生物除臭技術
    前言
    一切刺激嗅覺器官，引起人們不愉快(kuài)及損壞人們生活環境的氣體物質統稱爲惡臭污染物。惡臭污染物廣泛産生于農(nóng)業生産、市政污水(shuǐ)、污泥處理(lǐ)以及垃圾處置過程。《GB14553-93 惡臭污染物綜合排放(fàng)标準》中列出了(le)八項惡臭污染物的控制指标，實際在生産中産生的惡臭污染物種類繁多，據相關統計(jì)，已知(zhī)的達到(dào)130多種。
    惡臭氣體一般特征爲成分複雜(zá)、惡臭空(kōng)氣量大(dà)、濃度低(dī)等特征。常規的惡臭處理(lǐ)方法有生物法、活性氧離子除臭法、化學吸收除臭法、植物液噴淋除臭法等。本文(wén)主要闡述生物除臭技術。
    第一章、 廢氣生物處理(lǐ)技術的前生今世
    生物淨化技術在污水(shuǐ)領域已經有100多年的曆史，在廢氣領域應用(yòng)較晚。20世紀20年代，德國人将污水(shuǐ)廠(chǎng)的惡臭氣體通入裝有泥土的過濾器，使得惡臭氣體明(míng)顯降低(dī)。直到(dào)1957年，美(měi)國的Pomeroy申請(qǐng)了(le)利用(yòng)土壤過濾裝置處理(lǐ)硫化氫的專利，并在美(měi)國加州污水(shuǐ)處理(lǐ)廠(chǎng)建立了(le)第一套生物土壤過濾除臭系統，這(zhè)成爲生物淨化技術在廢氣領域的應用(yòng)标志。
    20世紀70年代，廢氣生物處理(lǐ)技術在歐洲有了(le)較快(kuài)的發展，其應用(yòng)領域也(yě)由惡臭氣體擴散到(dào)揮發性有機廢氣以及其他(tā)的有毒有害氣體。
    改良的生物淨化裝置出現(xiàn)在80年代的德國和(hé)荷蘭。科學家們通過改良濾池填料來(lái)解決床層闆結、幹化、壓實的問題；到(dào)了(le)80年代末期和(hé)90年代初期，生物淨化技術在歐洲得到(dào)了(le)較快(kuài)速度的發展，出現(xiàn)了(le)以無機填料爲主（如陶瓷、活性炭顆粒）的生物過濾裝置，這(zhè)樣的填料也(yě)可以與有機的填料相組合，能(néng)夠延長填料的使用(yòng)壽命。
    20世紀70年代初期，Jennings等人，在Monod方程的基礎上(shàng)提出了(le)表征廢氣生物淨化中單組分、非吸附性、可生化的氣态有機物去除率的數學模型。
    同時(shí)這(zhè)一時(shí)期，荷蘭學者Ottengraf依據傳統的吸收雙膜理(lǐ)論，推導了(le)描述廢氣生物淨化裝置的動力學模型，即吸收-生物膜理(lǐ)論，使以前盲目的研究轉變爲系統的研究。
    21世紀，生物廢氣處理(lǐ)技術發展得非常快(kuài)，這(zhè)一行内得研究也(yě)變得異常活躍。研究也(yě)涉及到(dào)了(le)氣态污染物的生物代謝(xiè)機理(lǐ)、混合廢氣的處理(lǐ)，微生物的生長及營養限制、過程模型的推到(dào)等方面。
第二章、 生物除臭設備的主要類型
    2.1、生物土壤法
    生物土壤法是将惡臭氣體通入經過改良的生物土壤，該土壤由有機物和(hé)無機物混合而成，内培養大(dà)量的自(zì)養菌，惡臭氣體經過生物土壤時(shí)，被生物土壤吸附，而後一部分作(zuò)爲養料被微生物吸收，一部分被微生物氧化成單質、鹽類等無害化合物，從(cóng)而完成惡臭的淨化。
