生具有刺激性气味的 氨气等恶臭气体，为了消除其对环境的污染，必须对处理设备产生的尾气进行 处理，也就是除臭。目前普遍采用的电热高温裂解除臭技术存在的问题是电耗 太高，尤其是处理菌种消 化有机垃圾产生的 氨气，要把氨气加热到3 5 0 以 上， 故在排气小烟囱上环向布置六根电热棒，耗电量很大，运行成本高，而且还存 在二次污染。研究一种高 效、低运行成本、 无二次 污染的尾气除臭技术， 成为 全面 推广有机垃圾微生物处理机的关键 6 2恶臭污染控制 1 . 2 . 1恶臭气体的种类和危害 地球上 目前已知的大约2 0 0 万种化合物中， 具有气味的约有4 0 多万种， 其中 1 0 % 具有香味， 约有一万种为重要的恶臭物质。 散逸在空气中的恶臭物质， 作为 一种感觉公害，在地球上七大公害中仅次于噪音而名列第二，因而各国对恶臭 的污染控制都给予了高度重视。 恶臭物质与其 物质结构有一定关系，故可从物质结 构角度对常见的恶臭气 体按组成分成以下五类 1 . 含硫化合物，如硫化氢、 二氧化 硫、硫醇、 硫醚等; 含氮化合物，如胺、酞胺、叫噪等; 卤素及其衍生物，如氯气、卤代烃等; 烃类，如烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃等; 含氧有机化合物，如醇、酚、醛酮，有机酸等。 恶臭气体种类很多，其中浓度比较高和影响比较大的恶臭气体通常有氨气 第 1 章 绪论 ( n h 3 )、 硫化氢 ( h 2 s ) 、甲 硫醇 ( c h 3 s h ) 、甲 基硫 ( ( c h 3 ) 3 s ) 等。 恶臭首先给人的感觉是不适、心情不愉快，继而对人的呼吸系统、循环系 统、消化系统、精神状态等都会带来危害。 ( 1 ) 危害呼吸系统:人们到恶臭后，对呼吸系统会产生反射性的抑制、 憋气，影响正常呼吸。 ( 2 ) 危害循环系统:随着呼吸变化，会出现血压和脉搏的变化，影响循 环系统。 ( 3 ) 危害消化系统:人经常接触恶臭，会使人产生恶心、呕吐、食欲不 振，进而发展到消化功能减退。 ( 4 ) 危害内分泌系统: 经常受恶臭刺激， 会使人的内分泌系统功能紊乱， 影响机体代谢。 ( 5 ) 危害神经系统:恶臭的刺激，会使嗅觉疲劳甚至丧失。“ 久闻不知其 臭”最后导致大脑皮层兴奋和抑制的调节功能失调。 ( 6 ) 影响精神状态:经常接触恶臭，会使人感到烦躁不安，思想不集中， 工作效率低，判断力和记忆力下降，影响大脑的思维活动 除了上述危害外，还有对人体呼吸器官、皮肤、粘膜、眼睛等的刺激或伤 害。 除了 上述临床症状外，由 于相当 部分的恶臭物质尚 有一定的 致畸、致变作 用，因此不能排除 部分恶臭源有引起接触人群肿瘤发病率提高的 可能8 1 由于恶臭源所散发的恶臭物质，在高浓度和中、低浓度时对人体健康的影 响有很大的差异，并且相当数量的恶臭物质在高浓度时，可使吸入人群瞬时出 现呼吸麻痹现象 ( 如h 2 s )， 事实上反而表现不出感官污染的 典型特征;同时高 浓度的恶臭物质释放，多见于相关工业过程的事故性事件中。因此，一般所称 的恶臭污染及其控制的主要对象应是较普遍存在的中、低浓度恶臭源。 源于恶臭对人体健康事实上存在的危害，加之恶臭所具有的易为人群感知 特性，恶臭尽管从总体上称不上最突出的环境污染问题，但却是社会影响甚为 恶劣的环境公害问题，很多国家的统计数据均表明，在各类环境公害投诉乃至 诉讼案例中，恶臭引起的案件数量仅次于噪声而排位第二，这很清楚地表明恶 臭污染引起人们关注的程度、及其社会影响的广度。恶臭的社会影响很可能转 化为经济影响，如城市中受恶臭源影响的区域，其房地产价值将大幅贬值，使 区域的经济发展受到危害。 