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                  微生物除臭技術的研究現狀-項目案例-污水池加蓋-反吊膜|膜加蓋-除臭加蓋-膜結構公司-上海華喜膜結構工程有限公司
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                  微生物除臭技術的研究現狀

                  發布時間:2021年11月22日 點擊數:25

                  0 引言

                  微生物除臭技術是20世紀50年代發展起來的新興除臭技術[1],它是利用微生物將惡臭物質降解或轉化為低害或無害物質的過程。惡臭氣體因帶有活性基團,容易被含有微生物的液體吸收后發生氧化,從而使惡臭氣味減弱,達到除臭目的。1957年,美國科學家Paneray申請專利“利用土壤微生物處理硫化氫廢氣”,標志著人類開始利用微生物進行除臭研究[2]。20世紀70年代開始,微生物除臭技術被各國廣泛研究。20世紀80年代,德國和荷蘭等國家利用微生物處理臭氣效果較好,引起了日本、美國等國家的重視。20世紀90年代,我國才逐漸開始微生物除臭技術方面的相關研究。

                  目前,國內外主要采用物理、化學和生物法處理惡臭氣體,使惡臭氣體的物象和結構發生改變,從而達到脫臭的效果[3]。物理法、化學法在快速除臭的同時會增加成本、造成環境的二次污染,無法重復利用。但生物除臭技術是利用微生物的生理代謝活動來降解惡臭物質使之轉化為無臭物質,具有處理效率高、無二次污染、便于操作、費用低廉等特點,已成為國內外惡臭防治研究與應用中的主要方法[4,5]

                  1 微生物除臭技術的除臭機理

                  微生物除臭根據微生物將惡臭有機污染物降解或轉化為低害或無害物質的原理實現除臭目的,很難直接發生生物化學反應。因此,微生物除臭包括三個過程:(1)將部分臭氣由氣相轉變為液相的傳質過程;(2)溶于水中的臭氣通過微生物的細胞壁和細胞膜被微生物吸收,不溶于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)臭氣進入細胞后,在體內作為營養物質為微生物所分解、利用、使臭氣得以去除[6]

                  崔玉雪[7]通過不同除臭劑的除臭效果實驗和對除臭劑微生物菌群進行研究發現微生物除臭劑主要是是通過化學反應與微生物的聯合作用去除氨氣。張生偉[8]等人通過測定氮元素及硫元素的轉變途徑和動態含量的變化得到微生物在除臭過程中將氨氣和硫化氫等臭味物質轉化為相應的鹽。單奇華[9]等人認為除臭酵母能將氨氣轉化為氨態氮的形式固定下來,再在有機酸或其他物質的作用下轉化為有機態或絡合形式的氨態氮。

                  2 微生物除臭的主要方法

                  2.1 生物過濾法

                  生物過濾法是根據臭氣從反應器的底部進入,通過附著在填料上的微生物,將臭氣中含有的污染物氧化分解為二氧化碳、水等簡單無機物的原理達到臭氣凈化的目的[10]。生物濾池處理臭氣時,必須定期更換由堆肥、泥炭、木屑、植物枝等混合后形成的活性填料,其目的為了給微生物提供營養豐富的生存空間,有助于微生物將臭氣轉化或降解成為初級產物、代謝物質或合成新的細胞物質。

                  隨著科技水平的提高,生物過濾法已被廣泛應用于畜牧業養殖業[11]、食品加工業[12]和化學工業產生的難降解惡臭物質的處理,如采用該法處理H2S氣體[13]、甲醛和氨[14]、有機污染物[15]等。王德民[16]等人研究表明生物過濾裝置的壓力降受氣流量的影響,隨著氣流量的增加壓力降增大;生物膜對填料床層壓力降的影響與生物膜的長勢、膜層的厚實度有關;可以通過反沖洗改變生物膜狀況,從而改變填料床層的壓力降。陳和謙[17]采用生物濾池的除臭工藝,對硫化氫的去除率為89%,氨氣的去除率為98%,苯的去除率為99.94%,苯乙烯的去除率為99.88%。

                  2.2 生物滴濾法

                  生物滴濾法凈化臭氣的原理與生物過濾法相似,介于生物過濾法與生物吸收法之間。生物滴濾池所用填料應有較好的持水性,如:爐渣、碎石、陶粒、珍珠巖等,均為不能提供營養物質的惰性填料。該填料只起生物生長載體的作用,空隙率高于生物過濾池,使用壽命長、阻力小,有助于避免產生填料的壓實、短流以及填料損耗等現象;營養物和緩沖液可以通過回流液的投加來實現;微生物代謝產物可以通過更換回流液體而得到去除[18]

                  生物滴濾池與生物過濾池相比,具有緩沖能力、污染物負荷承受量等優點,對于會產生酸的污染物,如鹵化物、硫化物和含氮化合物,生物滴濾系統更易于調整pH值。因此,生物滴濾系統更適宜處理含鹵化物、硫化物和含氮化合物的惡臭氣體污染物。郭靜[19]等人采用生物滴濾池處理苯乙烯惡臭氣體,將具有吸附性的焦炭作為填料,探究其對廢氣的凈化是否具有吸附生物降解的雙重作用。結果證明當系統達到穩定狀態時,其生物脫臭過程實現了生物降解和物理吸附的協同作用。馬紅[20]等人利用固定化技術處理微生物,將硝化污泥包埋在海藻酸鈉中,制成填料用來處理含氨氮的廢氣,研究表明系統脫臭、硝化效果較好;氣相NH3的去除率可達92%以上,除臭效果優于土壤及生物膜NH3氣脫臭法。

