生物膜除臭技術在污水處理中的應用
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，并導致城市污水處理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。文章簡要介紹利用生物膜技術脫除污水處理廠等臭氣的研究進展。
一、污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。在污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。只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。當活性基團被氧化后，氣味就消失，生物除臭工藝就是基于這一原理。
城市污水中產生的惡臭分布廣，影響大，對人體主要有呼吸系統、循環系統、消化系統、內分泌系統、神經系統、精神狀態等幾個方面危害。
二、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于水中的惡臭物質吸收于微生物自身體內，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，形成不利于腐敗微生物生活的酸性環境，并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附吸收，即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，而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.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，使污染物得以去除。
三、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，可以有效的去除污水處理廠等惡臭物質。
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，然后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，應注意控制溫度、濕度、pH、養份等指標。
2.生物吸收法
生物吸收法(也可稱為生物洗滌法)多采用活性污泥的方法，先將惡臭成分轉移到水中，然后，再將受污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。
曝氣式與污水處理廠的生物曝氣類似，只是用臭氣代替空氣注入活性污泥中，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，其去除率與污泥的濃度、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，去除液體中吸收的污染物，經處理后的吸收液可以重復利用。在生物洗滌法中，微生物及其營養物配料存在于液體中，氣體中的污染物通過與懸浮液接觸后轉移到液體中被微生物降解。
四、生物膜除臭技術的在污水處理廠等方面的應用
利用升流式厭氧污泥床反應器(UASB)能有效的去除蛋氨酸合成時甲硫基丙醇的惡臭，經兩級串聯的UASB處理后，其去除率達100%，而且使廢水的惡臭消失。
利用改進型生物脫臭滴濾塔對硫化氫和氨氣進行處理，考察了污水處理廠小試規模的改進型生物滴濾塔對NH3和H2S的脫臭效能及兩者的相互影響，試驗結果表明，該裝置對H2S 和NH3去除效果較好，在循環液噴淋量為10L/s，氣體流量為400L/s 的情況下，H2S容積負荷為68.2g/(m·h)時，去除率為99.2%;NH3容積負荷為10.53 g/(m·h)時，去除率達到99.5%。而H2S和NH3之間的相互作用對兩者的去除效果沒有明顯的影響。同樣，高質量濃度NH3對H2S 去除無影響，甚至高質量濃度H2S對NH3去除也無影響。
利用生物膜法處理惡臭氣體H2S，他們采用PVC彈性立體填料進行了好氧生物法脫硫的研究，結果表明：生物掛膜速度快，馴化時問短，抗沖擊自荷能力較強，在空速為100～200h-1，噴淋水量為1000～1500 L/(m·h)，H2S質量濃度<1200mg/m 時，脫硫率達90%以上。
針對污水處理場廢氣進行的生物濾池工藝開發、生物脫臭填料開發、H2S和NH3的處理效率以及工業化應用等。監測結果表明：開發的生物脫臭技術具有工藝簡單、操作方便、成本低廉、無二次污染、處理效率高等特點，其中H2S處理效率最高可達到99%以上，NH3的處理效率可達到86%以上。
利用生物滴濾池中生物膜凈化低濃度大 風量惡臭氣體，他們采用內裝塑料片、塑料絲、海綿塊的中空魚網狀塑料球為填料的生物滴濾池，對某垃圾壓縮站產生的低濃度大風量的含氨臭氣進行了近1年的連續脫臭試驗。研究了有關的凈化效果與生物膜特性，在進口氨氣濃度0.8～1.5mg/m3，風量8000m3/h，停留時間2.5s，氨氣去除率為90%以上，達到國家一級排放水平。系統添加營養液時凈化效果從75%提高到90%。
利用生物滴濾器處理味精廠揮發性惡臭的廢氣，報道了采用以沸石為填料的生物滴濾器凈化處理味精廠內揮發性惡臭廢氣的試驗結果。在一定的試驗條件下，當高強度惡臭廢氣的進氣量<3m3/h時，系統除臭效果顯著，此外，研究表明，在凈化氨氮臭氣取得良好效果的生物膜基礎之上，加入特定菌液能較快地培養出適宜處理味精廠內惡臭廢氣的微生物種群，且能獲得滿意的凈化效果。
采用生物滴濾塔進行了惡臭氣體惡臭成分脫除試驗，探討了填料層高度、營養液噴淋量和停留時間對惡臭成分的脫除影響。結果表明，優化工藝條件為：填料層高度500mm，噴淋量為20L/h，停留時間40s。并在此
條件下進行了連續運行試驗，取得了良好效果。
五、生物除臭新技術
1.研制新的填充材料
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后的天然材料如土壤、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面積大、保水性不強、pH緩沖性能小、不適于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。
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。目前這方面的研究大多采用馴化的城市污水處理廠活性污泥進行處理。由于大多情況下由臭氣源排放的臭氣往往是一種復合臭氣，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、培養后進行研究具有較大的科學意義。
3.微生物菌群除臭劑的研制
制備固定化微生物，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。
六、結束語
治理污水廠等方面惡臭的工藝多種多樣，由于地域環境不同，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系統。由于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，受時間和技術方面的影響，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、復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系等等，以上這些將是今后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。
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