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生物膜除臭技術在汙水處理中的應用

文章出處:AG贵宾会環境 人氣: 發表時間:2018-06-14 11:43

 

隨著社會經濟的發展,城市化進程不斷加速,其規模也日益擴大,就造成了可利用土地不斷減少,並導致城市汙水廠的位置越來越靠近居民生活區。近年來,各種除臭技術也都相繼在研發、應用、進展當中,而生物除臭作為一種新型綠色環保技術以其經濟,實效,操作性強的優點而得到大力推廣。

 

 
 
 
 
 
 
 

1、汙水處理廠氣味的特征與危害

惡臭物質是指能引起嗅覺器官多種多樣臭感的物質。在汙水處理工藝過程中產生的氣味物質主要由碳、氮和硫元素組成。隻有少數的氣味物質是無機化合物,例如:氨、膦和硫化氫;大多數氣味物質是有機物,比如低分子脂肪酸、胺類、醛類、酮類、醚類、鹵代烴以及脂肪族的、芳香族的、雜環的氮或硫化物。值得注意的是,這些物質都帶有活性基團,容易發生化學反應,特別是被氧化。當活性基團被氧化後,氣味就消失,生物除臭工藝就是基於這一原理。

城市汙水中產生的惡臭分布廣,影響大,對人體主要有呼吸係統、循環係統、消化係統、內分泌係統、神經係統、精神狀態等幾個方麵危害。

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2、生物除臭的基本原理

生物處理臭氣的基本原理是利用微生物把溶解於水中的惡臭物質吸收於微生物自身體內,通過微生物的代謝活動使其降解的一種過程。被作用物最終被微生物分解為無機酸,形成不利於腐敗微生物生活的酸性環境,並從根本上降解分解時產生惡臭氣體的物質。

微生物除臭可分為三個過程:

1.惡臭氣體的溶解過程,即由氣相轉移到液相;

2.水溶液中惡臭成分被微生物吸收,即溶於水中的臭氣通過微生物的細胞壁和細胞膜被微生物吸收,而不溶於水的臭氣先附著在微生物體外,由微生物分泌的細胞外酶分解為可溶性物質,再滲入細胞;

3.進入微生物細胞的惡臭成分作為營養物質為微生物所分解、利用,使汙染物得以去除。

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3、生物除臭的主要方法

根據微生物在除臭作用中的存在形式,處理方法主要分為生物過濾法和生物吸收法,生物膜除臭技術正是結合了這兩種方法,可以有效的去除汙水處理廠等惡臭物質。

3.1 生物過濾法

生物過濾法除臭是目前研究最多、工藝最成熟、應用最廣泛的生物除臭方法。該除臭法是在適宜條件下,使收集到的廢氣在通過長滿微生物的填料,臭源物質先被填料吸收,然後被其上的微生物氧化分解為二氧化碳和水,由此臭味除去。

除臭過程中,固體載體上生長的微生物承擔著物質轉換的重要任務,微生物生長需要足夠的有機養分,所以固體載體中應含有一定濃度的有機物質。同時,為保持微生物的活性,必須為其創造良好的生存環境,在操作過程中,應注意控製溫度、濕度、pH、養份等指標。

3.2 生物吸收法

生物吸收法(也可稱為生物洗滌法)多采用活性汙泥的方法,先將惡臭成分轉移到水中,然後,再將受汙染的水進行微生物處理。按氣液接觸方式分為兩種形式:曝氣式和洗滌式。

曝氣式與汙水處理廠的生物曝氣類似,隻是用臭氣代替空氣注入活性汙泥中,所用的設備通常是曝氣罐,風量為0.1~1 mm/s。該方法適用各種不同的惡臭氣體,效果較好,其去除率與汙泥的濃度、pH、溶解氧(DO)、曝氣強度有關。

洗滌法是利用微生物、營養物和水組成的微生物吸收液來處理廢氣,此法適合吸收可溶性氣態物。吸收廢氣的微生物混合液再進行好氧處理,去除液體中吸收的汙染物,經處理後的吸收液可以重複利用。在生物洗滌法中,微生物及其營養物配料存在於液體中,氣體中的汙染物通過與懸浮液接觸後轉移到液體中被微生物降解。

 

 

 
 
 
 
 
 
 

4、生物除臭新技術

4.1 研製新的填充材料

生物除臭法裝置中的充填材料最初都是采用一些天然材料或經適當加工處理後的天然材料如土壤、泥炭土、沸石、鋸末等。

盡管這些材料具有價格便宜、材料易得等優點,但是大都存在著占地麵積大、保水性不強、pH緩衝性能小、不適於微生物大量著生和不宜商品化等缺點。為了克服上述缺點,許多研究人員努力開發那些適宜微生物大量著生、吸附性強、保水性強、自身不易分解等兼具各種優點的特殊材料。至目前為止已相繼開發出了多種新材料,如利用天然沸石與活性炭進行特殊加工合成的材料、多孔質金屬氧化物、泥炭纖維與塑料進行特殊加工合成的材料、PVA顆粒等特殊材料,這些新材料的開發成功,大大促進了除臭裝置的商品化,同時也促使人們去開發更加新型的材料。

4.2 篩選高效除臭菌

微生物除臭法中最主要的作用是除臭微生物,篩選高效除臭菌不僅可以達到使惡臭物質分解速率提高的目的,同時也可使難生化降解的物質得到有效地去除。目前這方麵的研究大多采用馴化的城市汙水處理廠活性汙泥進行處理。由於大多情況下由臭氣源排放的臭氣往往是一種複合臭氣,即多種臭氣的混合物,單一微生物很難將臭氣全部除去,因此將這些微生物進行分離、培養後進行研究具有較大的科學意義。

4.3 微生物菌群除臭劑的研製

製備固定化微生物,如海藻酸鈉包埋的固定化微生物對甲硫醇的去除率高達90%;篩選出對生化性較差的惡臭物質具有特殊降解性能的高效廣譜菌;尋找菌株的最佳組合,或存活容易、適應性強及遺傳性穩定的優勢菌株,如分解H2S的黃單胞菌DY44等;通過基因工程改造菌株,把許多降解特性組合在一起,培育超級除臭菌種。

 

 

 
 
 
 
 
 
 

5、結束語

治理汙水廠等方麵惡臭的工藝多種多樣,由於地域環境不同,在設計過程中,應根據自身的實際情況選擇合適的除臭工藝係統。由於微生物除臭技術具有其他方法無法相比的優越性,如工藝簡單、操作方便、去除效果好等,有著廣闊的應用前景。但是,受時間和技術方麵的影響,因此還有許多需要解決的問題,如高效率除臭菌株的分離與篩選;高濃度的惡臭氣體、複雜的混合氣體的處理研究;設備的除臭率與工藝參數之間的關係等等,以上這些將是今後科研人員的研究重點,這些研究將為我國的微生物除臭技術實現更大的突破。