（环境科学与工程专业论文）复合生物滤床处理石化企业恶臭气体新技术研究.pdf

大学( 华东) 或其他教育机构的学位或学历证书而使用过的材料。与我一同工作的同志 对研究所做的任何贡献均已在论文中作出了明确的说明。 若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。 学位论文作者签名： 篮晕 日期：砌年石月9 日 学位论文使用授权书 本人完全同意中国石油大学( 华东) 有权使用本学位论文( 包括但不限于其印刷版 和电子版) ，使用方式包括但不限于：保留学位论文，按规定向国家有关部门( 机构) 送交学位论文，以学术交流为目的赠送和交换学位论文，允许学位论文被查阅、借阅和 复印，将学位论文的全部或部分内容编入有关数据进行检索，采用影印、缩印或其他复 制手段保存学位论文。 保密学位论文在解密后的使用授权同上。 学位论文作者签名：整望 指导教师签名： 日期：枷年 日期：加伊，。l 8 日 6 日 月为 ，o 厂u 随着人们环保意识的增强，对环境质量的要求也越来越高，人们对恶臭所带来的污 染更加敏感。目前，一些位于大、中城市的石化企业，其恶臭污染已经影响到自身的生 存和发展。本文针对石化行业污水处理场“恶臭”污染现状，利用复合生物率床技术对实 验室模拟“复合恶臭”气体治理进行了初步研究。 本实验以驯化的活性污泥为脱臭微生物菌种库，从中分离、纯化筛选高效脱臭菌株， 通过一系列单因素以及正交试验对高效脱臭菌株的培养条件进行优化，并对高效脱臭菌 株进行初步鉴定；将最优化条件下活化的高效脱臭菌株接种至木片、陶粒、活性炭以及 浮石填料上挂膜、对比脱臭净化效果及脱臭运行的各种参数变化，并对不同脱臭系统的 稳定性进行了初步探讨。 本实验从驯化的活性污泥中分离、纯化筛选出一株高效氨氮降解菌株a d - 4 ，一株高 效硫化物降解菌株s 5 以及一株高效甲苯降解菌株j b j 3 ，通过考察确定各菌株最优活化 温度、最佳活化p h 、最佳活化摇床转速以及最佳活化接种量体积。接种高效脱臭菌株于 四种填料之上，木片以及浮石填料挂膜所需时间较短，2 2 2 3 d 生物量均达至u 5 0 n m o l p g 填料以上：活性炭以及陶粒填料挂膜所需时间较长，2 9 - 3 0 d 生物量均达至u 4 0 n m o l p g 填 料以上；在循环营养液流量2 l h ，复合恶臭气体流量0 3 一h ，h 2 s 、n h 3 以及甲苯进气 浓度分别为1 0 0 m 咖3 、1 0 0 m g m 3 以及2 0 0 m g m 3 的条件下，不同挂膜填料对各种恶臭气 体的去除效果均在8 0 以上且并不存在以普通活性污泥挂膜所需的驯化期，这表明人工 筛选的高效脱臭菌株在复合生物滤床已经形成的稳定生态系统中占据着优势地位，不同 菌株彼此相互联系、相互促进、相互制约维系脱臭系统的稳定。 复合生物滤床装置运行两个月后，填装木片填料的系统压降最低，仅为3 9 0 p a ；装 置停运2 周后，填装木片填料的系统完全恢复所需时间最短，仅需6 h ；这说明填装木片 填料的脱臭系统对现场工况变化有较强的适应能力。 本研究表明，通过人工筛选的高效脱臭菌进行低浓度h 2 s 、n h 3 以及甲苯复合恶臭 气体的处理在技术上是可行的，并且通过对比不同填料挂膜周期、脱臭净化效果及脱臭 运行的各种参数变化筛选出脱臭操作中性能优异的木片填料，可为现场中试试验提供优 势菌株以及性能优异的木片填料。因此具有一定的环境、经济和社会价值。 关键词：复合生物滤床，高效菌株，填料挂膜，复合恶臭，生物脱臭 o u rt r e a t e dbylr e a t ed y w i t ht h ei n c r e a s eo f p e o p l e s e n v i r o n m e n t a lc o n s c i o u s n e s s ，t h ed e m a n df o r e n v i r o n m e n t a lq u a l i t yi sb e c o m i n gh i g h e ra n dh i g h e r p e o p l ea r em o r es e n s i t i v et ot h e p o l l u t i o ni n d u c e db yo d o u r a tp r e s e n t ，s o m ep e t r o c h e m i c a le n t e r p r i s e sl o c a t e di nl a r g ea n d m e d i u mc i t i e s ，w h o s eo d o u rp o l l u t i o nh a sa