生物土壤主要由底部布氣層、生物土壤層，上(shàng)部植物吸收層和(hé)土壤灌溉層組成。主要設備爲布氣管道(dào)、風(fēng)機系統、噴淋系統和(hé)污水(shuǐ)排放(fàng)系統、自(zì)控系統組成。 
    生物土壤除臭技術是生物除臭技術的初期形式，優勢在于：沒有過多的設備，和(hé)廠(chǎng)區(qū)的園林(lín)、景觀融爲一體，建設成本低(dī)、運行成本低(dī)。缺點在于：
    1、 爲了(le)降低(dī)床層的壓力損失，生物表面負荷往往設計(jì)得比較小(xiǎo)，設施的占地面積較大(dà)，受廠(chǎng)區(qū)環境影響較大(dà)；
    2、 由于地表有綠化草坪，設施頂部灌溉系統不能(néng)防凍，受氣候條件影響較大(dà)；
    3、 土壤的PH值不易控制，生物土壤容易酸化闆結，使用(yòng)壽命短；
    4、 由于是超低(dī)排放(fàng)，按照我國的标準，視(shì)爲無組織排放(fàng)，處理(lǐ)效率很(hěn)難全年全天候達标。
    2.2、全過程生物除臭法
    全過程微生物除臭技術是将除臭反應器安裝于污水(shuǐ)處理(lǐ)廠(chǎng)生化池内（可外(wài)置）。活性污泥混合液經過除臭反應器，包含馴化和(hé)活性填料，其中的馴化填料對(duì)微生物的生長、增殖産生誘導和(hé)促進作(zuò)用(yòng)，增殖強化微生物；活性填料給微生物菌提供栖息空(kōng)間，增強微生物的活性；生化池中的污泥随着工(gōng)藝自(zì)動流到(dào)二沉池，将二沉池排出的活性污泥回流于污水(shuǐ)廠(chǎng)進水(shuǐ)端，與污水(shuǐ)混合，微生物菌與污水(shuǐ)中的惡臭物質發生吸附、凝聚和(hé)生物轉化降解等作(zuò)用(yòng)，使得污水(shuǐ)廠(chǎng)各構築物惡臭物質在水(shuǐ)中得到(dào)去除，實現(xiàn)污水(shuǐ)廠(chǎng)惡臭的去除的全過程控制。
    全程除臭系統主要由除臭反應器、固定系統、曝氣系統（放(fàng)置好(hǎo)氧池取消）、污泥回流系統、控制系統組成。
    全過程生物除臭裝置具有以下(xià)特點：
    (1)工(gōng)藝簡單: 省去傳統除臭工(gōng)藝中的臭氣收集系統和(hé)輸送系統； 免除收集系統的繁瑣和(hé)安全，無需密封集氣罩和(hé)池體加蓋； 比傳統除臭設備占地面積少，無需新建除臭間，寒冷地區(qū)無需防寒措施； 隻需生物池内設置小(xiǎo)型微生物菌培養箱、菌種投加泵和(hé)管道(dào)，建設方便快(kuài)捷，尤其對(duì)于老(lǎo)廠(chǎng)區(qū)改造，無需停産，即可建設。
  （2）除臭效果明(míng)顯： 在污水(shuǐ)池中改變惡臭污染物，将改變整個污水(shuǐ)處理(lǐ)系統幾乎不産生臭氣； 污泥臭味同步降低(dī)改善脫水(shuǐ)污泥性狀，對(duì)污水(shuǐ)處理(lǐ)系統及出水(shuǐ)水(shuǐ)質沒有任何負面影響； 大(dà)大(dà)改善生化池氨氮含量，使氨氮更好(hǎo)滿足達标。