由于恶臭源的影响与感知人群的多少具有必然的联系，因此恶臭源的实际 第 1 章 绪论 影响之大小， 除了 与其强 度和所含恶臭物质的类别有关外， 必然还与 其所处的 位置有关。大部分的工业恶臭源 ，在工业布局合理规划的前提下，通常只影响 数量有限的 特定人群， 而部分不可避免地出 现在城市人口 密集区域的 恶臭源， 会有突出的社会影响，其中主要的活动源类型是市政设施类的，典型的如城市 污 水 泵站 、 生 活 垃 圾中 转 站 等 19 1 2 . 3恶臭的测定和评价乙 。 。 1 1 ) 恶臭的测定方法可分为感官测定法和仪器分析法两种。 感官测定法是将嗅觉器官感觉到的臭气强度与强度分级表对照而得出臭气 强度等级的方法。可用于不了解臭气成分的场合，无需复杂操作和熟练技术， 可以用来评价恶臭强度现状及评定恶臭综合治理效果。 仪器分析法是通过 对复杂的臭气混合物，通过仪器测定一种或几种代表性 强的物质的 浓度来评价恶臭强度的分析方法。包括一般实验仪器分析法、自 动 监测仪器法、 大型仪器法 ( 如色谱一 质谱联用 法) 、 检知管法以 及其他分析方 法。 . 表1 . 2 给出了几种常见恶臭物的仪器分析方法: 表 1 . 2常见的恶臭物的分 析方法7 3 序号控制项 目测定方法标准序号 1 氨 次氯酸钠一水杨酸分光光度法gb 汀1 4 6 7 9 2二甲胺 二乙胺分光光度法gb / t1 4 6 7 6 3硫化氢 气相色谱法gb / t 1 4 6 7 8 4 甲硫醇气相色谱法gb / t 1 4 6 7 8 5 甲硫醚气相色谱法g b/ t l 4 6 7 8 6 二甲二硫醚气相色谱法 g b/ t 1 4 6 7 8 7_ 二 硫化碳气相色谱法 gb/ t 1 4 6 8 0 8苯乙烯 气相色谱法gb/ t 1 4 6 7 7 恶臭的评价标准有恶臭强度、臭气浓度恶臭散发率、厌恶度等。 恶臭强度指人们通过嗅觉器官感觉到的气味强弱程度。 日本公害对策审议会将恶臭强度分为6 级， 并规定将恶臭控制在不超过2 . 5 - 3 .5 级。我国也有类似的规定，北京市也制定了相应的强度分类办法。如表1 . 3 所 不 。 臭气浓度是 t 种稀释倍数，是指将臭气样品稀释到很低的粉知a值浓度时 第 1 章 绪论 的稀释倍数。它是评价恶臭污染程度的一个评价指标。 恶臭的闽值浓度有检知阐值浓度和确认阐值浓度两种。检知la值浓度指人 的嗅觉开始感觉到臭味的 存在但不能判别臭味的种类时的臭味物质浓度: 确认 闽值浓度是人能够确认臭气种类或臭气特点的最小臭气物质浓度。 臭气浓度与仪器分析的 浓度数据间的关系为: 臭气浓度二 仪器分析浓度/ t知 a值浓度。 臭气浓度也称 “ 气味单位” ，它与臭气物质浓度是两个不同的概念，前者是 稀释倍数 ( 无量纲) ， 后者的 单位是 m g / l . 表1 . 3恶臭强度等级分类办法 1 a . 1 1 1 恶臭等级 嗅觉对臭气的反应 日本制定的恶臭强度分类办法北京制定的恶臭强度分类办法 0无气味未闻到任何气味，无任何反应 1勉强感到有气味 ( 感觉闲值) 勉强闻到气味，不一定辨别臭气性质 感觉阐值) ，感到无所谓。 2 能确定气味性质的较弱的气味 ( 识 别闽值 ) 能闻到较弱的气味，能辨认气味性质 ( 识别闲值) 3很容易闻到，有明显气味很容易闻到气体， 有所不快， 但不反感。 4较强的气味有很强的气味，很反感，想离开 5极强的气味有极强的气味，无法忍受，立即离开 恶臭散 发率为感官法测得的 臭气浓度和臭气排放量 ( m 3 / m i n ) 的乘积， 它是 评价污染源排放强度的较合理的尺度。 恶臭散发率与恶臭污染状况的关系见表1 . 4 : 表1 . 