f f e c t e dt h e i re x i s t e n c ea n dd e v e l o p m e n t f o rt h e o d o u rp o l l u t i o ns t a t u so fw a s t e w a t e rt r e a t m e n tp l a n ti n p e t r o c h e m i c a le n t e r p r i s e s ，a p r e l i m i n a r ys t u d yo nu s i n gc o m p o u n db i o - b e dt e c h n o l o g yt ot r e a tt h e “c o m p o u n do d o u r g a s e sw h i c h w a ss i m u l a t e db yl a b o r a t o r yw a sc o n d u c t e d i nt h i se x p e r i m e n t , t h ea c t i v a t e ds l u d g ed o m e s t i c a t e dw a sa c t e da st h ed e o d o r i z i n g m i c r o b i a ls t r a i n sb a s e ，f r o mw h i c hs o m eh i g h l ye f f e c t i v ed e o d o r i z i n gs t r a i n sw e r ei s o l a t e d a n dp u r i f i e d t h ec u l t i v a t i n gc o n d i t i o n so fh i g h l ye f f e c t i v ed e o d o r i z i n gs t r a i n sw e r eo p t i m i z e d t h r o u g has e r i e so fs i n g l ef a c t o ra n do r t h o g o n a le x p e r i m e n t s t h eh i g h l ye f f e c t i v ed e o d o r i z i n g s t r a i n sw e r ea l s oi d e n t i f i e di n i t i a l l y t h eh i g h l ye f f e c t i v ed e o d o r i z i n gs t r a i n sa c t i v a t e di nt h e o p t i m a lc o n d i t i o n sw e r ei n o c u l a t e dt ot h ew o o d ，c e r a m i c ，a c t i v a t e dc a r b o na n dp u m i c ef i l l e r t oh a n gf i l m t h ed e o d o r i z i n gd e p u r a t i o ne f f e c t sa n dv a r i o u sp a r a m e t e r s c h a n g e so f d e o d o r i z i n go p e r a t i o nw e r ec o m p a r e d t h es t a b i l i t yo fd i f f e r e n td e o d o r i z i n gs y s t e m sw a sa l s o d i s c u s s e di n i t i a l l y i nt h i se x p e r i m e n t ，ah i g h l ye f f e c t i v ea m m o n i a - n i t r o g e nd e g r a d i n gs t r a i na d - 4 ，ah i g h l y e f f e c t i v es u l f i d ed e g r a d i n gs t r a i ns - 5a n dah i g h l ye f f e c t i v et o l u e n ed e g r a d i n gs t r a i nj b j - 3 w e r ei s o l a t e df r o mt h ed o m e s t i c a t e da c t i v a t e ds l u d g e t h eo