生物除臭技术的应用与发展

生物除臭技术的应用与发展

刘建泉

（贝卡特环境系统公司，中国北京100089）

摘要：一切刺激嗅觉器官，引起人们不愉快及损坏生活环境的气体物质统称为恶臭污染物，恶臭污染物广泛的产生于工农业生产、市政污水、污泥处理以及垃圾处置过程。处理恶臭气体的常见方法有水洗法、活性炭吸附法（包括催化型活性炭法）、臭氧氧化法、燃烧法、高能离子除臭法、纯天然植物提取液喷洒法和生物除臭法等。本文重点介绍了生物除臭技术的几种方法，指出生物菌种的培育与筛选和均匀布气系统是提高生物除臭系统效率的关键，生物法复合除臭是除臭技术发展的方向。

关键词：恶臭生物除臭土壤法改良式土壤法生物滤池生物滴滤床生物法复合除臭

一切刺激嗅觉器官，引起人们不愉快及损坏生活环境的气味统称为恶臭污染物（中华人民共和国国家标准《恶臭污染排放标准》GB14554－93）。恶臭污染除了对嗅觉产生影响引起心理厌恶等不愉快的感觉外，还会引起身体上的不适，常见的症状有恶心、头痛、食欲不振、嗅觉失调、失眠，甚至情绪不稳定，其中对人类危害较大的有硫化氢、氨、甲烷、硫醇类、二甲基硫、三甲基胺、苯乙烯和酚类等50多种。它们对人体呼吸、消化、心血管、内分泌及神经系统都会造成不同程度的毒害，有的芳香族化合物甚至使人体产生畸变、癌变。人们越来越关心逐渐恶化的大气环境，并制定了严格的排放标准，因此，如何妥善的治理恶臭已成为人们研究的焦点之一。

1.恶臭的来源和种类

恶臭广泛的产生于工业废水、农业生产、市政污水、污泥处理以及垃圾处置过程。随着市区的不断向外扩大，以往建在远离市区的处理设施已经越来越接近新市区，接近人们工作及生活的场所，深受恶臭困扰的人们也越来越多。

目前已知的恶臭气体种类有上万种，研究人员按气体的化学组分不同，将其分成 5 类：①含硫化合物，如 H2S 、 SO2、硫醇、硫醚等；②含氮化合物，如氨气、胺类、酰胺、吲哚等；③卤素及衍生物，如氯气、卤代烃等；④烃类及芳香烃；⑤含氧有机物，如醇、酚、醛、酮、有机酸等。

2.国内外恶臭控制发展概况

微生物除臭除臭技术是20世纪50年代发展起来的新兴除臭技术，是利用微生物的生理代谢活动降解恶臭物质，将其氧化成无臭、无害的最终产物，达到除臭的目的。70年代后，

各国开始在这一领域开展广泛的研究，其中美国、日本、德国取得的成就最为显著，主要研究内容包括除臭的基本原理和方法、装置设备及操作工艺条件等。80年代以来，已有各类微生物除臭的装置和设备开始运用于石油、化工、屠宰、污水处理等实际中，并取得明显效果。

我国这方面的研究工作起步较晚，上世纪80年代，我国才开展了恶臭气体污染的调查、测试和标准方面的工作，我国在1994年1月15日由国家环保局批准实施了控制恶臭污染物的《恶臭污染物排放标准》GB14554－93，对恶臭污染物及臭气的排放浓度等做出了相关规定。目前已有不少国内企业从事恶臭气体的治理工作。

3.常用恶臭治理的工艺方法

常见的方法有水洗法（化学洗涤法）、活性炭吸附法（包括催化型活性炭法）、臭氧氧化法、燃烧法、高能离子除臭法、纯天然植物提取液喷洒法和生物除臭法等。

水清洗是利用臭气中的某些物质能溶于水的特性，使臭气中氨气、硫化氢气体和水接触、溶解，达到脱臭的目的，设备简单，造价低，但易产生二次污染，产生的污水需再处理。

化学洗涤法的基本原理是通过喷淋式或填料式吸收塔将恶臭气体捕捉到液体中，臭气分子通过湿法吸收或氧化和洗涤液反应而从废气中去除。化学洗涤法的缺点是运营成本相对较高，特别是化学反应后的产物有造成新的环境污染的可能性和倾向，需要对洗涤之后的化学产物进行处理。