  （3）綜合優勢： 從(cóng)源頭改變緻臭物質，減少臭氣對(duì)設備設施的腐蝕； 投資運行費用(yòng)較常規除臭技術大(dà)幅降低(dī); 無需新建除臭間，寒冷地區(qū)無需防寒措施； 除臭設備管道(dào)系統是傳統除臭減少1/3,直徑是原有管道(dào)的1/5,免去複雜(zá)管道(dào)支架及支撐，使污水(shuǐ)處理(lǐ)廠(chǎng)更美(měi)觀； 耗電量少，1萬噸污水(shuǐ)處理(lǐ)廠(chǎng)隻需耗電1.5kw/h； 無噪音(yīn)，解決傳統技術除臭風(fēng)機産生的噪音(yīn)困擾； 運行穩定、維護簡便； 緩釋填料，損耗少，耐用(yòng)性強。
     該工(gōng)藝的缺陷是：僅僅弄用(yòng)于污水(shuǐ)處理(lǐ)廠(chǎng)的除臭，對(duì)其他(tā)如垃圾轉運、污泥處理(lǐ)、堆肥等項目産生的惡臭氣體無用(yòng)。
    2.3、生物滴濾法
    生物滴濾除臭工(gōng)藝是在傳統生物過濾基礎上(shàng)發展起來(lái)的新型生物除臭工(gōng)藝。如下(xià)圖所示:廢氣由底部進入反應器，逆流經過生物填料淨化後排出。該生物滴濾除臭裝置，配置了(le)生物營養液投加裝置。生物滴濾除臭反應器的填料主要由粗碎石、各類化工(gōng)吸收填料、發泡海綿等，這(zhè)些(xiē)填料程生物反應惰性，具有孔隙率大(dà)、一定的比表面積等特點，一方面爲污染物與生物膜傑出提供了(le)足夠的界面、一方面爲氣體通過床層提供了(le)空(kōng)間，減小(xiǎo)了(le)因生物生長而引起的床層堵塞風(fēng)險。
    生物滴濾除臭設備無需增濕反應器，節約了(le)起初投資成本，具有耐廢氣種類和(hé)濃度沖擊較強、填料壽命長，床層壓力損失小(xiǎo)等技術優勢。
缺陷也(yě)很(hěn)明(míng)顯：
   1、 由于床層結構受限制，生物滴濾除臭工(gōng)藝反應器内的PH值不易控制；
   2、 需要投加大(dà)量的營養液，營養液的成分複雜(zá)、價格高(gāo)昂、運行費用(yòng)高(gāo)；
   3、 營養液的投加量不易定量控制，全憑經驗摸索。
   4、 設備如需要達到(dào)較高(gāo)的處理(lǐ)效率，需要投入大(dà)量的人工(gōng)精力管理(lǐ)。 
   2.4、生物濾池除臭法
    生物濾池除臭工(gōng)藝是研究最早、最爲成熟、應用(yòng)最廣的惡臭生物淨化工(gōng)藝。傳統的生物過濾反應器内部填充或者含有一定的營養填料，如火山岩、樹皮等。廢氣經過增濕反應器增濕後進入生物反應器，被生物載體表面的液膜吸附吸收，然後擴散至生物膜，與微生物接觸，其中的污染物被降解成水(shuǐ)、二氧化碳和(hé)其他(tā)穩定的、簡單的化合物，處理(lǐ)後的氣體從(cóng)生物過濾器排出。下(xià)面的内容，我們将詳細講解這(zhè)種生物除臭技術。

     第三章、 生物濾池除臭裝置概述
    生物濾池是一種采用(yòng)先加濕預處理(lǐ)再通過生物過濾達到(dào)除臭目的的一種全新的惡臭氣體治理(lǐ)裝置。
    常見除臭的方法有：物理(lǐ)法、燃燒法、化學氧化法、吸收法、吸附法和(hé)生物分解法等。由于污水(shuǐ)處理(lǐ)廠(chǎng)惡臭氣體成分形成的複雜(zá)性和(hé)特殊性，僅僅采用(yòng)傳統的治理(lǐ)方法，要達到(dào)比較理(lǐ)想的效果是比較困難的。生物菌種以惡臭氣體中的有機物質及無機物質做爲生存的基質，不同的微生物硝化不同的物質，所以，生物濾池既能(néng)治理(lǐ)某些(xiē)特定的惡臭氣體，又能(néng)靈活的僅通過變換生物過濾床填料和(hé)微生物菌種來(lái)治理(lǐ)複雜(zá)的混合臭氣，以達到(dào)事(shì)半功倍的治理(lǐ)效果。生物濾池還具有維護簡單、方便，沒有二次污染等優點。