p t i m a la c t i v a t e dt e m p e r a t u r e ，t h e o p t i m a la c t i v a t e dp h ，t h eo p t i m a la c t i v a t e ds h a k i n g - b e ds p e e da n dt h eo p t i m a la c t i v a t e d i n o c u l a t i o nv o l u m ew e r ei d e n t i f i e dt h r o u g hi n v e s t i g a t i o n i n o c u l a t i n g h i g l l l y e f f e c t i v e d e o d o r i z i n gs t r a i n st of o u rk i n d so ff i l l e r s ，t h et i m en e e d e do fh a n g i n gf i l mw e r er e l a t i v e l y s h o r tf o rw o o da n dp u m i c e ，t h eb i o m a s sa l lr e a c h e dm o r et h a n5 0 n m o l p gf i l l e ra f t e r2 2 - 2 3 d ， b u tf o ra c t i v a t e dc a r b o na n dc e r a m i c ，t h et i m en e e d e df o rh a n g i l l gf i l mw e r er e l a t i v e l yl o n g t h eb i o m a s sc o u l dr e a c hm o r et h a n4 0 n m o l p gf i l l e ra f t e r2 9 - - 3 0 d i nt h ec o n d i t i o n so f2 l h c i r c u l a t i n gn u t r i e n ts o l u t i o nf l o wr a t e ，0 3 m hc o m p o u n do d o u rg a sf l o wr a t e ，h 2 s ，n h 3 ，a n d t o l u e n ei n l e tc o n c e n t r a t i o n so flo o m g m 3 ，lo o m g m 3a n d2 0 0 m g m 3 ，t h er e m o v a lr a t eo f d i f f e r e n tf i l l e r st ov a r i o u so d o u rg a s e sw e r ea l lm o r et h a n8 0 a n dd i dn o te x i s tt h e d o m e s t i c a t e dp e r i o dr e q u i r e db yc o m m o na c t i v a t e ds l u d g e t h i ss h o w e dt h a tt h eh i g h l y e f f e c t i v ed e o d o r i z i n gs t r a i n ss c r e e n e do c c u p i e dad o m i n a t ep o s i t i o ni nt h es t a b l ee c o s y s t e m f o r m e db yc o m p o u n db i o f i l t e rb e d d i f f e r e n ts t r a i n so fi n t e r l i n k e da n dm u t u a l l yr e i n f o r c i n g ， a n dm u t u a lr e s t r a i n tt om a i n t a i nt h es t a b i l i t yo fd e o d o r i z a t i o ns y s t e m a f t e rt h ec o m p o u n db i o f i l t e rb e do p e r a t e dt w om o n t h s ，t h ep r e s s u r ed r o po ft h es y s t e m f i l l e d 谢t l lw o o df i l l e rw a sl o