4恶臭散发率与恶臭污染状况的关系 恶臭散发率发生恶臭公害的情况受害范围 1 0 0一般不产生公害 1 0 1 -1 0 1污染厂区或形成小范围污染在5 0 0 m以内，最大距离1 0 0 0 m 1 夕 . 1 0 8引起中小型污染 1 0 0 0 m以内，可达2 0 0 0 -4 0 0 0 m 1 0 1 -1 0 1 1 引起大的环境公害2 -3 k m,最大达l o k m 1 0 1 0 8 2可能引起很大规模的环境公害4 -5 k m,最大可达几十公里 日本恶臭防治法控制标准起草委员会曾制定了愉快一 厌恶9 级分类表示法( 厌 恶度) ，对恶臭污染心理影响做出评价，似乎比强度表示法更贴切，但应用及报 第 1章 绪 论 道较少。 2 . 3恶臭的脱臭技术 恶臭的处理 ( 脱臭)的实质应是通过物理、化学或生物的 手段从含恶臭物 质的恶臭气体中去除恶臭物质，以达到气体脱臭处理的目的。但根据人的嗅觉 特点，采用所谓的气味 “ 掩蔽”方法，即在有恶臭气味的场所同时释放一种通 常会使人感觉愉悦的气体，达到使人不感知恶臭存在的目 的，也 是一种常见的 恶臭控制手段。气味掩蔽由于未去除原有的恶臭物质，因此严格来说不能认为 是恶臭处理方法，尽管如此， 利用芳香气体掩蔽消除人的恶臭感知危害的方法， 可能 是对一些生活源 ( 如厕所) 低浓度恶臭影响控制的有效手段。 严格的恶臭气体处理仍必须以 恶臭物质的去除为基本依据。 根据去除恶臭 物质的原理，恶臭处理方法一般可分为物理、化学和生物三类 1 2 - o b i 1 . 2 . 3 . 1恶臭气体的物理处理 物理法恶臭处理过程的特征是不涉及恶臭物质的分子转化 ( 破坏)，只发 生恶臭物质的相态转移。典型的恶臭物理处理方法是液体洗涤和吸附。液体洗 涤时 ( 恶臭气体与水直接接触传质)，经由冷凝、溶解 ( 吸收)等途径使气相 恶臭物质转移至液相，从而使气体脱臭;恶臭气体通过由吸附剂填充而成的填 料床，可使恶臭物质为吸附剂 ( 吸附介质)吸附而从气相中分离出去，达到气 体脱臭的目 的。常见的 脱臭吸附剂为活性炭和分子筛等。恶臭物理处理方法中， 液体洗涤的可应用面较狭窄，仅在能找到适宜的恶臭物溶剂时才适用;而吸附 法则几乎适用于所有种类的恶臭物质，但由于吸附剂的吸附容量有限，处理成 本高昂，因 此仅适用于低浓度恶臭气体的处理， 现多用于其他方法处理后的恶 臭尾气的最后处理。 恶臭的稀释扩散有时也被视作一种恶臭气体的物理处理方法，其原理是使 恶臭源气体在有限的空间内 迅速与大量空气混合， 使其中的恶臭物质浓度降 至 嗅阂值之下，从而控制恶臭的感觉危害。恶臭稀释扩散的主要工程手段是一定 高度的排气筒 ( 烟囱)和强制排气机械，排气筒高度可使稀释扩散区与地面形 成一定的隔 离区 域，强制排气则可提高排气流速， 有助于 增强扩散效率。 稀释 扩散的应用限 制对中、高浓度恶臭 源无效，且受大气扩散 ( 气象) 条件的影响 很大，处理保证率低。 1 . 2 . 3 . 2恶臭气体的化学处理 第 1章绪论 化学法恶臭处理的基本原 理是以化学过程破坏恶臭 物质的分子，使之转化 为无臭物质，以达到恶臭气体脱臭的目 的。常用的 化学恶臭处理方法按原理可 分为:化学洗涤 ( 吸收)、化学氧化两大类。 实用的恶臭化学洗涤处理方法主要是酸碱中和吸收的方法，由于相当部分 的恶臭物质 ( 如: 硫系、 氮系和含氧化合物) 表现出 一定的弱酸碱性， 因此以 强酸碱性溶液对恶臭气体 ( 所含恶臭物质有酸碱性) 进行化学吸收，可以 从气 相中 分离这些恶臭 物质， 达到脱臭的目 的。化学氧化则是 包含多种工艺途径的 恶臭化学处 理方法，主要包含液相氧化剂氧化、电 化学氧化和热化学氧化三种 工艺途径。 