活性炭吸附法是利用活性炭的超强的吸附能力，吸附臭气中致臭物质，对臭气进行处理的除臭方式。活性炭吸附到一定程度后达到饱和，需进行脱附后才能继续使用，活性炭脱附和更换费用均较高。

臭氧氧化法是利用臭氧作为强氧化剂，使臭气中的化学成份氧化，达到脱臭的目的。臭氧易分解，不稳定，可能会产生二次污染物，同时臭氧本身也是一种空气污染物，国家也有相应的限量标准，如果发生量控制不好，会适得其反。

离子除臭是利用离子发生装置发射出高能正、负离子，在气体中产生氧离子基团，与废气中的有机挥发性气体分子（VOC）接触，打开VOC分子的化学键，将其分解成CO2和H2O。该方法的优点是对低浓度臭气和挥发性有机化合物有效果，缺点是进气臭气浓度较高或对处理效果要求较高时，单一使用离子法除臭时难以达标。

燃烧法有直接燃烧法和催化燃烧法。根据臭气的特点，当温度达到648℃，接触时间0.3 s以上时，臭气会直接燃烧，达到脱臭的目的。

直接燃烧法对于高浓度臭气处理用直接燃烧法是有效的，但是燃料费用高，燃烧后的气

体中存有NOX等气体成分，有二次污染的可能；催化燃烧法具有净化效率高、操作温度较低、能耗较少等特点，催化燃烧法虽然能彻底将废气中的有害物质转化为无害物质，达到脱臭的目的，但整个工艺过程中对于高分子化合物的分解不是很好，还会产生脱硫废物及废催化剂等固体废物，同时存在设备投资大，运行管理较严格，监控难度大和实际操作经验不足等问题。另外一点就是催化剂的造价比较高，燃烧过程中容易使催化剂中毒。

植物提取液除臭技术是将植物提取液喷洒形成具有很大比表面积的小雾粒，吸附空气中的臭气分子进行反应或催化与空气中的氧气反应，生成无味、无二次污染的产物；天然植物提取液具有无毒性、无爆炸性、无燃烧性、无刺激性等特点。但该方法必须连续不断地使用植物提取液，除臭的效果靠除臭剂维持，后期费用较高。

生物除臭法是利用微生物以废气中的有机组分作为其生命活动的能源或其他养分，通过微生物的生理代谢将具有臭味的物质转化为简单的无机物（CO2，水等）及细胞组成物质，从而达到除臭的目的。生物法以其安全、高效、节能、环保、无二次污染而赢得人们的青睐，并得到了迅速发展。

4.生物除臭技术

4.1生物除臭原理

微生物除臭过程分为三个步骤：（1）臭气同水接触并溶解到水中，臭气中的有机物质由气相转移到液相（或固体表面液膜）中；（2）溶于水中的臭气通过微生物的细胞壁和细胞膜被微生物吸收，不溶于水的臭气先附着在微生物体外，由微生物分泌的细胞外酶分解为可溶性物质，再渗入细胞。在液相（或固体表面生物层）中的臭气成分被微生物吸附、吸收，恶臭成分从水中转移至微生物内；（3）进入微生物细胞的恶臭成分作为营养物质被微生物所氧化分解和同化合成，产生的代谢产物一部分溶入液相，一部分作为细胞物质或细胞代谢能源，还有一部分（如CO2）则析出到空气中。臭气通过上述过程不断减少，从而使污染物得以去除，得到净化。

4.2生物除臭技术方法

目前国内外采用生物法处理臭气的方法主要有土壤法、改良式土壤法、生物滤池、生物滴滤床、生物法复合除臭。

4.2.1土壤法除臭技术

土壤处理法是利用土壤中的有机质及矿物质将臭气吸附、浓缩到土壤中，然后利用土壤中的微生物将其降解的方法。由穿孔管构成的空气分布系统位于生物土壤底部，收集的臭气经风机进入穿孔管，然后缓慢的在土壤介质中扩散，向上穿过土壤介质，并暂时的吸附在载