w e s t ，o n l y3 9 0 p a a f t e rt h ed e v i c eo u t a g e dt w ow e e k s ，t h et i m e n e e d e df o rc o m p l e t er e s t o r a t i o no fs y s t e mf i l l e d 哳t l lw o o df i l l e rw a st h el o w e s t ，o n l y6 h t h i s s h o w e dt h a tt h ed e o d o r i z i n gs y s t e mf i l l e d 、柝t hw o o df i l l e rh a dam o r ea d a p t i v ec a p a c i t yt o t h ec h a n g eo fi n - s i t ec o n d i t i o n s t h i ss t u d ys h o w e dt h a ti tw a sf e a s i b l ei nt e c h n o l o g yt ot r e a tl o wc o n c e n t r a t i o n h 2 s ， n h 3 ，a n dt o l u e n ec o m p o u n do d o u rg a st h r o u g ha r t i f i c i a l l y s c r e e n e d h i g h l y e f f e c t i v e d e o d o r i z i n gs t r a i n s t h eh i g hp e r f o r m a n c ew o o df i l l e rw a ss c r e e n e dt h r o u g hc o m p a r i n g h a n g i n gf i l mp e r i o d ，t h ed e o d o r i z i n gp u r i f i c a t i o ne f f e c ta n dv a r i o u sp a r a m e t e r s c h a n g ef o r t h ed e o d o r i z i n go p e r a t i o no fd i f f e r e n tf i l l e r si nd e o d o r i z i n go p e r a t i o n ，w h i c hc o u l dp r o v i d e p r e d o m i n a n ts t r a i n sa n dh i 【g hp e r f o r m a n c ew o o df i l l e rf o ri n s i t ep i l o te x p e r i m e n t s o ，t h i s h a dac e r t a i ne n v i r o n m e n t a l ，e c o n o m i c a la n ds o c i a lv a l h e k e y w o r d s ：c o m p o u n db i o - f i l t e rb e d ，h i g h l ye f f e c t i v es t r a i n s ，h a n g i n gf i l mo ff i l l e r , c o m p o u n do d o u r , b i o d e o d o r i z a t i o n 目录 第一章前言1 1 1 恶臭的概述1 1 1 1 恶臭的来源1 1 1 2 恶臭物质的类别2 1 1 3 恶臭物质的理化特性2 1 1 4 恶臭污染的危害。3 1 2 恶臭气体的处理方法4 1 2 1 物理法对于恶臭气体的处理4 1 2 2 化学法对于恶臭气体的处理4 1 2 3 生物法对于恶臭气体的处理5 1 3 微生物恶臭处理的概述7 1 4 复合生物滤床填料种类的初步探讨8 1 5 复合生物滤床挂膜与运行初步研究9 1 6 复合生物滤床脱臭微生物菌种研究9 1 6 1 恶臭微生物菌种的筛选1 0 1 6 2 复合生物滤床生物群落组成1 0 1 6 3 填料上生物膜生物量的考察。1 1 1 6 4 恶臭物质的降解途径1 1 1 7 课题的来源以及背景1 2 1 8 研究目的以及研究内容。1 3 1 8 1 研究目的1 3 1 8 2 研究内容13 第二章试验设计与试验方法。