环境微生物学课件4

2．生物滴滤池
• 生物滴滤池主要由箱体、生物活性床层、 喷水器等组成。 • 废气经过预处理室去除颗粒物和增湿后进 入滤床底部。 • 滤料使用人工材料，如陶瓷、塑料或金属 等，使用颗粒状或有空隙的材料，床层厚 度一般在0.5~1.0m，依需要而定。
优点：
• 滤料重量轻、空隙大、表面积大、废 气和介质接触时间短(几秒钟)，处理效 率高，同时滤料不需更换。 • 处理的浓度100mg/m3~5g/m3，流量 5~50000m3/h。
2. 吸着过程

溶于水中的污染物被微生物吸附、吸收， 污染物从水中转入微生物体内。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。
3. 生物降解过程
进入微生物细胞的污染物作为微生物生命
活动的能源或养分被分解和利用，从而使 污染物得以去除。
烃类和其它有机物成分被氧化分解为CO2和
H2O，含硫还原性成分被氧化为S、SO42-， 含氮成分被氧化分解成NH3，NO2-和NO3-等。
二、废气生物处理的基本形式
根据介质性质不同，分为： 1. 生物洗涤(bioscrubbing) 生物洗涤器(bioscrubber)内是液态介质。 2. 生物滤过(biofiltration) 生物滤过采用是固态介质 ① 生物滤池(biofilters) ② 生物滴滤池(biotrickling filters)
Typical biofilter installation
除臭微生物种类

细菌：芽孢杆菌、链霉菌和光合细菌等;
真菌：青霉、曲霉、木霉和酵母菌。 微生物制剂的使用： 直接喷撒到堆肥、家畜场； 添加到饲料中在动物肠道就发挥作用。
① ②


生物反应的净化过程较慢，吸收了挥发性 气体的废水在反应器中一般需要停留几分 钟至十几小时。

生物反应器中可进行好氧处理，活性污泥 法和生物膜法。
生物洗涤装置

循环废水的利用
① ②
可以直接进入吸收器重复使用； 经过泥水分离后再重复使用。
吸收液组成：
① 微生物、营养物和水；
适合处理水溶性强的气态污染物，如醇类、
1. 废气或尾气(waste gas，off-gas)在生物反 应器内进行。 • 挥发性有机化合物 (volatile organic compounds，VOCs)以及其它有毒或有臭 味的气体，如NH3和H2S等。 • 化工、制药、电镀、喷漆、印刷等行业产 生的有害污染物(hazardous air pollutants， HAPs)以及废水处理厂、堆肥厂、垃圾填 埋厂产生恶臭(odor)等。

4．氧气
废气处理多用异养型好氧微生物； 氧的供给量与供给方式对处理效率的影响 很大，微生物数量、基质浓度和温度等因 素也会影响供氧。 少数厌氧条件，例如着色菌处理硫化氢， 则需控制无氧条件，以氨气取代反应系统 的氧气。

5、酸碱度

以中性或微碱性为宜。

废气生物处理中的细菌多数适应于中性至微 碱性环境，只有少数种类对酸碱度要求比较 特殊，

三、恶臭的原位微生物处理

产生恶臭的微生物多是一些动物肠道细 菌，包括埃希氏菌属、拟杆菌属、柠檬 酸杆菌属、假单胞菌属和变形菌属。
微生物除臭机理： 将恶臭物质转化为非恶臭物质； 利用恶臭物质为细胞物质。
① ②
原位微生物处理优良菌种应具备的特征
(1)有分解含硫或含氨和有机酸等恶臭化合 物的能力： (2)不产生含硫、含氨和有机酸等恶臭化合 物； (3)能够在不适宜的环境下存活并在适宜环 境下快速繁殖； (4)能够产生抗生素等抑菌物质抑制和杀死 有害微生物。
紫红红球菌(Rhodococcus rhodochrous)
Rhodococcus rhodochrous CF 222
五、废气生物处理的基本条件
主要有水分，养分、温度、氧气(有氧或 无氧)以及酸碱度等。 1．水 分 微生物生命活动的必要成分； 吸收废气的溶剂。 采用土壤或堆肥等固态处理系统时，适宜 的水分含量可保证氧与水分的供给。 50％~70％为适宜的含水量。 通常预处理需要加湿，防止滤料变干。

2．养 分
废气可为微生物提供一定的养分，VOCs 可以提供碳源和能源，但是需要适当补足 其它养分。 不同的处理工艺对养分控制有差异，例如 生物滴滤池补充营养盐十分重要，但是堆 肥生物滤池补给营养盐的次数可以减少， 一年补给二次即可。

3．温 度
废气生物处理多用中温条件(25～35℃)， 少用高温。 土壤或堆肥处理废气时通常采用自然温度， 如果微生物分解基质放热造成温度过高则 需采取降温措施。
2. 去除效率高 一般的空气污染物去除效率超过90％。 3. 投资少，运行费用低 不需要投入额外的化学品; 化学法则需加催化剂和氧化剂等，如次氯 酸盐、过氧化氢、二氧化氯等。
4. 污染少 生物处理的产物是生物量，很容易处理。 ⑤ 耗能低 生物反应在常温常压下进行，能量来自微 生物利用VOCs成分本身产生的能量。 生物处理法消耗的动力只是污染气体进入 处理系统时所消耗的能量(正压送风或负 压引风)。
1．生物滤池
• 生物滤池内的固态介质是一些天然材 料，常用的固体颗粒有土壤和堆肥， 这些材料为微生物的附着和生长提供 表面，微生物可以吸收废气中的污染 物将其转化为无害物质。
• 微生物滤池适用于处理肉类加工厂、 动物饲养场、污水处理厂和堆肥厂等
处产生的废气。
• 这类废气的主要特点是浓度不高，但
带有强烈的臭味。

