一種生物除臭的方法
2023-08-02 16:33:56
專利名稱：一種生物除臭的方法
技術領域：
本發明涉及一種臭氣的生物處理方法。
背景技術：
惡臭汙染作為世界七大環境公害之一，在全球範圍內已受到各國的廣泛重視。惡臭汙染主要來源於石油化工、牲畜屠宰與肉類加工、水產加工、油脂工業、煉油、煉焦、煤氣、化肥、製藥、皮革製造、造紙、合成材料、汙水處理和垃圾處理等行業。傳統處理技術主要是物理化學法，目前生物法已逐漸成為淨化惡臭物質的主要方法之一。生物法是利用微生物將惡臭物質降解或轉化為無臭或低臭物質的過程。與物理化學處理方法相比，生物法除臭幾乎不需要添加化學藥劑，由於在常溫、常壓下運行，能量的浪費也相對較低，所以用於臭氣處理的生物反應器的投資和運行費用是相比而言最低的，且不產生二次汙染。
目前處理臭氣的生物方法主要是生物濾池、生物洗滌塔和生物滴濾池三種。
生物過濾脫臭法是目前研究得最多，技術也較成熟，在實際中也最常用的生物脫臭法。該方法採用的填料是有機填料，其受溼度的影響很大，過幹會使生物失去活性，過溼則會使填料變粘，增大壓降。
生物洗滌塔使用曝氣設備控制溫度、pH值等反應條件，增加了處理成本。
生物滴濾池脫臭法是以生物膜形式生長在濾料(填料)上，惡臭物質的傳質和降解都在同一反應器中進行，在填料上方噴淋循環水，其液相循環流動。填料一般是聚丙烯小球、陶瓷、塑料、活性炭等惰性物質，但生物滴濾池需要液相循環流動、裝置較複雜，填料的比表面積比較低，不適於處理水溶性差的揮發性有機汙染物。
發明內容
本發明的目的為了解決生物法只能去除低濃度的臭氣，生物濾池的有機填料易變粘、而生物滴濾池裝置較複雜的缺點，提供了一種生物除臭方法。本發明方法具有高效除臭、運行費低的特點。本發明採用固定化生物過濾間歇噴灑營養液的方法去除臭氣，該方法的步驟如下一、脫臭微生物菌劑的培養經過「a.馴化培養、b.接種、c.純化、d.富集培養、e.混合」的步驟培養脫臭微生物菌劑；二、製備固定化生物填料採用間歇式循環物理吸附固定化法將步驟一製備的脫臭微生物菌劑固定到無機填料上，在無機填料上形成固定化生物填料，掛膜期為3～5天；三、脫臭臭氣通過固定化生物填料過濾作用被脫除；工藝的操作條件營養液間歇加入的周期為12h，進氣流量為0.012～0.1m3/h，硫化氫的進氣濃度為0～800mg/m3，硫化氫的容積負荷為0～124.8mgS/kg活性炭·h，氨氣的進氣濃度為0～800mg/m3，氨氣的容積負荷為0～110mgN/kg活性炭·h，溫度控制在20～30℃，氣體停留時間控制在20～150s，採用底部進氣或者採用反應器中部、下部和底部同時進氣，頂部出氣進氣方式。
上述方法中脫臭微生物菌劑的培養過程如下所述的步驟「a.馴化培養」的過程為將汙水處理廠的活性汙泥取出接種到活性炭上，然後再放入生物濾池分別通入H2S、NH3及H2S和NH3的混合臭氣進行馴化培養，馴化培養時間為1～6個月；所述的「b.接種」的過程為將各活性炭上經馴化培養的微生物接種於異養型硫氧化菌培養基、自養型硫氧化菌培養基、亞硝化菌分離培養基和硝化菌分離培養基上；所述的「c.純化」的過程為對異養型硫氧化菌培養基和自養型硫氧化菌培養基中的優勢菌進行純化；所述的「d.富集培養」的過程為分別對異養型硫氧化菌培養基和自養型硫氧化菌培養基中的優勢菌進行異養型硫氧化菌和自養型硫氧化菌的富集培養，對硝化菌分離培養基中的優勢菌進行亞硝化細菌富集培養和硝化細菌富集培養；所述的「e.混合」的過程為將離心後得到的自養型硫氧化菌、異養型硫氧化菌、亞硝化菌和硝化菌的溼菌體按2∶10∶1∶1的重量比混合，再按1g溼菌加50mL蒸餾水的比例加入蒸餾水。
以硫化氫氣體作為研究對象，經過大量的試驗研究，得到如下結果採用本發明的方法，試驗採用的除臭設備的直徑為46mm、高為750mm的有機玻璃管制成的生物濾柱，裝有活性炭填料，填料總高度為500mm，填料總體積0.83L；其中下取樣口位於填料2cm高度處，中取樣口位於填料25cm高度處，上取樣口位於填料最上端，即50cm高度處。
(1)填料高度對硫化氫去除的影響室溫20℃，進氣流量在0.1m3/h時，同時通入硫化氫和氨氣氣體。
反應器穩定運行30d後，在反應器的上、中、下取樣口分別取填料測定其磷脂量。結果如表1(不同取樣口的生物量)所示表1