1 5 2 1 试验设计1 5 2 1 1h 2 s ，n h 3 以及甲苯混合恶臭气体的生成1 5 2 1 2 复合生物滤床装置16 2 1 3 填料的选择18 2 2 试验分析方法l9 厂= i 2 2 3 填料上微生物的挂膜及其检测一2 0 2 3 试验分析仪器2 0 2 4 本章小结2l 第三章高效脱臭菌株筛选及生长条件优化2 2 3 1 高效氨氮降解菌的筛选、鉴定以及生长条件优化2 2 3 1 1 筛选高效氨氮降解菌所用培养基2 2 3 1 2 高效氨氮降解菌的筛选2 3 3 1 3 高效氨氮降解菌a d 一4 的鉴定2 4 3 1 4 培养条件对高效氨氮降解菌a d - 4 生长量的影响2 8 3 1 5 高效氨氮降解菌a d - 4 生长曲线测定3 5 3 2 高效甲苯降解菌的筛选、鉴定以及生长条件优化3 6 3 2 1 筛选高效甲苯降解菌所用培养基3 6 3 2 2 高效甲苯降解菌的筛选3 6 3 2 3 高效甲苯降解菌j b j 一3 的鉴定3 7 3 2 4 培养条件对高效甲苯降解菌j b j 3 生长量的影响一3 8 3 2 5 高效甲苯降解菌j b j 3 生长曲线的测定一4 3 3 3 高效硫化物降解菌的筛选、鉴定以及生长条件优化4 4 3 3 1 筛选高效硫化物降解菌所用培养基一4 4 3 3 2 高效硫化物降解菌的筛选4 5 3 3 3 高效硫化物降解菌s 5 的鉴定4 6 3 3 4 培养条件对高效硫化物降解菌s 5 生长量的影响4 6 3 3 5 高效硫化物降解菌s 5 生长曲线的测定5 2 3 4 本章小结5 2 第四章不同生物脱臭填料运行操控研究5 4 4 1 不同生物脱臭填料挂膜效果比较一5 4 4 2 不同生物脱臭填料脱臭效果比较5 6 4 2 1 不同挂膜填料对于恶臭气体h 2 s 的去除效果5 6 4 2 2 不同挂膜填料对于恶臭气体n h 3 的去除效果5 7 v 4 2 3 不同挂膜填料对于恶臭气体甲苯的去除效果5 3 4 3 不同生物脱臭填料压降变化趋势。5 9 4 4 装置停运后填装不同填料的系统恢复状况6 0 4 5 脱臭系统内微生物的个体生态条件6 0 4 5 1p h 对脱臭微生物的生长限制作用6 1 4 5 2 温度对脱臭微生物的生长限制作用6 l 4 6 本章小结6 l 结 论6 3 参考文献6 4 攻读硕士学位期间取得的学术成果6 9 弱【 射7 0 中国石油大学( 华东) 硕士学位论文 1 1 恶臭的概述 第一章前言 恶臭是7 种典型公害之一f 1 】( 大气污染、水质污染、土壤污染、振动、土地下沉、噪 声、恶臭) 。恶臭污染是指能引起人们嗅觉器官多种多样臭感的物质对环境的危害。地 球上存在的2 0 0 多万种化合物中，约有l 5 具有气味，约有l 万种为重要的恶臭物质1 2 。迄 今为止，凭人的嗅觉可以感觉到的恶臭物质有4 0 0 0 多种。其中对人体健康危害较大的有 二甲基硫、硫醇类、氨、硫化氢、三甲胺、甲醛、苯乙烯、酪酸和酚类等。恶臭物质种 类繁多，影响范围大，是主要的扰民污染，严重危害生活的安宁、舒适3 】和人体健康。 一切刺激嗅觉器官引起人们不愉快及损害生活环境的气体物质统称为恶臭污染物 4 j 。散发在大气中的一切有味物质从广义上讲均统称为恶臭气体。具有恶臭的物质在其 分子结构上都有形成的恶臭原子团，称为“发臭基团 。嗅觉细胞与含有发臭基团的气 味分子相作用，经过嗅觉神经向脑部神经传递信息，从而完成对气味的鉴别。常见发臭 基团有羟基( 一o h ) 、醛基( - c h o ) 、羰基( 一c o ) 、羧基( - c o o h ) 等含氧化合物以及硫基( = s ) 、 疏基( s h ) 等含硫化合物。这些恶臭物质散发出性质各异的气味，有的似腐烂的卷心菜味， 如硫醇类；有的似鱼腥味，如胺类；有的类似汗臭，如酪酸；有的具有刺激臭味，如氨 和醛类；有的如臭鸡蛋味，如硫化氢；有的具有腐臭气味，如羊脂酸( 癸酸) 等等。 1 1 1 恶臭的来源 恶臭污染的来源十分广泛，目前恶臭污染主要有三种来源【5 l ： 一是工业恶臭，主要产生于石油精制厂、石油化工厂、涂漆厂、化肥厂、农药厂、 橡胶厂、制革厂等； 二是城市公共设施恶臭，主要产生于污水处理厂、医院、城市垃圾场、公共厕所等 公共设施。 三是农牧业恶臭，即屠宰厂、畜禽养殖场、鱼产加工厂等产生的恶臭； 大部分企业都排放多种恶臭物质，且不同企业排放的恶臭物质是不同的。甲硫醚、 甲硫醇、硫化氢及烃类物质是石油加工企业臭气的主要成分；醛类、烃类、酮类、醇类 和酯类物质是涂料厂、油漆厂、印刷厂、粘结剂厂臭气的主要成分；甲胺和硫化氢是水 产加工厂臭气的主要成分是；甲硫醇、硫化氢、氨等是屠宰场、粪便处理厂臭气的主要 成分。 第一章前言 1 1 2 恶臭物质的类别 地球上存在的2 0 0 多万种化合物中，约有五分之一具有气味，约有l 万种为重要的 恶臭物质。