生物除臭技术
    前言
    一切刺激嗅觉器官，引起人们不愉快及损坏人们生活环境的气体物质统称为恶臭污染物。恶臭污染物广泛产生于农业生产、市政污水、污泥处理以及垃圾处置过程。《GB14553-93 恶臭污染物综合排放标准》中列出了八项恶臭污染物的控制指标，实际在生产中产生的恶臭污染物种类繁多，据相关统计，已知的达到130多种。
    恶臭气体一般特征为成分复杂、恶臭空气量大、浓度低等特征。常规的恶臭处理方法有生物法、活性氧离子除臭法、化学吸收除臭法、植物液喷淋除臭法等。本文主要阐述生物除臭技术。
    第一章、 废气生物处理技术的前生今世
    生物净化技术在污水领域已经有100多年的历史，在废气领域应用较晚。20世纪20年代，德国人将污水厂的恶臭气体通入装有泥土的过滤器，使得恶臭气体明显降低。直到1957年，美国的Pomeroy申请了利用土壤过滤装置处理硫化氢的专利，并在美国加州污水处理厂建立了第一套生物土壤过滤除臭系统，这成为生物净化技术在废气领域的应用标志。
    20世纪70年代，废气生物处理技术在欧洲有了较快的发展，其应用领域也由恶臭气体扩散到挥发性有机废气以及其他的有毒有害气体。
    改良的生物净化装置出现在80年代的德国和荷兰。科学家们通过改良滤池填料来解决床层板结、干化、压实的问题；到了80年代末期和90年代初期，生物净化技术在欧洲得到了较快速度的发展，出现了以无机填料为主（如陶瓷、活性炭颗粒）的生物过滤装置，这样的填料也可以与有机的填料相组合，能够延长填料的使用寿命。
    20世纪70年代初期，Jennings等人，在Monod方程的基础上提出了表征废气生物净化中单组分、非吸附性、可生化的气态有机物去除率的数学模型。
    同时这一时期，荷兰学者Ottengraf依据传统的吸收双膜理论，推导了描述废气生物净化装置的动力学模型，即吸收-生物膜理论，使以前盲目的研究转变为系统的研究。
    21世纪，生物废气处理技术发展得非常快，这一行内得研究也变得异常活跃。研究也涉及到了气态污染物的生物代谢机理、混合废气的处理，微生物的生长及营养限制、过程模型的推到等方面。
第二章、 生物除臭设备的主要类型
    2.1、生物土壤法
    生物土壤法是将恶臭气体通入经过改良的生物土壤，该土壤由有机物和无机物混合而成，内培养大量的自养菌，恶臭气体经过生物土壤时，被生物土壤吸附，而后一部分作为养料被微生物吸收，一部分被微生物氧化成单质、盐类等无害化合物，从而完成恶臭的净化。
生物土壤主要由底部布气层、生物土壤层，上部植物吸收层和土壤灌溉层组成。主要设备为布气管道、风机系统、喷淋系统和污水排放系统、自控系统组成。 
    生物土壤除臭技术是生物除臭技术的初期形式，优势在于：没有过多的设备，和厂区的园林、景观融为一体，建设成本低、运行成本低。缺点在于：
    1、 为了降低床层的压力损失，生物表面负荷往往设计得比较小，设施的占地面积较大，受厂区环境影响较大；
    2、 由于地表有绿化草坪，设施顶部灌溉系统不能防冻，受气候条件影响较大；
    3、 土壤的PH值不易控制，生物土壤容易酸化板结，使用寿命短；
    4、 由于是超低排放，按照我国的标准，视为无组织排放，处理效率很难全年全天候达标。
    2.2、全过程生物除臭法
    全过程微生物除臭技术是将除臭反应器安装于污水处理厂生化池内（可外置）。活性污泥混合液经过除臭反应器，包含驯化和活性填料，其中的驯化填料对微生物的生长、增殖产生诱导和促进作用，增殖强化微生物；活性填料给微生物菌提供栖息空间，增强微生物的活性；生化池中的污泥随着工艺自动流到二沉池，将二沉池排出的活性污泥回流于污水厂进水端，与污水混合，微生物菌与污水中的恶臭物质发生吸附、凝聚和生物转化降解等作用，使得污水厂各构筑物恶臭物质在水中得到去除，实现污水厂恶臭的去除的全过程控制。
