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生物法-有机废气除臭工艺之一

2020-02-03 17:44 出处:网络 人气: 
1 生物法除臭的介绍
       生物除臭法是利用微生物以废气中的有机组分作为其生命活动的能源或其他养分,通过微 生物的生理代谢将具有臭味的物质转化为简单的无机物(CO2,H2O等)及细胞组成物质,从而达到除臭的目的。生物法以其安全、高效、节能、环保、无二次污染而赢得人们的青睐,并得到了迅速发展。
1.1 国内外发展概况
       微生物除臭除臭技术是20世纪50年代发展起来的新兴除臭技术,是利用微生物的生理代谢活动降解恶臭物质,将其氧化成无臭、无害的最终产物,达到除臭的目的。70年代后,各国开始在这一领域开展广泛的研究,其中美国、日本、德国取得的成就显著,主要研究 内容包括除臭的基本原理和方法、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的装置和设备开始运用于石油、化工、屠宰、污水处理等实际工程中,并取得明显效果。
       我国这方面的研究工作起步较晚,上世纪80年代 ,我国才开展了恶臭气体污染的调查、测试和标准方面的工作,我国在1994年1月15日由原国家环保局批准实施了控制恶臭污染物的《恶臭污染物排放标准》(G B14554—93 ),对恶臭污染物及臭气的排放浓度等做出了相关规定。
       随着人民生活水平的提高,人们对生活环境质量的要求越来越高,近几年,国家对恶臭污染的治理工作越来越重视,涌现出一批从事恶臭气体的治理的企业,生物除臭技术也迅速得到提升,成为目前很受欢迎的恶臭气体处理方法。
1.2 生物除臭原理
       微生物除臭过程分为三个步骤:①臭气与水接触并溶解到水中,臭气中的有机物质由气相转移到液相(或固体表面液膜)中;②溶于水中的臭气通过微生物的细胞壁和细胞膜被微生物 吸收,不溶于水的臭气先附着在微生物体外,由微生物分泌的细胞外酶分解为可溶性物质,再渗入细胞。在液相 (或固体表面生物层)中的臭气成分被微生物吸附、吸收,恶臭成分从水中转移至微生物内;③进入微生物细胞的恶臭成分作为营养物质被微生物所氧化分解和同化合成 ,产生的代谢产物一部分溶人液相,一部分作为细胞物质或细胞代谢能源,还有一部分(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 生物除臭技术方法
       目前国内外采用生物法处理臭气的方法主要有改良式土壤法、生物滤池、生物滴滤床、生物法除臭。
1.3.1 改良式土壤除臭技术
       改良性土壤法保留了土壤法的优点,对原有土壤法除臭风阻大、透气性差、设备功率高等缺点进行了改进和提高,属于第二代生物除臭技术。改良性土壤法使用复合填料来代替天然的砂卵石填料,其目的是为了增强土壤滤床填料的比表面积,增加透气效果,改善微生物生长环境和繁殖空间,从而提高除臭效率,确保了整个系统的除臭高效、长期的运行。改良性土壤法最上方是20cm 的活性土壤,并植上草皮,此一单元不仅能够进一步处理恶臭物质,保证了整个除臭系统的除臭效果,还可以美化环境。缺点与土壤法一样,占地面积较大,易受地下水及冬天低气温的影响,不适于多暴雨多雪地区,适用于新建污水处理厂除臭,可建在厂区绿化带的地下,提高了厂区的土地利用率。
1.3.2 生物滤池除臭技术