按化学组成可分成以下5 类6 j ： ( 1 ) 含氧的有机物，如醇、酮、醛、酚、有机酸等； ( 2 ) 卤素及其衍生物，如氯气、卤代烃等； ( 3 ) 含氮的化合物，如酰胺、胺类、氨、吲哚类等； ( 4 ) 含硫化合物，如硫醚类、硫醇类、硫化氢等； ( 5 ) 烃类，如炔烃、烯烃、烷烃、芳香烃等。 从以上分类中我们可以看出，这些恶臭物质大多数为有机物，硫化氢和氨除外。我 们将这些沸点低，挥发性强，能够散发到大气中的有机物称为挥发性有机化合物，简称 v o c s 。 物质结构和相对分子质量与有无臭味相关。一般同族之中，相对分子质量越大，恶 臭味越强，但达到某一相对分子质量之后，恶臭味又减弱，碳原子超过l8 的化合物多 数无气味【7 1 。 1 1 3 恶臭物质的理化特性 要处理恶臭首先要了解恶臭的特征，通过我们的感官分析和心理感受，从下面几个 方面来描述恶臭的特征： ( 1 ) 臭气浓度 恶臭的浓度是根据感官分析的方法对恶臭气味的大小予以数量化的指标，其和臭气 嗅阈值的概念联系在一起。用无臭的清洁空气对恶臭样品连续稀释，直至嗅辨员的嗅阈 值时的稀释倍数为臭气浓度。 ( 2 ) 臭气强度 人的嗅觉对气味的心理感受程度称为臭气强度，其是对气味强弱的一种感官描述。 引用一个例子描述恶臭强度的概念：恶臭浓度可认为是一杯咖啡中含有的糖份，而恶臭 强度被认为是咖啡中可以被感知的甜味程度。臭气的强度分若干等级。因国家、地区不 同，恶臭强度的分级也各有不同。日本采用的臭气强度分为0 5 共六级f 8 1 。 2 中国石油大学( 华东) 硕士学位论文 表1 - 1 臭气强度六级分类 t a b l e1 - 1s i xc a t e g o r i e so fo d o u ri n t e n s i t y 嗅觉级别 0无臭 1勉强可感到轻微臭味( 感觉阈值浓度水平) 2容易感到微弱臭味( 识别阈值浓度水平) 3明显感到臭味 4强烈臭味 5 无法忍受的强烈臭味 ( 3 ) 臭香值 臭香值又称为愉快、不愉快程度，是表示某个恶臭物质令人愉快或不愉快的程度。 臭香值是一个独立的气味特征。 ( 4 ) 臭气味质 气体的特征描述称为臭气味质，通过臭气味质可将一种恶臭与其它不同的恶臭区别 开来。臭气味质的描述不像人们对颜色描述那样具有直观性和统一性。例如，硫化氢是 一种具有臭鸡蛋气味的的恶臭气体，它可以同其它的一些已知气体比较或通过使用一些 描述性词而区别出来。 ( 5 ) 嗅阈值 气味对嗅觉的最小刺激浓度称为嗅阈值，其标准为在特定化学浓度下，5 0 的嗅觉 测定人员能够闻出气味，另外5 0 嗅觉测定人员不能闻出气味。嗅阈值主要分为识别值 阈和感觉阈值。识别阈值是嗅觉勉强辨认臭气物质或臭气特点的最小臭气物质的浓度。 感觉阈值是嗅觉感觉到有某种气味存在的最小臭气物质的浓度。此外嗅阈值还有全数值 阈、个人阈值和半数阈值等。 1 1 4 恶臭污染的危害 恶臭对人体的危害主要表现在以下几个方面1 9 】 ( 1 ) 危害接触者呼吸系统 臭气对呼吸会产生反射性抑制，妨碍正常的呼吸功能。 ( 2 ) 危害接触者消化系统 恶臭物质会导致接触者恶心、厌食、甚至呕吐，进而危害接触者的消化功能。 3 第一章前言 ( 3 ) 危害接触者循环系统 刺激性臭气进入体内，会导致吸入者血压和脉搏的变化。如氨会使血压出现先下降 后上升，脉搏先减慢后加快现象。 ( 4 ) 危害接触者内分泌系统 长期受到恶臭的刺激，会影响机体代谢，导致吸入者的内分泌系统功能紊乱。 ( 5 ) 危害接触者神经系统 长期受一种或几种低浓度恶臭物质的刺激，会导致吸入者的嗅觉疲劳甚至嗅觉丧 失，继而导致吸入者大脑皮层过度兴奋和抑制过程的调节性功能失调。 由于长期暴露于恶臭环境中将严重危害人们的身心健康，国外早在2 0 世纪5 0 年代 初就着手恶臭污染的研究，对恶臭的分析测试方法以及嗅觉标准到了六七十年代就已建 立。2 0 世纪8 0 年代我国着手恶臭的污染研究，为改善大气环境质量、保护人们的健康， 我国也于1 9 9 3 年颁布了恶臭污染物排放标准( g b l 4 5 5 4 - - 9 3 ) ，规定了恶臭污染物的排 放标准以及采样和分析方法，为恶臭的综合治理提供了法律法规上的依据【l o l 。 1 2 恶臭气体的处理方法 随着人们对环境安全健康的关注，以及对恶臭气体危害认识的加深，对于恶臭的治 理逐渐引起了广泛的关注；现如今，对于恶臭的治理分为物理法、化学法、微生物处理 法以及其它新的处理方法【1 1 , 1 2 1 ，以下着重介绍物理法、化学法、微生物处理法。 1 2 1 物理法对于恶臭气体的处理 物理法包括稀释扩散法和掩蔽法。 稀释扩散法是由烟囱将恶臭气体排向高空扩散，或者以无臭的空气将恶臭气体稀 释，以保证在烟囱的下风向和臭气发生源附近工作和生活的人们不受恶臭的侵扰及危 害。 