1、技術(shù)原理

生物除臭工藝是一種仿效大自然自凈化原理，工藝所用除臭原材料完全取自于原生態(tài)自然物質(zhì)，在迄今所有除臭工藝中被認為最環(huán)保、投資運行成本低、除臭效率高、無二次污染的一種綠色除臭工藝。

生物除臭裝置已成功運行在世界各地的污水、垃圾、糞便等各個行業(yè)，業(yè)績有千例之多。

生物除臭工藝是吸附降解工藝，指臭氣通過生物填料吸附，然后附著在填料表面和內(nèi)在的微生物進行降解臭氣中污染物。生物除臭工藝中微生物能夠依靠生物填料中的有機物質(zhì)維持生長和繁殖，無須另外投加營養(yǎng)劑，該工藝綠色環(huán)保工藝，除臭效率高（除臭效果達到95-98%），運行成本低，且不產(chǎn)生二次污染，整個設備免維護，人工管理成本低。

2、工藝說明

生物法是一種較新的空氣污染控制方法，它利用微生物降解或轉(zhuǎn)化空氣中的揮發(fā)性有機物以及硫化氫、氨等惡臭物質(zhì)。首先介紹生物法處理臭氣的基本原理，填料種類、濕度、pH、溫度等影響生物法性能參數(shù)。同時綜述了生物法的應用范圍以及對傳統(tǒng)生物法的改進。

生物法可去除空氣中的異（臭）味、揮發(fā)性物質(zhì)VOC和有害物質(zhì)。具體應用范圍包括控制或去除城市污水處理設施中的臭味、工業(yè)生產(chǎn)過程中的生產(chǎn)臭氣、受污染土壤和地下水中的揮發(fā)性物質(zhì)、室內(nèi)空氣中低濃度物質(zhì)等。生物法可以降解大多數(shù)揮發(fā)性和半揮發(fā)性的烷烴、烯烴和芳烴，這些物質(zhì)一般具有可生物降解性和水溶性較大的特點。已被試驗可用生物法去除的物質(zhì)包括：氨、一氧化碳、硫化氫、甲烷、甲醇、乙醇、異丙醇、正丁醇、乙基己醇、丙烷、異戊烷、己烷、丁醛、丙酮、甲基乙基酮、乙酸丁酯、乙酸酯、二乙胺、三乙胺、二甲基二硫化物、糞臭素、吲哚、甲硫醇、氯甲烷、乙烯、三氯乙烯、四氯乙烯、氮氧化物、二甲硫、噻吩、苯、甲苯、二甲苯、乙苯、苯乙烯等。

3、惡臭成份生物轉(zhuǎn)化的大致機理

在生物處理過程中，惡臭氣體通常作為反應中的能源亦即電子從體，而氧、亞硝酸鹽或硝酸鹽、硫酸鹽和二氧化碳則作為電子受體。好氧處理中氧是電子受體，缺氧過程是利用亞硝酸鹽或硝酸鹽作為電子受體，而在厭氧過程中電子受體硫酸鹽。

惡臭成分與微生物種類的不同，分解代謝的產(chǎn)物也不同。含硫的惡臭物質(zhì)經(jīng)微生物分解釋放出H₂S后，被硫氧化細菌氧化成為硫酸。含氮的有機物質(zhì)如胺類經(jīng)氨化作用放出氨氣，氨氣可被亞硝化細菌氧化為NO₂^-，再進一步被硝化細菌氧化為NO₃^-。

1）硫化氫轉(zhuǎn)化機理

當惡臭氣體為硫化氫時，專性的自養(yǎng)型硫氧化菌會在一定條件下將硫化氫氧化成硫酸根，其過程如下：

S2- → SO → S2O32- → S4O62- → S3O62- → SO32- → SO42-

由于該過程是可逆的，許多中間產(chǎn)物并不穩(wěn)定，其中兩種產(chǎn)物占主要部分：單硫和硫酸根，有人據(jù)此提出硫化氫兩步生物氧化反應過程：

2H2S+O2+自養(yǎng)硫化細菌 → 2H2O+2S+Q

S+3O2+2H2O → 2H2SO4+Q

而若以硫酸根為生物氧化反應最終產(chǎn)物，則反應式為：

H2S+O2+自養(yǎng)硫化細菌+CO2→合成細胞物質(zhì)+SO42-+H2O

當惡臭氣體為有機硫如甲硫醇時，則首先需要異養(yǎng)型微生物將有關(guān)硫轉(zhuǎn)化成硫化氫，然后硫化氫再由自養(yǎng)型微生物氧化成硫酸根。

CH3SH-CH4→H2S→O2+H2O+SO42-

當?shù)拓摵蛇\動時，H₂S被脫硫菌屬幾乎全部氧化為SO₄^2-形式，當負荷逐漸增加時，以SO₄^2-的形式存在的量也不斷增加。但是負當負荷增加到一定量時，以SO₄^2-形式存在的量又相對減少，大量的單質(zhì)硫粒子來不及氧化而沉積下來。

2） 氨氣轉(zhuǎn)化機理

由于氨氣在水中的溶解度很大，因此當惡臭物質(zhì)為氨氣時，會很快地溶入水中。氨氣溶于水后，在有氧條件下，經(jīng)亞硝酸細菌和硝酸細菌的硝化作用轉(zhuǎn)化為硝酸，在兼性厭氧的條件下，硝酸鹽還原細菌將硝酸鹽還原為氮氣。