液相氧化常用的氧化剂为次氯酸钠溶液， 气体以 连续相 ( 液体喷淋) 或分散相 ( 气体鼓泡 )的方式与氧化剂接触，完成恶臭物质的氧化过程。电化 学氧化常以 气相放电的方式来实 施，有时亦称为等离子化处理，只要利用放电 后气相形成的 局部高温高压和自 由 氧离子来实现对恶臭物质的氧 化破坏。热化 学氧化则是利用高温激发恶臭物质的化学活性，以空气中的氧分子为氧化剂来 氧化破坏恶臭物质的分子结构，具体实现可分为催化条件下的中温 ( 约6 0 0 c) 氧化和无催化剂的高温 ( 约1 0 0 0 0c )氧化两种方式。故恶臭的化学处理适应性 较广，应用的主要问题为: ( 1 )成本较高; 2 )易产生二次污染 ( 如:化学 洗涤残液和恶臭物质氧化中间 体等); ( 3 )对低浓度的恶臭 物质处理效果欠佳 ( 受化学动力学或传质推动力的影响)。 1 . 2 . 3 . 3恶臭气体的生物处理 恶臭的 生物处理是以微生物具有的 恶臭物质代谢能力为依据的恶臭 气体净 化技术，通过微生物酶催化的恶臭物质氧化 ( 通常以分子氧为电子受体)过程 来实现。恶臭的生物处理过程包含以下的要素: ( 1 ) 适宜的微生 物种群 对恶臭物质具有代谢能力的微生物是生物恶臭气体处理的基础，由于各种 微生物仅有特定的基质代谢途径，因此对于不同的恶臭物质，通常应选育、驯 化不同的微生物种群来完成对其的代谢。 ( 2 ) 适当的微生物生长环境 特定的微生物有特定的生长环境要求，恶臭生物处理装置必须提供代谢恶 臭物质生物的适宜生长环境才能使这些生物充分发挥其代谢能力，并长期维持 处理的有效性。 ( 3 )合理的传质过程设计 第 1 章 绪论 含恶臭 物质的 气体 ( 恶臭气体) 必须形成与能代谢恶 臭物质的微生物生长 区域的传质通道， 才能使微生 物发挥代谢恶臭物质的潜力，使恶 臭气体得到净 化。 恶臭生物处理几乎可以满足含任何种类恶臭物质的中低浓度恶臭气体的处 理要求，生 物处理的主要优势是: ( 1 )处理过程的运行成本较低。对于市政设 施 ( 污水、 垃圾处 理) 产生的 恶臭气体，生 物处理设施的 投资与化学处理相当， 但运行成本为其1 / 3 左右;如与物理吸附处理比较，虽然投资成本高5 0 %左右， 但运行成本仅为物理吸附的1 0 %-2 0 %. ( 2 )处理的去除率较高，且尾气中恶 臭物质的浓度低。 恶臭生物处理的恶臭物质去除率一般可在9 5 %以上， 且一般不 受进气浓度低的影响。 ( 3 )处理过程的二次污染排放易控制。恶臭生物处理不 引入对环境有毒害性的化学药剂，处理过程中亦不会产生对环境有毒害性影响 的中间产物，因此二次污染的危害易于控制。 但是恶臭生物处理技术对于处理高浓度的恶臭气体有明 显的 局限性，其主 要原因是相当部分的恶臭物质属生物难或较难降解物质，有些恶臭物质，如甲 硫醚等还具有生物代谢的基质抑制机制。因此高浓度恶臭物质难以实现有效的 生物代谢降解， 使恶臭生 物处理对高 浓度恶臭的处理效果受到限 制。 恶臭生物处理的这些 应用特性， 使恶臭生物处 理可以 单独作为 处理中、低 浓度恶臭气体的处理方法;也可作为化学法恶臭处理的二级处理 ( 处理化学处 理尾气中残余的恶臭物)应用，而对中、高浓度的恶臭气体进行有效的处理。 2 . 