掩蔽法通常是采用一种能够中和或抵消恶臭的添加剂以减轻恶臭，或者采用其他令 人愉快的气味或更强烈的芳香气味与恶臭掺合，以掩蔽恶臭或改变恶臭的性质，使气味 变得能够为人们所接受。掩蔽法的效果因个人感觉程度的灵敏差异而各异。 1 2 2 化学法对于恶臭气体的处理 ( 1 ) 燃烧法：燃烧法包括热力燃烧法、催化燃烧法和直接燃烧法。 a 热力燃烧法是指恶臭气体与油或燃料混合后在高温下燃烧，以期达到脱臭目的。 4 中国石油大学( 华东) 硕士学位论文 该法在燃烧时可产生大量热能且热回收效率非常高，运行成本低。缺点为设备体积较大， 环境效益和经济效益较低。 b 催化燃烧法是用催化剂使臭气与燃料气的在2 5 0 5 0 0 时发生氧化反应从而去 除恶臭的方法。催化燃烧具有装置容积小，装置材料及热膨胀问题易解决，可处理低浓 度可燃恶臭，所需外加能量较少等优点，然而在恶臭气体燃烧不完全时易产生硫化物以 碳化物、卤素等，导致催化剂中毒。 c 直接燃烧法是在燃烧炉中用喷嘴加热高浓度的臭气，使恶臭气体温度达到着火 点以上，进而将恶臭气体氧化分解为c 0 2 和水蒸气的脱臭方法。这种方法造成很大的能 源浪费且对大气环境造成二次污染。 ( 2 ) 光催化氧化法 光催化氧化法始于2 0 世纪6 0 年代，9 0 年代开始得到广泛应用。目前世界上光催化 氧化方法研究最好的是日本，其次是美国和中国【1 3 , 1 4 】。 ( 3 ) 化学氧化法 化学氧化法是采用强氧化剂如臭氧、高锰酸盐、二氧化氯、次氯酸盐、氯气、过氧 化氢等来氧化恶臭物质，将恶臭物质转变成无臭或弱臭物的方法。恶臭物质氧化过程通 常是在液相中进行，但是也有在气相中进行的，如臭氧氧化过程。 1 2 3 生物法对于恶臭气体的处理 生物脱臭法是近些年才发展起来的，在国内外已受到越来越广泛的关注。相关的研 究成果和工业应用实例表明，生物法废气处理技术在净化处理低浓度v o c s 废气，恶臭 气体等方面确实有效 1 5 , 1 6 。恶臭气体生物法的处理装置按微生物存在方式和营养、水分 的添加方式的差异可分为三类，分别为生物洗涤器、生物过滤器和生物滴滤器 1 7 , 1 5 j 。其 实质均是利用微生物的生命活动将气流中产生恶臭的物质转化成简单的无味物质、嗅阈 值较高的低臭物质及细胞质，从而达到脱臭目的。微生物脱臭通常在常温、常压下进行， 运行时仅需要消耗少量调整营养环境的药剂费和使恶臭物质与微生物相接触的动力费， 并且用生物法处理恶臭物质一般不会产生二次污染【1 9 1 。 ( 1 ) 生物洗涤法 生物洗涤法是生物悬浮液与恶臭气体逆流接触，通过恶臭处理装置的恶臭物质被悬 浮液中的活性污泥所吸收，净化后的气体从顶端排出；生物洗涤塔脱臭原理与活性污泥 处理污水的原理相同。 5 第一章前言 生物洗涤法适合处理水溶性较大的恶臭气体，且可承担较高负荷。生物洗涤去除恶 臭的控制比较方便，压力损失小、占地面积小，有较大的应用范围。影响生物洗涤法去 除效果的主要因素有污泥浓度、曝气水深、曝气强度、酸碱度以及营养物质的投放等。 目前将粉状活性碳添加到活性污泥中，以改善消泡现象，并提高活性污泥抗冲击负荷的 能力和提高恶臭物质的分解能力【2 0 1 。现阶段生物洗涤法的研究重点在于改善恶臭物质的 溶解性、提高生物洗涤反应器的缓冲能力以及对脱臭过程进行深入理论研究与探讨。 ( 2 ) 生物过滤法 19 5 7 年美国p o m e r r r o y 公司在c a l i f o m i a 安装的土壤床处理硫化氢气体1 2 1 1 ，是生物 过滤法的最早应用。随着相关研究的不断深入，生物过滤法处理有机废气的应用范围不 断扩大，除含氯较多的有机物分子难生物降解外，一般的气态污染物在生物过滤塔中的 降解速率约为1 0 1 0 0 9 m 3 h ，对有机气体去除率可达到9 5 ，对恶臭物质的去除率达 到9 9 t 2 2 1 。 生物过滤法最适宜的有机气体浓度为1 0 0 0 m g m 3 ，不应高于5 0 0 0 m g m 3 ，废气与填 料最佳接触时间约为3 0 - - 1 0 0 s 。 影响生物过滤系统正常运行的工艺条件主要有恶臭气体浓度、流量、填料含水率、 生物过滤系统的温度以及p h 值等因素。 填料的含水率对于生物过滤池的运行有重要的影响。水分不仅有助于填料保持缓冲 能力，而且对于微生物的生长和代谢必不可少的。对于密度小、多孔性填料和亲水性有 机气体，最佳湿度在6 0 或更多。而对于致密的、排水困难的填料和憎水性有机气体， 最佳含水率在4 0 附近；影响填料湿度变化主要因素如下： a ：由于污染物氧化反应为放热反应，使得废气和填料温度升高；一方面导致填料 中的水分蒸发，另一方面废气的含水能力随温度升高而增加【矧。 