    第四章、 生物濾池除臭裝置的結構
    生物濾池包括加濕預處理(lǐ)區(qū)和(hé)生物過濾區(qū)。
    除臭裝置在橫向分成數個區(qū)域，自(zì)前而後分别是：惡臭氣體的導入區(qū)、前級加濕區(qū)、生物濾床過濾區(qū)和(hé)淨化氣體排出區(qū)（該區(qū)域與外(wài)界相通）。
    在豎向前級預處理(lǐ)區(qū)設置成三層，自(zì)上(shàng)而下(xià)分别是：位于上(shàng)部的噴淋區(qū)；位于噴淋區(qū)下(xià)面的是一充填層；位于底部的是儲水(shuǐ)槽。
    生物過濾區(qū)設置成三層，自(zì)上(shàng)而下(xià)分别是：位于上(shàng)部的是生物過濾層的噴灑水(shuǐ)系統；位于噴灑水(shuǐ)系統下(xià)面的是生物填料層；位于底部的是排水(shuǐ)和(hé)排氣區(qū)。
    加濕預處理(lǐ)區(qū)充填層充滿了(le)高(gāo)效氣、液相接觸的無機填料。水(shuǐ)通過底部流向循環水(shuǐ)箱，再由水(shuǐ)泵進行循環使用(yòng)。
     生物過濾區(qū)，位于上(shàng)部的生物過濾層噴灑水(shuǐ)系統由循環水(shuǐ)泵、管道(dào)等組成。每天噴灑水(shuǐ)次數和(hé)每次噴灑水(shuǐ)持續的時(shí)間可以由自(zì)動控制。
    底部的水(shuǐ)流向循環水(shuǐ)箱，再由水(shuǐ)泵可以循環使用(yòng)。 
    第五章、生物濾池除臭裝置的原理(lǐ)
    5.1系統的除臭原理(lǐ)
    本系統的主要原理(lǐ)是利用(yòng)高(gāo)效生物濾池中的高(gāo)效微生物菌種處理(lǐ)含有硫化氫、氨、硫醇、硫醚等的惡臭氣體和(hé)含有苯、甲苯、氯苯、低(dī)級脂肪烴、醇、醛、酮等揮發性有機物的有毒有臭味的有機廢氣。本技術的核心爲微生物選育、高(gāo)效生物膜研制、有利于生物附着和(hé)生長附着的填料和(hé)高(gāo)效微生物菌種。生物濾池中的微生物在适宜的環境條件下(xià)，利用(yòng)廢氣中的無機和(hé)有機物作(zuò)爲碳源和(hé)能(néng)源，通過降解惡臭物質維持其生命及繁衍活動，并将惡臭物質分解爲水(shuǐ)和(hé)二氧化碳等無臭物，達到(dào)淨化使惡臭氣體的目的。
     5.2惡臭生物處理(lǐ)過程中污染物的轉化過程
    生物脫臭法是利用(yòng)微生物的生物化學作(zuò)用(yòng)，使污染物分解，轉化爲無害或少害的物質，微生物利用(yòng)有機物作(zuò)爲其生長繁殖所需的基質，通過不同的轉化途徑将大(dà)分子或結構複雜(zá)的有機物經異化作(zuò)用(yòng)最終氧化分解爲簡單的水(shuǐ)、二氧化碳等無機物，同時(shí)經同化作(zuò)用(yòng)并利用(yòng)異化作(zuò)用(yòng)過程中産生的能(néng)量，使微生物的生物體得到(dào)增長繁殖，爲進一步發揮其對(duì)有機物的處理(lǐ)能(néng)力創造有利的條件。
    污染物去除的實質是有機底物作(zuò)爲營養物質被微生物吸收、代謝(xiè)及利用(yòng)。這(zhè)一過程是比較複雜(zá)的，它由物理(lǐ)、化學、物理(lǐ)化學以及生物化學反應所組成。生物脫臭可以用(yòng)下(xià)式表達。