4脱臭技术的比较选择 在各种脱臭技术中，吸收法较简单，但脱臭效率不稳定，采用该法的条件 是废气中的污染物质必须能溶于水或酸、碱液，恶臭废气中往往含有多种组分， 这就需要酸、碱等多次洗涤，因此其耗液量大，并且废液难处理;吸附法常用 活性炭，吸附快，吸附 种类多，除臭效果好，设备简单，尤其适用于低浓度恶 臭气体的吸收，其缺点是吸附介质投资大，需定期再生;热力学燃烧法比较彻 底， 也就是对有机物氧化完全， 效果 有保证， 但能耗大，废气燃烧温度一般需 8 0 0 以上， 即使废热回收， 燃料消耗也很大; 催化燃烧法， 燃烧温度可降至2 0 0 - 4 0 0 c ， 若废气中 有机 物含量少，则能耗亦不少，并且一些含 硫、磷、卤 素等元 素的化合物能使催化剂中毒;氧化法中常用臭氧氧化，效果较好，但国内生产 的臭氧发生器效率不高，生产臭氧的能耗大，并月 . 尚需注意到臭氧的二次污染。 第 1章 绪论 在上述工艺中 最为经济有效的是生物降解法，其原理是气味物质被液相吸收并 被微生物氧化，所以该法要求被去除的恶臭物质有好的水溶性并可被生物氧化。 废气处理的方法及其适用范围和特点可以归纳如表1 .5 : 表1 . 5废气处理的 方法及其适用范围 和特点l们 名称具体方法适用范围特点 热力燃烧法 将臭气和油或燃料气体混合后 在高温下完全燃烧，以达到脱臭 目的 工业有组织排放源， 高浓度 恶臭物质，如炼油厂排气 净化率高， 但能 耗也高 催化燃烧法 将臭气和燃料气体混合后在催 化剂作用下于一定温度完全燃 烧，以达到脱臭目的 工业有组织排放源， 高浓度 恶臭物质，如炼油厂排气 相 比热力燃烧 法费用低 吸附法 利用吸附剂吸附的方法达到脱 臭的 目的 适用于低浓度、 高挣化要求 的恶臭气体的处理 净化率很高， 可 处 理 多组 分 恶 臭气体， 但吸附 齐 组 费用昂贵 化学氧化法 利用氧化剂氧化恶臭物质达到 脱臭 目的 中低浓度的恶臭物质的处 理 净化效率高， 但 需要氧化剂，费 用高 吸收法 使溶剂溶解臭气中的恶臭物质 而脱臭的方法 高中浓度的恶臭处理 可能二次污染， 净化率不高 生物脱臭法利用微生物降解恶臭物质 适用于可生物降解的水溶 性恶臭物质 f ， 效用 物理和化学方法脱臭通常都存在着设备费用昂贵、运行维护困难、有二次 污染等缺陷。同传统的物理化学方法相比，生物脱臭技术具有许多其他方法无 可比拟的优点。 ( 1 ) 生物脱臭一般将 硫系、 碳系、 氮系等各种恶臭成分，以 及苯酚、氰等 有毒成分氧化分解成c 0 2 . h 2 o . h 2 s 伍等物质。 通过过滤、曝 气、洗涤等人工 创造的环境，进行人为的控制与管理，因而可避免和减少二次污染。 ( 2 )只要控制适当的负荷条件和气液接触条件，就能对恶臭物质达到极高 的脱臭效率。 ( 3 )只需设置诸如生物过滤器、曝气槽、捕集器等装置，生物脱臭装置较 为简单。 ( 4 )生 物脱臭法以 恶臭成分作为生物体内的能 源，只要使微生物与恶臭成 分相接触 ，就可以完成氧化和分解过程。与物化方法相比，微生物生长的温度 一般为2 0 -3 0 0c，接近常温 ，因此生物脱臭过程一般不需要加热，不仅节约能 第 1章绪论 源和资源 ，而且处理成本也比较低廉。 表1 . 6 列出了生物法和其他常用除臭方法的投资及运行费用，通过比较可以 看出，生物除臭法的投资运行费用要远远低于其他除臭法。 表1 . 6生物除臭技术与传统除臭方法的费用比 较1 7 处理方法投资费 运转费 燃料和药料消耗w能耗四 燃烧法 1 3 01 5 - 0 化学吸收法 6 081 活性炭吸附法 2 0 生 物 处 理 法8 0 1 0 .6 :以 每1 0 6 1方英 尺的处 理气量计 算， 单 位是美元; : 以 每分 钟处理每立 方英尺 气 量计算，单位是美元;:以 每分钟处理每立方英尺气量计算，单位wo c s )生物脱臭的微生物通常是在低营养条件下进行的，所生成的剩余 污泥少。 生物脱臭法克服了物理化学方法的许多缺陷， 并保持了对恶臭物质去除 的高效率，已成为治理恶臭的一个重要的发展方向。 3本课题的研究 目的和研究意义 1 . 3 . 1研究目的