       生物滤池除臭技术在国外使用较普遍,引进国内后,通过改进得到广泛的应用,属于第三代生物除臭技术。其主要原理是恶臭气体经过去尘增湿或降温等预处理工艺后,从滤床底部由下向上穿过由滤料组成的滤床,恶臭物质由气相转移到水一微生物混合相,通过固着于滤料上的微生物的代谢作用而被分解掉。生物滤池工艺将人工筛选的特种微生物菌群固定于生物载体上,当污染气体经过生物载体表面初期,可从污染气体中获得营养源的那些微生物菌群,在适宜的温度、湿度、pH等条件下,将会得到快速生长、繁殖,并在载 体表面形成生物膜,污染气体中的有毒有害成分接触生物膜时,被相应的微生物菌群捕获并消化掉,从而使有毒有害污染物得到去除。收集的臭气先经过加湿处理,再通过长满微生物的、湿润多孔的生物滤层,臭气物质被填料吸收,然后被微生物分解成二氧化碳和其他无机物,从而达到除臭目的,见图1。
生物滤池除臭示意图
生物滤池除臭示意图 图1
       生物降解的反应机理如下 :
生物降解反应机理
       生物滤池法工艺流程为:臭气收集一风管输送一抽风机一预洗池加湿一生物滤池一排气。
       滤池填料可采用海绵、干树皮、干草、木渣、贝壳、果壳及其混合物等,在使用前,需接种一定量的专性微生物菌种。微生物是以种群形式存在,多种微生物共居在一个环境中,微生物的特性既相似又相异,不同的污染物质在自然界都可以找到降解它的微生物,因此在一套装置里能同时处理净化多种污染物质。
       生物滤池的优点是较经济,来自天然的富含有机成分的多孔渗水填料构造简单,操作方便;生物菌种将致臭污染物降解成二氧化碳和水,不产生二次污染。
       生物滤池的填料为树皮、树枝及其他有机质,一般3~5年需更换一次填料,影响除臭效果 (要重新培养 驯化菌种);处理效果受进气浓度影响。
       目前,国内一些厂家对生物滤池的填料也进行了改进,选用矿质滤料和竹炭滤料等来替代大部分植物滤料,大大提高了生物滤料的寿命,因此,生物滤池除臭技术仍在很多地方得到应用。
1.3.3 生物滴滤床除臭技术
       随着国内污水处理厂的升级改造的深入,一些污水处理厂厂区建筑物密集,放置生物除臭设备的地方受到限制,需要占地小,处理能力强的生物除臭设备,部分除臭厂家研发出生物滴滤床技术,并迅速占领了部分市场,属于第四代生物除臭技术。生物滴滤装置是由池体、生物滴滤床、营养液循环喷淋系统,参数控制系统等组成,其原理是利用附着在反应器内填料上的微生物,在新陈代谢过程中将废气中的污染物降解为简单的无机物和微生物细胞质的过程,代谢产物和老化的生物膜可悲循环液及时转移,对处理污染物中含有恶臭气体(如硫化氢、氨等)的效果显著。其中,含硫恶臭污染物中的硫转化中稳定的硫酸盐;含氮污染物中的氮转化为环境中稳定的硝酸盐或氮气,见图2。
生物滴滤床除臭示意
生物滴滤床除臭示意图 图2
       其反应式为:
生物降解反应式1
生物降解反应式2
       生物滴滤床定期投加富含N、P及其他微量元素的营养液,以满足微生物代谢活动;营养液定期更换,扉页进入污水厂好氧池,最后处理达标后排放,因其生产量少,污染负荷低,对污水处理系统影响很小。
       生物滴滤床吸收了生物滤池的优点,填料由不易腐烂,有利于微生物的生长和挂膜的人工滤料构成。填料具有较大的孔隙率和较强的吸附能力,在生物滴滤床的使用周期中无需更换填料;提高了微生物的降解能力,减少了气体在生物填料中的停留时间,生物滴滤床的占地面积也可大大减小;生物滴滤床设备可做成一套整体成套装置,无需现场拼装,减少了现场安装调试时间;生物滴滤床技术针对污水处理厂恶臭气体的具体成分及种类,先期筛选出高效的脱臭菌,除臭设备在出厂前可对填料进行预挂膜,并在现场实际运行的模式下进行二次驯化,以增强微生物对污染物的降解能力;此外填料的压损较小,可降低配套风机的功率,减少运行成本。