惡臭物質+ O2→細胞代謝(xiè)物 + CO2 + H2O 
惡臭污染物的轉化過程可用(yòng)下(xià)圖表示：

    5.3惡臭氣體物生物去除過程
    臭氣物質首先溶于在水(shuǐ)中，而後被微生物吸收，作(zuò)爲微生物營養物質被分解、利用(yòng)，從(cóng)而除去污染物。
    生物膜法淨化臭氣時(shí)，由于有機污染物與生物發生了(le)生化反應，已不同于單純的物理(lǐ)吸收過程。生物膜法淨化氣體可分爲三個步驟。
（1）惡臭氣體的溶解過程。
廢氣與水(shuǐ)或固相表面的水(shuǐ)膜接觸，污染物溶于水(shuǐ)中成爲液相中的分子或離子，即惡臭物質由氣相轉移到(dào)液相，這(zhè)一過程是物理(lǐ)過程，遵循亨利定律：
                  Pi+=HXi     
        式中 Pi——可溶氣體在氣相中的平衡分壓，MPa
        H——亨利系數，MPa
        Xi——可溶氣體在液相中的摩爾分數。
     （2）惡臭物質的吸附、吸收過程。
     水(shuǐ)溶液中惡臭成分被微生物吸附、吸收，惡臭成分從(cóng)水(shuǐ)中轉移至微生物體内。作(zuò)爲吸收劑的水(shuǐ)被再生複原，繼而再用(yòng)以溶解新的廢氣成分。被吸附的有機物經過生物轉化，即通過微生物胞外(wài)酶對(duì)不溶性和(hé)膠體狀有機物的溶解作(zuò)用(yòng)後才能(néng)相繼地被微生物攝入體内。如澱粉、蛋白(bái)質等大(dà)分子有機物在微生物細胞外(wài)酶（水(shuǐ)解酶）的作(zuò)用(yòng)下(xià)，被水(shuǐ)解爲小(xiǎo)分子後再進入細胞體内。
    （3）惡臭物質的生物降解過程。
     進入微生物細胞的惡臭成分作(zuò)爲微生物生命活動的能(néng)源或養分被分解和(hé)利用(yòng)，從(cóng)而使污染物得以去除。具體轉化過程如下(xià)。
     進入微生物細胞體内的有機物，在各種細胞内酶（如脫氫酶、氧化酶等）的催化作(zuò)用(yòng)下(xià)，微生物對(duì)其進行氧化分解，同時(shí)進行合成代謝(xiè)産生新的微生物細胞。一部分有機物通過氧化分解最終轉化爲H2O和(hé)CO2等穩定的無機物質，并從(cóng)中獲取合成新細胞物質（原生質）所需要的能(néng)量。此過程可用(yòng)下(xià)式表示。

      CxHyOz + (x + y/4 - z/2) O2    →   xCO2 + (y/2)H2O + △H  
     與此同時(shí)，微生物利用(yòng)另一部分有機物及分解代謝(xiè)過程中所産生的能(néng)量進行合成代謝(xiè)以形成新的細胞物質。此過程可用(yòng)下(xià)式表示：

     nCxHyOz+nNH3+n(x+y/4-z/2-5)O2  →(C5H7NO2)n+n(x-5)CO2+(n/2)(y-4)H2O-△H
     上(shàng)述轉化過程中，當有機底物的含量充足時(shí)，微生物處于快(kuài)速增長階段，将有大(dà)量新的細胞合成，但(dàn)随着底物不斷氧化分解及微生物和(hé)細胞物質數量的不斷增長，微生物生長對(duì)有機底物的需求量逐漸得不到(dào)滿足，微生物将進入體内源呼吸階段。此時(shí)微生物對(duì)自(zì)身細胞物質進行氧化分解，并産生能(néng)量，成爲維持其生長繁殖提供能(néng)量的主要方式，見下(xià)式：