                  2.3 生物洗滌法

                  生物洗滌法,即生物吸收法。利用懸浮活性污泥的吸收作用和代謝作用使臭氣被降解[21]。該方法適合處理負荷較高、易溶于水的臭氣。劉玉紅[22]等人采用生物洗滌法處理含苯酚臭氣,研究表明當苯酚負荷在30g/(m3.h)左右時,苯酚的平均去除率在97%左右;當苯酚負荷超過50g/(m3.h)時,苯酚會出現累積現象。齊國慶[23]等人采用“生物洗滌和生物滴濾”組合技術處理煉油污水場的惡臭氣體,結果表明NH3、H2S、CH3SH、VOCs、臭氣濃度的去除效果分別為:90.4%、99.2%、99.8%、99.1%、99.4%。李國文[24]以活性污泥為介質,探討洗滌塔中氯苯廢氣的生物降解性能,結果表明洗滌塔對氯苯廢氣有較強的降解能力且降解過程受控于生物降解速率和氣液相的傳質速率。

                  3 微生物除臭技術的應用

                  3.1 生活垃圾

                  垃圾是人類生活和生產中產生的固體廢棄物,無處不在,由于排出量大,成分復雜多樣,且具有污染性、資源性和社會性,需要無害化、資源化、減量化和社會化處理,如不能妥善處理,就會污染環境,破壞生態平衡。

                  許麗娟[25]等人從垃圾填埋腐敗垃圾泥土中分離篩選出的釀酒酵母,具有除臭效果好、除臭性能穩定等特性。余海晨[26]等人從垃圾堆中篩選出的異養硫氧化細菌,H2S的降解率可達82%。張彥敏[27]等人使用不同類型的植物型和生物型除臭劑來進行填埋場垃圾除臭,結果顯示微生物型除臭劑的除臭效果優于植物型除臭劑,H2S、NH3、臭氣的去除率分別為87.4%,41.4%,99.5%。曾蘇[28]等人從垃圾滲濾液中分離篩選出具有對硫化氫和氨氣高效降解菌株,分別為乳酸片球菌、巨大芽胞桿菌、嗜酸乳桿菌、糞產堿桿菌,在適宜條件下按一定比例復配,對氨氣和硫化氫的去除率最大可達到83.56%和70.25%。

                  3.2 污水處理

                  污水中存在各種各樣的有機物,易降解產生各種惡臭氣體,主要有硫化氫、氨以及硫醇類、硫醚類、有機胺類等,絕大多數會影響神經系統和造血系統,甚至引起機體的變態反應。微生物除臭技術在污水處理中的應用,主要以生物濾池法和EM菌劑法為主。浦李霞[29]采用生物氧化法對污泥脫水間進行了脫臭處理,結果顯示H2S的去除率能夠達到99.89%,NH3的去除率能夠達到96.37%。周春火[30]等人以生物法為主,結合堿吸收和物理法治理污水處理廠產生的H2S、CH4等惡臭氣體,結果表明去除率可達到90%~100%,效果良好。

                  3.3 畜禽糞便

                  畜禽養殖業是我國農村經濟的主體,但畜禽產生的排泄廢物已經成為重要的環境污染源。大量畜禽糞便在堆放過程中會發酵產生各種惡臭物質,包括NH3、H2S、吲哚、甲基硫醇等,長期接觸會對人畜造成健康危害,存在慢性中毒的潛在可能[31,32]。因此,加速堆肥腐熟、縮短發酵周期,減少氨氣和硫化氫等惡臭氣體的排放,已成為解決堆肥除臭問題的研究熱點[33]

                  李維炯[34]等人通過采用生物技術和工程技術相結合的方法,使用土壤改良劑EM有效微生物菌群去除畜禽糞便惡臭,結果顯示EM技術能有效去除畜禽糞便的惡臭。黃燦[35]等人通過研究各種鏈霉菌及其組合對豬糞惡臭污染物排放的影響,結果顯示接菌處理,有助于降低NH3及H2S的揮發。孟曉[36]等人研究了短乳桿菌在發酵過程中去除糞臭素的除臭效果,發現菌株的發酵上清液對糞臭素的去除能力最強,去除率可達17.25%,證明了該菌去除糞臭素的作用不是物理吸附。梁軍[37]等人采用定性和定量方法檢測了不同菌劑處理的雞糞中臭氣的含量變化,結果顯示復合菌處理糞便后,氨氣的含量降低了61.56%,除臭效果明顯優于光合菌。劉勝洪[38]等人將光合細菌、乳酸及酵母菌等制備的生物除臭菌液添加到豬糞堆肥中,可以促進堆肥溫度升高,使高溫階段提前、含水量下降。

                  4 微生物除臭技術的發展趨勢

                  微生物除臭技術相比于其他除臭技術具有處理效率高、無二次污染、便于操作、費用低廉以及除臭效果好等特點,被廣泛關注。但由于我國在這方面的起步比較晚,微生物除臭技術仍然存在許多亟待解決的問題,如分離和篩選高效率除臭菌株;拓展微生物除臭的研究對象;開發吸附性強的載體;加強生物膜內污染物降解的動力學研究;設計微生物除臭劑裝置等。解決以上問題,必將會成為今后的研究熱點。


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