參見表1，通過磷脂提取技術對生物相的測量表明濾床中生物相的濃度是隨深度而降低的，與前面濾柱下部承擔大部分臭氣的去除的試驗結果相符合。研究也表明在進口處微生物種群數量提高較快，在這個區域絕大多數汙染物得以降解。
由圖1可見，反應器可以達到對硫化氫有效的去除，進氣濃度在600mg/m3時，對硫化氫的去除率仍能達到99.8％。下取樣口、中取樣口、上取樣口出氣濃度依次降低，但是在下取樣口處，硫化氫就得到大部分的去除，去除率達到95％以上，柱中部和上部對汙染物的去除能力相對有限。傳統反應器的高度在2.0m左右，一般要求填料層的高度在0.5到1.5m，降低會影響處理效果，而本明反應器內填料層高度可降低為0.5m，就可達到處理效果。
(2)多點進氣對硫化氫去除的影響室溫20℃，進氣流量為0.2m3/h，即每個進氣口平均的進氣流量為0.67m3/h，硫化氫和氨氣進氣濃度均為500mg/m3時，在三段反應柱的中、下兩個位置及進氣口三點同時進氣時，出氣結果如圖2所示。
由圖2可知，由於進氣流量大，停留時間過短，開始運行時，臭氣出氣濃度很高，硫化氫出氣濃度為105mg/m3，隨著實驗的運行，出氣濃度很快降低，試驗運行17d後，出氣中硫化氫濃度趨於穩定，基本檢不出。中段及上段所積累的降解硫化氫的工程菌濃度較低，有「空生態位」的出現。當接觸高濃度的硫化氫時，工程菌能夠迅速生長，並快速降解汙染氣體。
研究表明，採用多點進氣的方式，可以使進氣負荷提高一倍，而硫化氫處理效果幾乎不受影響。
(3)含水率對硫化氫去除的影響由於填料表面水相濃度較高而產生的較高的物質傳遞阻力，臭氣擴散在生物膜中比在水中高，有的物質轉換可以直接在不溼的生物膜上發生。通過大量的研究表明，通過營養夜間歇加入的方式可以解決含水率過高對臭氣去除的不利影響。
本發明在生物滴濾的工藝基礎上，對其工藝進行如下改進①採用高效脫臭菌劑作為脫臭微生物；②在營養物質滿足微生物需要的前提下，營養液間歇加入；③臭氣進入反應器可採用多點進氣的方式。
與現有工藝相比，該工藝具有提高脫臭效率、設備簡單和節省運行費用的優點。本發明對硫化氫與氨氣的去除率均達到99％以上。
圖1是進氣濃度不同時不同填料高度取樣口H2S的濃度圖，其中-■-表示進氣口H2S的濃度曲線，-◆-表示下取樣口H2S的濃度曲線，-▲-表示中取樣口H2S的濃度曲線，-＊-表示上取樣口H2S的濃度曲線；圖2是多點進氣時硫化氫出氣濃度與時間的關係圖。
具體實施例方式
具體實施方式
一本實施方式採用固定化生物過濾間歇噴灑營養液的方法去除臭氣，該方法的步驟如下一、脫臭微生物菌劑的培養經過「a.馴化培養、b.接種、c.純化、d.富集培養、e.混合」的步驟培養脫臭微生物菌劑；所述的步驟「a.馴化培養」的過程為將汙水處理廠的活性汙泥取出接種到活性炭上，然後再放入生物濾池分別通入H2S、NH3及H2S和NH3的混合臭氣進行馴化培養，馴化培養時間為1～6個月；所述的「b.接種」的過程為將各活性炭上經馴化培養的微生物接種於異養型硫氧化菌培養基、自養型硫氧化菌培養基、亞硝化菌分離培養基和硝化菌分離培養基上；所述的「c.純化」的過程為對異養型硫氧化菌培養基和自養型硫氧化菌培養基中的優勢菌進行純化；所述的「d.富集培養」的過程為分別對異養型硫氧化菌培養基和自養型硫氧化菌培養基中的優勢菌進行異養型硫氧化菌和自養型硫氧化菌的富集培養，對硝化菌分離培養基中的優勢菌進行亞硝化細菌富集培養和硝化細菌富集培養；所述的「e.混合」的過程為將離心後得到的自養型硫氧化菌、異養型硫氧化菌、亞硝化菌和硝化菌的溼菌體按2∶10∶1∶1的重量比混合，再按1g溼菌加50mL蒸餾水的比例加入蒸餾水；二、製備固定化生物填料採用間歇式循環物理吸附固定化法將步驟一製備的脫臭微生物菌劑固定到無機填料上，在無機填料上形成固定化生物填料，掛膜期為3～5天；三、脫臭臭氣通過固定化生物填料過濾作用被脫除；工藝的操作條件營養液間歇加入的周期為12h，進氣流量為0.012～0.1m3/h，硫化氫的進氣濃度為0～800mg/m3，硫化氫的容積負荷為0～124.8mgS/kg活性炭·h，氨氣的進氣濃度為0～800mg/m3，氨氣的容積負荷為0～110mgN/kg活性炭·h，溫度控制在20～30℃，氣體停留時間控制在20～150s，採用底部進氣、頂部出氣進氣方式。
本發明對硫化氫與氨氣的去除率均達到99％以上。
具體實施方式