    全程除臭系统主要由除臭反应器、固定系统、曝气系统（放置好氧池取消）、污泥回流系统、控制系统组成。
    全过程生物除臭装置具有以下特点：
    (1)工艺简单: 省去传统除臭工艺中的臭气收集系统和输送系统； 免除收集系统的繁琐和安全，无需密封集气罩和池体加盖； 比传统除臭设备占地面积少，无需新建除臭间，寒冷地区无需防寒措施； 只需生物池内设置小型微生物菌培养箱、菌种投加泵和管道，建设方便快捷，尤其对于老厂区改造，无需停产，即可建设。
  （2）除臭效果明显： 在污水池中改变恶臭污染物，将改变整个污水处理系统几乎不产生臭气； 污泥臭味同步降低改善脱水污泥性状，对污水处理系统及出水水质没有任何负面影响； 大大改善生化池氨氮含量，使氨氮更好满足达标。
  （3）综合优势： 从源头改变致臭物质，减少臭气对设备设施的腐蚀； 投资运行费用较常规除臭技术大幅降低; 无需新建除臭间，寒冷地区无需防寒措施； 除臭设备管道系统是传统除臭减少1/3,直径是原有管道的1/5,免去复杂管道支架及支撑，使污水处理厂更美观； 耗电量少，1万吨污水处理厂只需耗电1.5kw/h； 无噪音，解决传统技术除臭风机产生的噪音困扰； 运行稳定、维护简便； 缓释填料，损耗少，耐用性强。
     该工艺的缺陷是：仅仅弄用于污水处理厂的除臭，对其他如垃圾转运、污泥处理、堆肥等项目产生的恶臭气体无用。
    2.3、生物滴滤法
    生物滴滤除臭工艺是在传统生物过滤基础上发展起来的新型生物除臭工艺。如下图所示:废气由底部进入反应器，逆流经过生物填料净化后排出。该生物滴滤除臭装置，配置了生物营养液投加装置。生物滴滤除臭反应器的填料主要由粗碎石、各类化工吸收填料、发泡海绵等，这些填料程生物反应惰性，具有孔隙率大、一定的比表面积等特点，一方面为污染物与生物膜杰出提供了足够的界面、一方面为气体通过床层提供了空间，减小了因生物生长而引起的床层堵塞风险。
    生物滴滤除臭设备无需增湿反应器，节约了起初投资成本，具有耐废气种类和浓度冲击较强、填料寿命长，床层压力损失小等技术优势。
缺陷也很明显：
   1、 由于床层结构受限制，生物滴滤除臭工艺反应器内的PH值不易控制；
   2、 需要投加大量的营养液，营养液的成分复杂、价格高昂、运行费用高；
   3、 营养液的投加量不易定量控制，全凭经验摸索。
   4、 设备如需要达到较高的处理效率，需要投入大量的人工精力管理。 
   2.4、生物滤池除臭法
    生物滤池除臭工艺是研究最早、最为成熟、应用最广的恶臭生物净化工艺。传统的生物过滤反应器内部填充或者含有一定的营养填料，如火山岩、树皮等。废气经过增湿反应器增湿后进入生物反应器，被生物载体表面的液膜吸附吸收，然后扩散至生物膜，与微生物接触，其中的污染物被降解成水、二氧化碳和其他稳定的、简单的化合物，处理后的气体从生物过滤器排出。下面的内容，我们将详细讲解这种生物除臭技术。

     第三章、 生物滤池除臭装置概述
    生物滤池是一种采用先加湿预处理再通过生物过滤达到除臭目的的一种全新的恶臭气体治理装置。
    常见除臭的方法有：物理法、燃烧法、化学氧化法、吸收法、吸附法和生物分解法等。由于污水处理厂恶臭气体成分形成的复杂性和特殊性，仅仅采用传统的治理方法，要达到比较理想的效果是比较困难的。生物菌种以恶臭气体中的有机物质及无机物质做为生存的基质，不同的微生物硝化不同的物质，所以，生物滤池既能治理某些特定的恶臭气体，又能灵活的仅通过变换生物过滤床填料和微生物菌种来治理复杂的混合臭气，以达到事半功倍的治理效果。生物滤池还具有维护简单、方便，没有二次污染等优点。