      (C5H7NO2)n + 5nO2  → 5nCO2 + 2nH2O + nNH3 + △H
     第六章、生物濾池除臭裝置的運行的影響因素
     生物過濾池的工(gōng)作(zuò)受以下(xià)幾種因素的影響：
     1、反應速度
     反應速度的快(kuài)慢取決于氣體成分的濃度和(hé)性質，填料上(shàng)的微生物種類、數量和(hé)活性，溫度，廢氣和(hé)填料的濕度，pH值。
     2、停留時(shí)間
     停留時(shí)間由體積流量、自(zì)然堆放(fàng)體積和(hé)空(kōng)池體積決定。
     3、氣味物質濃度
     第七章、思飛(fēi)第三代生物除臭設備技術優勢
     3.5.1菌種優勢
     我公司生物除臭菌種均來(lái)自(zì)于我公司和(hé)北京工(gōng)業大(dà)學聯合研發的高(gāo)效EM菌種。該菌種具有繁殖速度快(kuài)、适應性廣泛等優點，實際應用(yòng)中，填料挂膜快(kuài)，微生物生長速度遠優于市場同類菌種。夏季一般7天左右即可實現(xiàn)填料完全挂膜，冬季約10天左右也(yě)可達到(dào)同樣效果。
     3.5.2複合填料優勢
    我公司生物填料爲複合填料，既包含了(le)含有豐富微孔結構的火山岩，又有能(néng)爲微生物提供碳源的竹炭填料。
     火山岩填料具有結構強，微孔發達，吸附能(néng)力強等優點。我公司火山岩填料均選自(zì)于河(hé)北尚義優質火山岩礦區(qū)，該填料具有粒徑均勻，堆積密度低(dī)，微孔發達等優點，是我國目前最好(hǎo)的火山岩礦區(qū)。
     竹炭填料具有比表面積大(dà)，結構堅硬等特點，同時(shí)又能(néng)爲微生物生長提供碳源。
     二者以一定比例填裝可比單一使用(yòng)一種填料能(néng)達到(dào)更好(hǎo)處理(lǐ)效果。
     3.5.3冬季溫控優勢
     生物濾池在北方使用(yòng)，冬季時(shí)大(dà)多存在濾池溫度低(dī)，處理(lǐ)效率低(dī)等問題，爲解決這(zhè)一問題，我公司所生産的生物箱體采用(yòng)雙層玻璃鋼闆殼體，内部夾填聚氨酯保溫層，同時(shí)對(duì)循環水(shuǐ)箱進行溫控加熱，以确保填料能(néng)達到(dào)适應微生物生長溫度。
      3.5.4 完全循環挂膜方式
     傳統的生物濾池均采用(yòng)循環水(shuǐ)箱和(hé)生物濾池處于同平面布置方式，此種布置要求生物箱體底部需存有大(dà)量水(shuǐ)，在實際使用(yòng)中，補水(shuǐ)速度慢，換水(shuǐ)時(shí)間長，給實際使用(yòng)帶來(lái)不便。
      我公司生物濾池循環水(shuǐ)箱采用(yòng)完全獨立結構，生物濾池底部不存水(shuǐ)，僅使用(yòng)循環水(shuǐ)箱内部水(shuǐ)作(zuò)爲加濕用(yòng)水(shuǐ)，避免了(le)補水(shuǐ)速度慢等問題出現(xiàn)，同時(shí)此種循環方式可以實現(xiàn)菌種挂膜時(shí)的完全循環，挂膜周期短，啓動迅速。