二在步驟一的「d.富集培養」中亞硝化細菌富集培養分3～5次進行，首次亞硝化細菌富集培養基按2.5g(NH4)2SO4、0.05g MgSO4·7H2O、0.07g KH2PO4、0.05g CaCl2·2H2O和100mL H2O的比例製成，並用濃度為5％.的Na2CO3調節pH值為8.0；之後的富集培養過程中培養基中的(NH4)2SO4含量逐次遞減，最後一次亞硝化細菌富集培養基按0.5g(NH4)2SO4、0.05gMgSO4·7H2O、0.07g KH2PO4、0.05g CaCl2·2H2O和100mL H2O的比例製成，並用濃度為5％的Na2CO3調節pH值為8.0。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三在步驟一的「d.富集培養」中硝化細菌富集培養分3～5次進行，首次硝化細菌富集培養基按1.0g KNO2、0.05g MgSO4·7H2O、0.07gKH2PO4、0.05g CaCl2·2H2O和100mL H2O的比例製成，並用濃度為5％的Na2CO3調節pH值為8.0；之後的富集培養過程中培養基中的KNO2含量逐次遞減，最後一次硝化細菌富集培養基按0.2g KNO2、0.05g MgSO4·7H2O、0.07g.KH2PO4、0.05g CaCl2·2H2O和100mL H2O的比例製成，並用濃度為5％的Na2CO3調節pH值為8.0。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
四本實施方式在步驟二中間歇式循環物理吸附法固定化過程如下取步驟一製備的菌懸液，置於高處，利用虹吸使菌懸液自上而下流入裝有填料的反應器，反應器下放桶接殘餘菌液，將菌懸液反覆循環幾次直至流出水的細菌數不再降低，這時認為活性炭柱對細菌吸附和截留已達飽和，通入濃度為45～55mg/l的硫化氫和氨氣混合氣進行短期馴化，硫化氫和氨氣的體積濃度比為1∶1，形成固定化生物填料。其它與具體實施方式
一相同。
本實施方式中填料表面生物膜的形成不是簡單的對有效菌的吸附，而是經歷了一個從吸附、固定、擴增到成熟的完整過程。
具體實施方式
五本實施方式在步驟三中營養液是由0.02g萄萄糖、0.12gK2HPO4、0.12g KH2PO4、0.02g MgCl2·6H2O、0.4g NH4Cl、0.001g檸檬酸鐵和100ml水配製；間歇加入營養液具體操作方法先停止進氣，放空反應器的瀝出液，每次用25～40ml營養液循環衝洗3遍。其它與具體實施方式
一相同。
本實施方式中對於只除氨的營養液中沒有葡萄糖。
具體實施方式
六本實施方式與具體實施方式
一不同的是在步驟三中採用反應器中部、下部和底部同時進氣。其它與具體實施方式
一相同。
本實施方式中採用多點進氣的方式使生物反應器承受更大的進氣負荷，從而能夠節省投資、降低造價。
具體實施方式
七本實施方式在步驟三中無機填料為活性炭或陶粒。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
八本實施方式在步驟三中填料的高度為0.5～1.0m。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
九本實施方式在步驟三中填料的高度為0.5m。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
十本實施方式在步驟三中硫化氫的進氣濃度為200～700mg/m3。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
十一本實施方式在步驟三中硫化氫的進氣濃度為600mg/m3。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
十二本實施方式在步驟三中氨氣的進氣濃度為200～700mg/m3。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
十三本實施方式在步驟三中氣體停留時間控制在20～100s。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
十四本實施方式在步驟三中氣體停留時間控制在20～40s。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