    第四章、 生物滤池除臭装置的结构
    生物滤池包括加湿预处理区和生物过滤区。
    除臭装置在横向分成数个区域，自前而后分别是：恶臭气体的导入区、前级加湿区、生物滤床过滤区和净化气体排出区（该区域与外界相通）。
    在竖向前级预处理区设置成三层，自上而下分别是：位于上部的喷淋区；位于喷淋区下面的是一充填层；位于底部的是储水槽。
    生物过滤区设置成三层，自上而下分别是：位于上部的是生物过滤层的喷洒水系统；位于喷洒水系统下面的是生物填料层；位于底部的是排水和排气区。
    加湿预处理区充填层充满了高效气、液相接触的无机填料。水通过底部流向循环水箱，再由水泵进行循环使用。
     生物过滤区，位于上部的生物过滤层喷洒水系统由循环水泵、管道等组成。每天喷洒水次数和每次喷洒水持续的时间可以由自动控制。
    底部的水流向循环水箱，再由水泵可以循环使用。 
    第五章、生物滤池除臭装置的原理
    5.1系统的除臭原理
    本系统的主要原理是利用高效生物滤池中的高效微生物菌种处理含有硫化氢、氨、硫醇、硫醚等的恶臭气体和含有苯、甲苯、氯苯、低级脂肪烃、醇、醛、酮等挥发性有机物的有毒有臭味的有机废气。本技术的核心为微生物选育、高效生物膜研制、有利于生物附着和生长附着的填料和高效微生物菌种。生物滤池中的微生物在适宜的环境条件下，利用废气中的无机和有机物作为碳源和能源，通过降解恶臭物质维持其生命及繁衍活动，并将恶臭物质分解为水和二氧化碳等无臭物，达到净化使恶臭气体的目的。
     5.2恶臭生物处理过程中污染物的转化过程
    生物脱臭法是利用微生物的生物化学作用，使污染物分解，转化为无害或少害的物质，微生物利用有机物作为其生长繁殖所需的基质，通过不同的转化途径将大分子或结构复杂的有机物经异化作用最终氧化分解为简单的水、二氧化碳等无机物，同时经同化作用并利用异化作用过程中产生的能量，使微生物的生物体得到增长繁殖，为进一步发挥其对有机物的处理能力创造有利的条件。
    污染物去除的实质是有机底物作为营养物质被微生物吸收、代谢及利用。这一过程是比较复杂的，它由物理、化学、物理化学以及生物化学反应所组成。生物脱臭可以用下式表达。
恶臭物质+ O2→细胞代谢物 + CO2 + H2O 
恶臭污染物的转化过程可用下图表示：

    5.3恶臭气体物生物去除过程
    臭气物质首先溶于在水中，而后被微生物吸收，作为微生物营养物质被分解、利用，从而除去污染物。
    生物膜法净化臭气时，由于有机污染物与生物发生了生化反应，已不同于单纯的物理吸收过程。生物膜法净化气体可分为三个步骤。
（1）恶臭气体的溶解过程。
废气与水或固相表面的水膜接触，污染物溶于水中成为液相中的分子或离子，即恶臭物质由气相转移到液相，这一过程是物理过程，遵循亨利定律：
                  Pi+=HXi     
        式中 Pi——可溶气体在气相中的平衡分压，MPa
        H——亨利系数，MPa
        Xi——可溶气体在液相中的摩尔分数。
     （2）恶臭物质的吸附、吸收过程。
     水溶液中恶臭成分被微生物吸附、吸收，恶臭成分从水中转移至微生物体内。作为吸收剂的水被再生复原，继而再用以溶解新的废气成分。被吸附的有机物经过生物转化，即通过微生物胞外酶对不溶性和胶体状有机物的溶解作用后才能相继地被微生物摄入体内。如淀粉、蛋白质等大分子有机物在微生物细胞外酶（水解酶）的作用下，被水解为小分子后再进入细胞体内。