1.3.4 生物复合除臭技术
       随着社会的进步和发展,石化、医疗、造纸、垃圾处理等行业的除臭需求越来越多,产生恶臭的成分也越来越复杂,采用单一的生物除臭技术已不能满足除臭的需求,通过多年的技术研究,并结合国内外总舵的实绩工程经验,已研发出一种生物复合除臭技术,在工程实际应用中取得了非常满意的效果,提高了生物除臭的效率和使用领域。生物复合除臭技术。生物复合除臭技术是生物除臭的一个特色技术,将生物滤池工艺和生物滴滤床工艺有机的结合在一起,充分发挥各自的特点,通过多级生物处理,对不同的致臭物质分别进行处理,确保最终达标排放。它具有处理范围广,除臭效率高,抗冲击负荷能力强、使用寿命长等特点,在二次启用时,能再很短的时间内回复到理想状态。
       恶臭气体通过抽泣手机系统进入复合生物除臭设备,首先进入一级生物处理段,臭气通过湿润、多孔和充满活性微生物的滤层,利用微生物细胞对恶臭物质的吸附、吸收和降解功能,微生物的细胞个体小、表面积大、吸附性强、代谢类型多样的特点,将恶臭物质吸附后分解成CO2、H2O、H2SO4、HNO3等简单无机物、硫酸、硝酸等进一步被硫杆菌、硝酸菌分解、氧化成无害物质。经过生物一级处理之后,绝大部分的我丑成分均已被生物菌群消耗掉了,还有部分较难氧化分解的臭气成分再进入二级生物处理段,该段配置了专用的复合滤料,一方面对残留臭气成分进行深度处理,另一方面,将废气中的水汽截留下来,避免系统中水分的散失,降低运行费用。
2 生物除臭技术的核心
2.1 生物菌种
       恶臭物质的生物降解取决于生物菌种的优劣,可见菌种的筛选、微生物的挂膜与驯化是生物除臭的核心技术。
       通过国内外近百个生物除臭工程项目的实施和运行,现形成了成熟的菌种培养技术,短时间内能培养出高效的脱臭菌群,不同的菌种能互相搭配,保证生物处理的质量和效率。
       微生物事宜的环境不尽相同,通过滤料的分级配置,给微生物提供不同的环境,培育出有针对性的生物菌群,充分发挥各自的功效。该方法在实际项目中使用,效果良好,恶臭成分除臭更彻底。
2.2 布气系统
       布气系统系统的好坏直接影响到生物滤料的利用率和气体在滤料中的停留时间。现已出现多项专有技术,用于布气和支撑滤料的布气板采用进口高密度聚乙烯(HDPE)材料,耐腐蚀性好,结构独特,强度高,负载能力达到139.1t/m2,使用时可快速模块化组合,在为各种不同的滤池滤料提供布气的时候,能够保证最小的压力损失,通过固体物料的流速可达到0.28m/s。废气经过布气板上的条状孔进入滤料,利用其静压效应,保证废气再滤料中各处的上升速度均匀,有效的提高了布气均匀性,降低阻力损失,增大气体停留时间,提高滤料的处理效率,保证除臭效果。
3 结论
       生物除臭技术具有其他方法无法相比的优越性,如除臭效率高、污染少、所需设备简单、容易操作等,各国对其的重视程度也在逐年增加,并且在西方发达国家得到广泛的应用。在我国,各种的生物除臭技术也相继得到推广和应用,生物法复合除臭技术把当今生物除臭技术对的优势充分体现除出来了,已成为目前生物除臭的主流技术。如何使生物除臭技术本土化,分离与筛选出更高效的生物除臭菌种、高效的处理高浓度的、复杂的混合气体,将是我们今后的研究方向,使微生物除臭技术能够得到更快更好的发展。

来源:贝卡特环境系统公司


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