十五本實施方式在步驟三中氣體停留時間控制在25s。其它與具體實施方式
一相同。
權利要求
1.一種生物除臭的方法，採用固定化生物過濾間歇噴灑營養液的方法去除臭氣，其特徵在於該方法的步驟如下一、脫臭微生物菌劑的培養經過「a.馴化培養、b.接種、c.純化、d.富集培養、e.混合」的步驟培養脫臭微生物菌劑；二、製備固定化生物填料採用間歇式循環物理吸附固定化方法將步驟一製備的脫臭微生物菌劑固定到無機填料上，在無機填料上形成固定化生物膜，掛膜期為3～5天；三、脫臭臭氣通過固定化生物填料過濾作用被脫除；工藝的操作條件營養液間歇加入的周期為12h，進氣流量為0.012～0.1m3/h，硫化氫的進氣濃度為0～800mg/m3，硫化氫的容積負荷為0～124.8mgS/kg活性炭·h，氨氣·的進氣濃度為0～800mg/m3，氨氣的容積負荷為0～110mgN/kg活性炭·h，溫度控制在20～30℃，氣體停留時間控制在20～150s，採用底部進氣或者採用反應器中部、下部和底部同時進氣，頂部出氣進氣方式。
2.根據權利要求1所述的一種生物除臭的方法，其特徵在於步驟一中所述的步驟「a.馴化培養」的過程為將汙水處理廠的活性汙泥取出接種到活性炭上，然後再放入生物濾池，分別通入H2S、NH3及H2S和NH3的混合臭氣進行馴化培養，馴化培養時間為1～6個月；所述的「b.接種」的過程為將各活性炭上經馴化培養的微生物接種於異養型硫氧化菌培養基、自養型硫氧化菌培養基、亞硝化菌分離培養基和硝化菌分離培養基上；所述的「c.純化」的過程為對異養型硫氧化菌培養基和自養型硫氧化菌培養基中的優勢菌進行純化；所述的「d.富集培養」的過程為分別對異養型硫氧化菌培養基和自養型硫氧化菌培養基中的優勢菌進行異養型硫氧化菌和自養型硫氧化菌的富集培養，對硝化菌分離培養基中的優勢菌進行亞硝化細菌富集培養和硝化細菌富集培養；所述的「e.混合」的過程為將離心後得到的自養型硫氧化菌、異養型硫氧化菌、亞硝化菌和硝化菌的溼菌體按2∶10∶1∶1的重量比混合，再按1g溼菌加50mL蒸餾水的比例加入蒸餾水。
3.根據權利要求1所述的一種生物除臭的方法，其特徵在於在步驟二中間歇式循環物理吸附法固定化過程如下取步驟一製備的菌懸液，置於高處，利用虹吸使菌懸液自上而下流入裝有填料的反應器，反應器下放桶接殘餘菌液，將菌懸液反覆循環幾次直至流出水的細菌數不再降低，這時認為活性炭柱對細菌吸附和截留已達飽和，通入濃度為45～55mg/l的硫化氫和氨氣混合氣進行短期馴化，硫化氫和氨氣的體積濃度比為1∶1，形成固定化生物填料。
4.根據權利要求1所述的一種生物除臭的方法，其特徵在於在步驟三中營養液是由0.02g萄萄糖、0.12g K2HPO4、0.12g KH2PO4、0.02g MgCl2·6H2O、0.4g NH4Cl、0.001g檸檬酸鐵和100ml水配製。
5.根據權利要求1所述的一種生物除臭的方法，其特徵在於在步驟三中間歇加入營養液具體操作方法先停止進氣，放空反應器的瀝出液，每次用25～40ml營養液循環衝洗3遍。
6.根據權利要求1所述的一種生物除臭的方法，其特徵在於在步驟三中採用反應器中部、下部和底部同時進氣。
7.根據權利要求1所述的一種生物除臭的方法，其特徵在於在步驟三中無機填料為活性炭或陶粒。
8.根據權利要求1所述的一種生物除臭的方法，其特徵在於在步驟三中填料的高度為0.5～1.0m。
9.根據權利要求1所述的一種生物除臭的方法，其特徵在於在步驟三中氣體停留時間控制在20～100s。
10.根據權利要求1所述的一種生物除臭的方法，其特徵在於在步驟三中氣體停留時間控制在20～40s。
全文摘要
一種生物除臭的方法，它涉及一種臭氣的生物處理方法。本發明解決了生物法只能去除低濃度的臭氣，生物濾池的有機填料易變粘、而生物滴濾池裝置較複雜的缺點。本發明的方法如下一、經過「a.馴化培養、b.接種、c.純化、d.富集培養、e.混合」的步驟培養脫臭微生物菌劑；二、製備固定化生物填料；三、臭氣通過固定化生物填料過濾作用被脫除。工藝的操作條件營養液間歇加入的周期為12h，進氣流量為0.012～0.1m
文檔編號C12N1/36GK101058055SQ20071007230
公開日2007年10月24日 申請日期2007年6月1日 優先權日2007年6月1日
發明者徐桂芹, 石玉明, 閆波, 姜安璽 申請人:哈爾濱工業大學