    （3）恶臭物质的生物降解过程。
     进入微生物细胞的恶臭成分作为微生物生命活动的能源或养分被分解和利用，从而使污染物得以去除。具体转化过程如下。
     进入微生物细胞体内的有机物，在各种细胞内酶（如脱氢酶、氧化酶等）的催化作用下，微生物对其进行氧化分解，同时进行合成代谢产生新的微生物细胞。一部分有机物通过氧化分解最终转化为H2O和CO2等稳定的无机物质，并从中获取合成新细胞物质（原生质）所需要的能量。此过程可用下式表示。

      CxHyOz + (x + y/4 - z/2) O2    →   xCO2 + (y/2)H2O + △H  
     与此同时，微生物利用另一部分有机物及分解代谢过程中所产生的能量进行合成代谢以形成新的细胞物质。此过程可用下式表示：

     nCxHyOz+nNH3+n(x+y/4-z/2-5)O2  →(C5H7NO2)n+n(x-5)CO2+(n/2)(y-4)H2O-△H
     上述转化过程中，当有机底物的含量充足时，微生物处于快速增长阶段，将有大量新的细胞合成，但随着底物不断氧化分解及微生物和细胞物质数量的不断增长，微生物生长对有机底物的需求量逐渐得不到满足，微生物将进入体内源呼吸阶段。此时微生物对自身细胞物质进行氧化分解，并产生能量，成为维持其生长繁殖提供能量的主要方式，见下式：

      (C5H7NO2)n + 5nO2  → 5nCO2 + 2nH2O + nNH3 + △H
     第六章、生物滤池除臭装置的运行的影响因素
     生物过滤池的工作受以下几种因素的影响：
     1、反应速度
     反应速度的快慢取决于气体成分的浓度和性质，填料上的微生物种类、数量和活性，温度，废气和填料的湿度，pH值。
     2、停留时间
     停留时间由体积流量、自然堆放体积和空池体积决定。
     3、气味物质浓度
     第七章、思飞第三代生物除臭设备技术优势
     3.5.1菌种优势
     我公司生物除臭菌种均来自于我公司和北京工业大学联合研发的高效EM菌种。该菌种具有繁殖速度快、适应性广泛等优点，实际应用中，填料挂膜快，微生物生长速度远优于市场同类菌种。夏季一般7天左右即可实现填料完全挂膜，冬季约10天左右也可达到同样效果。
     3.5.2复合填料优势
    我公司生物填料为复合填料，既包含了含有丰富微孔结构的火山岩，又有能为微生物提供碳源的竹炭填料。
     火山岩填料具有结构强，微孔发达，吸附能力强等优点。我公司火山岩填料均选自于河北尚义优质火山岩矿区，该填料具有粒径均匀，堆积密度低，微孔发达等优点，是我国目前最好的火山岩矿区。
     竹炭填料具有比表面积大，结构坚硬等特点，同时又能为微生物生长提供碳源。
     二者以一定比例填装可比单一使用一种填料能达到更好处理效果。
     3.5.3冬季温控优势
     生物滤池在北方使用，冬季时大多存在滤池温度低，处理效率低等问题，为解决这一问题，我公司所生产的生物箱体采用双层玻璃钢板壳体，内部夹填聚氨酯保温层，同时对循环水箱进行温控加热，以确保填料能达到适应微生物生长温度。
      3.5.4 完全循环挂膜方式
     传统的生物滤池均采用循环水箱和生物滤池处于同平面布置方式，此种布置要求生物箱体底部需存有大量水，在实际使用中，补水速度慢，换水时间长，给实际使用带来不便。
      我公司生物滤池循环水箱采用完全独立结构，生物滤池底部不存水，仅使用循环水箱内部水作为加湿用水，避免了补水速度慢等问题出现，同时此种循环方式可以实现菌种挂膜时的完全循环，挂膜周期短，启动迅速。