b ：湿度未饱和的恶臭经过滤床时与填料充分接触从而吸收填料水分，最终达到饱 和； 生物过滤系统的运行温度一般在2 0 - - 4 0 之间，3 5 是生物过滤系统好氧微生物生 长的最佳温度。随温度的升高，恶臭气体的扩散随率和脱臭微生物系统的生化反应速率 都会增加，但水溶性有机物在液膜中的浓度降低，会影响恶臭物质的去除效果。 生物过滤池中的大部分脱臭微生物在接近中性环境下活性较高，脱除恶臭废气的效 率也较高，因此生物过滤池的最佳运行p h 值在7 8 之间。由于含氮、含硫、氯代有机 物和高负荷有机污染物不完全氧化时，均会有酸性物质的产生，进而影响生物过滤系统 6 到填料中以增加填 生物滴滤床的结构和生物过滤床结构相似，不同之处在于其所用填料是不能提供营 养物质的惰性填料。惰性填料在生物滴滤池中只起生物生长载体的作用，其空隙率高， 阻力小、使用寿命长，可以避免填料的压实、恶臭气体短流以及填料损耗等现象；生物 滴滤系统中缓冲液和营养物可以通过回流液的投加来实现；脱臭系统的代谢产物可以通 过更换回流液而得以去除。生物滴滤池可承受比生物过滤池更大的污染负荷【矧，同时它 还具有较强的缓冲能力，对于处理卤化物、硫化物和含氮化合物等会产生酸的污染物， 生物滴滤系统更容易调整p h 值。 目前生物滴滤床存在的主要问题如下： a ：生物滴滤系统运行一段时间后，脱臭微生物生长过剩而导致惰性填料的堵塞； b ：生物滴滤系统的运行情况受到恶臭气体的性质、脱臭菌种的种类、惰性填料的 物理和化学性质、系统运行温度以及湿度等条件的影响较大； c ：生物滴滤系统的操作较为复杂且运行费用较大，在恶臭气体污染物净化方面的 应用范围小于生物过滤床的应用。 1 3 微生物恶臭处理的概述 微生物处理恶臭气体就是微生物把能生物降解的恶臭气体吸入到体内进行生物降 解的过程。通过微生物自身的代谢作用把恶臭气体转化为维持其生命活动所需的能源和 养分，同时把代谢产物排出体外。实际上，恶臭气体的微生物降解受气相、液相紊流程 度，恶臭气体浓度梯度，恶臭气体溶解性能，微生物的种类以及数量、微生物本身生长 特性等诸多因素的影响，很难用单纯的数学公式来表示，因此还需要对恶臭气体的迁移 转化机理进行深入研究。但是恶臭气体的迁移转化过程可用双膜理论来解释，依据双膜 理论【2 5 】，可认为在液体和生物体之间还存在一层膜，可称之为生物膜。 恶臭气体的微生物吸收处理过程可简单的分为以下三个步骤： ( 1 ) 可溶于水的恶臭气体首先由气相进入液相； ( 2 ) 已溶于水的恶臭气体通过脱臭微生物的细胞壁和细胞膜被脱臭微生物吸收， 不溶于水的臭气先附着在脱臭微生物体外，由脱臭微生物分泌的细胞外酶分解为可溶性 物质，再渗入细胞； 7 第一章前言 ( 3 ) 恶臭气体渗入细胞后，在体内作为营养物质为微生物所分解、利用，恶臭气 体得以有效去除。 1 4 复合生物滤床填料种类的初步探讨 填料是微生物恶臭治理装置的核心部分，填料性能的优劣，关系到微生物挂膜的难 易及驯化时间的长短；关系到装置实际运行操作中压降的变化；关系到恶臭气体的去除 率等各个方面；因此填料的选择关系到微生物恶臭治理装置运行的成败。加强填料性能 研究；考察填料在装置运行之中各个参数变化对于恶臭治理效果的影响，对于微生物恶 臭治理有实际的指导意义。 生物滤池的填料种类多种多样，包括土壤、活性污泥、泥炭、堆肥、硅藻士等。这 些有机填料具有较高的持水能力，可以提供充足的养分和丰富的微生物种群等优点；但 是有机填料比表面积较小、孔隙率较低，因此在实际的生物滤池中加入一些珍珠岩、陶 瓷颗粒等惰性填料来增加比表面积和空隙率；另外加入活性炭，可以提高填料的抗冲击 负荷能力，增强对污染物的去除能力。但是由于有机填料中的有机物会逐渐被微生物降 解，使填料逐渐趋于压实，因此一定时间过后就需要更换填料。 e i n t e r 发展了一组用于评价给定有机填料的可行性参数。对新鲜的填料，推荐p h 应在7 8 之间，空隙率要大于8 0 ，反应器中6 0 的填料直径要大于4 m m ，用燃烧重 量损失法测定的有机物质含量要大于5 5 。 生物滤池中填料所含营养成分降低或者是难以被微生物直接吸收利用时，那么在处 理高浓度有机废气时，填料就会成为限制微生物生长的因素，影响生物过滤系统的正常 运行。这时就需要向反应器内添加营养物质，例如n 、p 、k 等，但也要适量，否则会 造成微生物生长过剩导致反应器内堵塞、短流、压降增大，降低运行效果。 与生物洗涤器及生物滤池相比，生物滴滤工艺的一个显著特点就是填料为惰性物质 2 6 2 7 1 ，不为酸、碱、盐所腐蚀及脱臭菌消耗，因此填料使用寿命长，不需要频繁更换。 并且由于填料不耗损，强度大，出现压实、堵塞、短流的机率也就少得多。 目前生物滴滤池填料一般为表面粗糙多微孔，且本身质轻、