 氨氮用于合成微生物細胞的反應如下：

CxHyOz+NH₃+O₂ →細胞物質(zhì)+CO₂+H₂O+能量

硝化：NH₃+O₂ → HNO₃+H₂O

HNO₂+O₂ → HNO₃+H₂O

反硝化：HNO₃  → HNO₂  → HNO →N₂

N₂O → N₂

   亞硝酸菌和硝酸菌都是自養(yǎng)性細菌，從反應中獲得所需要的能量進行細胞合成，考慮到細胞合成的反應式為：

22NH4++37O2+4CO2+HCO3-→C5H7NO2+21NO3-+20H2O+42H+

3）硫醇轉(zhuǎn)化機理

硫醇等一般是含硫有機化合物例如蛋白質(zhì)，含硫氨基酸等在無機化過程中分解不徹底時的產(chǎn)物。在進一步氧化過程中以硫化氫為最后的產(chǎn)物。分解有機硫化物的微生物的種類很多。一般的氨化微生物，包括許多腐生性細菌，放細菌，真菌都有此作用。有機硫化物分解產(chǎn)生的硫化氫則被硫化細菌進一步分解轉(zhuǎn)化為SO₄^-。以甲硫醇為例，其分解產(chǎn)生硫化氫的反應式如下：

2CH3SH+3O2 → 2CO2+2H2O+2H2S

4） 胺類轉(zhuǎn)化機理

胺類物質(zhì)在有氧條件下可以被氧化為有機酸。而有機酸的臭味比胺類輕很多。而且只要提供一定的環(huán)境條件，有機酸還可以被進一步氧化分解成二氧化碳和水。

在所發(fā)生的生物化學反應過程中由于氧化分解的發(fā)生，微生物細胞一方面獲得了生長所需要的能量，另一方面獲得了細胞增殖所必須的細胞物質(zhì)，從而維持了細胞的正常生命活動。微生物有其自身的新陳代謝。代謝活動是在酶的催化作用下進行的。只有創(chuàng)造適宜的生存條件，使得酶的機能充分發(fā)揮，微生物才能正常生長，才能利用惡臭物質(zhì)作為生長所需要的能源、碳源和氮源等，因而在生物脫臭法中保持微生物正常的生長環(huán)境極為重要。要維持微生物生長的適宜環(huán)境，就意味著環(huán)境中要有充足的營養(yǎng)物質(zhì)和溶解氧含量、適當?shù)臏囟取?/span>pH值和含水率等。同時待降解的惡臭物質(zhì)必須有一定的水溶性和可生物降解性，惡臭氣體的溫度不能大于50℃，并且不含有抑制微生物生長的有害物質(zhì)。

5） 參與降解硫化氫生化反應的微生物

根據(jù)對各種含碳化合物同化能力的不同，將可降解氣態(tài)污染物的微生物分成自養(yǎng)菌、兼養(yǎng)菌、異養(yǎng)茵三類。自養(yǎng)菌有完備的酶系統(tǒng)，可在氧化S、H₂S、CH₃SH、NH₃、Fe等物質(zhì)的過程中獲得生長所需要的能量，其生存所必須的碳由二氧化碳或碳酸根中的碳元素通過卡爾文循環(huán)提供。自養(yǎng)菌適于進行無機物轉(zhuǎn)化，生物負荷低。而異養(yǎng)菌則是通過有機物的氧化來獲得營養(yǎng)物和能量，適合進行有機物的轉(zhuǎn)化。

在適當?shù)臓I養(yǎng)條件、溫度、酸堿度和有氧條件下，此類微生物能較快的完成污染物的降解。如硫化氫負荷較低，菌種以自養(yǎng)菌屬排硫硫桿菌及那不勒硫桿菌為主。光能自氧型硫細菌屬于進行無氧光合作用的紅螺菌屬，常見種屬有囊硫菌屬、八球流菌屬、硫螺菌屬、夾硫菌屬、外硫細菌屬等，其典型特征是以硫化氫作為固定的二氧化碳的氫供體，這類微生物一般都是在厭氧、缺氧或微嗜氧以及pH值在中性附近的條件下生長。

化能自養(yǎng)菌微生物包含硫化細菌和硫磺細菌兩類。硫磺細菌屬于噬纖維菌目的貝日阿托氏菌科和亮發(fā)菌科。常見的種屬有貝日阿托氏菌屬、透明顫菌屬、辮硫菌屬、亮發(fā)菌屬和發(fā)硫菌屬。硫磺細菌能氧化硫化氫成為硫磺顆粒貯存存細胞內(nèi)。

當環(huán)境中缺乏硫化氫時，細胞內(nèi)的硫磺顆粒被繼續(xù)氧化為最終產(chǎn)物硫酸。硫化細菌歸屬于硫桿菌屬，為革蘭氏陰性菌。在氧化H₂S，S，S₂O₃^2-、SO₃^2-等物質(zhì)的過程中獲取能量，也會形成單質(zhì)硫，但是與硫磺細菌不同的是形成單質(zhì)硫是只是積留在細胞體外。

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