各种化合物分子结构中的硫(=S)、巯基(SH和硫氰基(-SCN)是形成恶臭的原子团， 通称“发臭团”。
有些有机物如苯酚、甲醛、丙酮等，其分 子结构含有羟基、醛基、羰基和羧基，也 散发各种臭味，起发臭团的作用。

二、恶臭的控制
①焚烧，如对垃圾和食品加工厂的残渣等可燃性 物质焚烧； ②氧化，氧化剂有臭氧、氯气和高锰酸钾等； ③吸附，吸附剂有活性炭、硅胶、活性氧化铝等； ④酸碱处理，稀酸处理碱性恶臭物质(如三甲胺)， 稀碱处理酸性恶臭物质(如硫化氢)： ⑤生物氧化，利用生物酶的催化氧化作用； ⑥掩蔽，不便处理的低浓度臭气施放有香气的物 质来掩蔽臭气，如果浓度太高则不起作用。
定到160种化合物，主要成分有氨、 胺、含硫化合物、挥发性脂肪酸、 吲哚类、粪臭类、酚类、醇类和羰 基类化合物。
我国规定的恶臭污染物 (GBl4554-93)

氨、三甲胺、硫化氢、甲硫醇、甲硫醚、 二甲二硫醚、二硫化碳、苯乙烯。
恶臭物质的发臭原因与分子结构有关：


如两个烷基同硫结合时，就会变成二甲基硫 醚和甲基乙基硫醚等带有异臭的硫醚。若再 改变某些化合物分子结构中S的位置，其臭 味的性质也会改变。
第一节 废气的生物反应器处理
• 废气的微生物处理于1957年在美国获得专 利，但到1970年代才开始引起重视，直到 1980年代才在德国、日本、荷兰等国家有 相当数量工业规模的各类生物净化装置投 入运行。 • 废气生物反应器处理对许多一般性的空气 污染物的去除率可达到90％以上。
一、废气生物处理的特点

四、处理废气的微生物
③一些难降解的成分要由几种微生物联合作用才 能被完全降解； 卤代有机化合物先经厌氧微生物还原脱卤，再 被好氧微生物彻底分解； ④工艺需要，尽管废气成分能够被单一微生物分 解，但还需利用其它微生物， 在硫化氢氧化中，为了使自养型脱氮硫杆菌 (Thiobacillus denitrificans)凝絮持留于反应器 内，需与活性污泥中的异养型微生物—起共培 养。

例如氧化硫硫杆菌最适pH为2.6~2.8，最 低为pH1.0，最高为pH4.0~6.0。
第二节 恶臭的原位处理
一、恶臭污染物和污染源
恶臭污染物(odor
pollutants)指一切
刺激嗅觉器官引起人们不愉快及损害 生化环境的气体物质。
第二节 恶臭的原位处理
畜禽场是重要的污染源
O'Neil和Phillips从养猪场中分离鉴
第四章
污染气体的生物处理
废气主要来源
• 人类生产及生活中的燃料燃烧
• 生产活动，例如化工、冶金、生物制品、
屠宰、污水处理及垃圾处理等工厂所产生
的废气。
废气的处理
• 废气处理是环境污染控制的一个重要方面。 废气处理方法： ①理化法：目前主要采用的方法，如燃烧、 吸附、吸收和还原等。工艺或设备较复杂， 运行费用较高；用于处理某些恶臭废气时， 效果不甚理想。 ②生物法：具有处理效率较高、适应性较广、 工艺较简单以及费用较省等优点。
畜禽饲养场恶臭的控制
1．日粮设计与恶臭控制 2．饲料添加剂的应用
(1)酶制剂 (2)抗生素 (3)益生菌(probiotics) (4)酸化剂

3．除臭剂(deodourant)的使用
(1)化学除臭剂(chemical deodoulant) (2)生物除臭剂(biological deodourant)
适宜处理的污染气体应具有的特点：
1. 水溶性强 兼具有蒸汽压低、亨利定律常数低的 特点，向介质表面微生物膜扩散速率 高； 主要有无机物如H2S和NH3等、醇类、 醛类、酮类以及简单芳烃(如BTEX) 等有机物。
2. 易降解
分子被吸附在生物膜上必需被降解， 否则将导致污染物浓度增高，毒害生 物膜或影响传质，降低生物滤器效率， 或使处理完全失败。
酯类、醛类和酮类等。 ② 污水处理厂剩余活性污泥配制混合液作为 吸收剂可用于处理复合型臭气，特别能脱 除很难治理的焦臭。 德国开发一套二级洗涤装置，臭气浓度由 1.110-3降低至510-5，并且抗冲击负荷。
三、生物法处理废气个 阶段： 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， 这一过程是物理过程，符合亨利定律。