1、生物法处理恶臭废气研究专题报告生物法处理恶臭废气研究专题报告报告人：刘报告人：刘 春春 敬敬恶臭废气主要来源v生产活动生产活动 例如化工、冶金、生物制品、屠宰、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。污水处理及垃圾处理等工厂所产生的废气。v畜禽场是重要的污染源畜禽场是重要的污染源 养猪场废气含养猪场废气含160160种化合物，主要成分有氨、胺种化合物，主要成分有氨、胺、含硫化合物、挥发性脂肪酸、吲哚类、粪臭类、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。、酚类、醇类和羰基类化合物。v废气的处理方法理化法：理化法：目前主要采用的方法，如目前主
2、要采用的方法，如燃烧、燃烧、吸附、吸收和还原吸附、吸收和还原等。工艺或设备较复杂，等。工艺或设备较复杂，运行费用较高；二次污染问题，用于处理某运行费用较高；二次污染问题，用于处理某些恶臭废气时，效果不甚理想。些恶臭废气时，效果不甚理想。生物法：生物法：具有处理效率较高、适应性较广、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。工艺较简单以及费用较省等优点。v废气的微生物处理废气的微生物处理 19571957年在美国获得专利，年在美国获得专利，19701970年代引起重视，年代引起重视，19801980年代德国、日本、荷兰等国工业规模各类年代德国、日本、荷兰等国工业规模各类生物净化
3、装置投入运行。生物净化装置投入运行。v废气生物反应器处理对许多一般性的空气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污染物的去除率可达到9090以上。以上。历史历史一、废气生物处理的特点一、废气生物处理的特点1.废气或尾气废气或尾气(waste gas，off-gas)在生物反应在生物反应器内进行。器内进行。v 挥发性有机化合物挥发性有机化合物 (volatile organic compounds，VOCs)以及其它有毒或有臭味以及其它有毒或有臭味的气体，如的气体，如NH3和和H2S等。等。v 化工、制药等行业产生的有害污染物化工、制药等行业产生的有害污染物(hazardous
4、 air pollutants，HAPs)以及堆肥以及堆肥厂、垃圾填埋厂产生恶臭厂、垃圾填埋厂产生恶臭(odor)等。等。2.去除效率高去除效率高 u空气污染物去除效率超过空气污染物去除效率超过90。3.投资少，运行费用低投资少，运行费用低 u不需要投入额外的化学品不需要投入额外的化学品;u化学法需加催化剂和氧化剂等，如次氯酸化学法需加催化剂和氧化剂等，如次氯酸盐、过氧化氢、二氧化氯等。盐、过氧化氢、二氧化氯等。4.污染少污染少 u产物为生物量，易处理。产物为生物量，易处理。耗能低耗能低u常温常压下进行，微生物利用常温常压下进行，微生物利用VOCs产生产生能量。能量。u消耗的动力只是污染气体进
5、入处理系统时消耗的动力只是污染气体进入处理系统时所消耗的能量所消耗的能量(正压送风或负压引风正压送风或负压引风)。1.水溶性强水溶性强 u向介质表面微生物膜扩散速率高；向介质表面微生物膜扩散速率高；u主要有无机物如主要有无机物如H2S和和NH3等、醇类等、醇类、醛类、酮类以及简单芳烃、醛类、酮类以及简单芳烃(如如BTEX)等有机物。等有机物。v适宜处理的污染气体应具有的特点：2.易降解易降解 u 容易降解，否则将导致污染物浓度增容易降解，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。物滤器效率，或使处理完全失败。二、废气生物
6、处理的基本形式二、废气生物处理的基本形式根据介质性质不同，分为：根据介质性质不同，分为：1.生物洗涤生物洗涤(bioscrubbing)生物洗涤器生物洗涤器(bioscrubber)内是液态介质内是液态介质 2.生物过滤生物过滤(biofiltration)生物滤过采用是固态介质生物滤过采用是固态介质l 生物滤池生物滤池(biofilters)l 生物滴滤池生物滴滤池(biotrickling filters)v生物滤池适用于生物滤池适用于处理肉类加工厂、养处理肉类加工厂、养殖场、污水处理厂和堆肥厂殖场、污水处理厂和堆肥厂等处产生等处产生的废气。的废气。v特点是浓度不高，带有强烈臭味。特点是浓
7、度不高，带有强烈臭味。z滤料选择滤料选择 堆肥堆肥 v 筛选，滤层均匀、疏松，空隙率筛选，滤层均匀、疏松，空隙率40v 滤料保持湿润，滤层含水量不低于滤料保持湿润，滤层含水量不低于40，但不，但不能有积水。能有积水。v 滤层保持适当的温度。滤层保持适当的温度。土壤土壤 v 腐殖土，厚度不小于腐殖土，厚度不小于50cm，v 土壤水分土壤水分4070，草炭草炭 通气良好，除臭效果好。通气良好，除臭效果好。2生物滴滤池生物滴滤池v生物滴滤池由生物滴滤池由箱体、生物活性床层、喷水器箱体、生物活性床层、喷水器等组成。等组成。v废气经预处理室去除颗粒物和增湿后进入滤废气经预处理室去除颗粒物和增湿后进入滤床
8、底部。床底部。v滤料使用滤料使用陶瓷、塑料陶瓷、塑料等人工材料，颗粒状或等人工材料，颗粒状或有空隙的材料，床层厚度有空隙的材料，床层厚度0.51.0m。u优点：优点：v滤料重量轻、空隙大、表面积大、废气和滤料重量轻、空隙大、表面积大、废气和介质接触时间短介质接触时间短(几秒钟几秒钟)，处理效率高，滤，处理效率高，滤料不需更换。料不需更换。v处理的浓度处理的浓度100mg/m35g/m3，流量，流量550000m3/h。v缺点？缺点？生生物物滴滴滤滤塔塔u应用应用v微生物过滤床已成功地用于化工厂、食品微生物过滤床已成功地用于化工厂、食品厂、污水泵站等方面的废气净化和脱臭。厂、污水泵站等方面的废气
9、净化和脱臭。v污染物包括污染物包括硫化氢、二硫化碳、苯乙烯、硫化氢、二硫化碳、苯乙烯、甲苯、丙烷、异丁烷、苯酚、乙醇、四氢甲苯、丙烷、异丁烷、苯酚、乙醇、四氢呋喃、环已酮、甲基乙基甲酮呋喃、环已酮、甲基乙基甲酮等。等。3生物洗涤生物洗涤v生物洗涤装置生物洗涤装置 洗涤器和生物反应器洗涤器和生物反应器 两部分组成两部分组成v吸收设备有吸收设备有喷淋塔、筛板塔、鼓泡塔喷淋塔、筛板塔、鼓泡塔等，等，吸收过程很快，停留时间约几秒钟；吸收过程很快，停留时间约几秒钟；生物洗涤生物洗涤生物洗涤装置 四、处理废气的微生物四、处理废气的微生物v纯菌种纯菌种v混合微生物混合微生物含有多种成分的混合废气，需要多种微
10、生含有多种成分的混合废气，需要多种微生物分别降解；物分别降解；有的成分需要几种微生物的相继作用才能有的成分需要几种微生物的相继作用才能分解转化为无害物质，分解转化为无害物质，u氨先经硝化细菌再经反硝化作用细菌才能氨先经硝化细菌再经反硝化作用细菌才能成为分子态氮；成为分子态氮；四、处理废气的微生物四、处理废气的微生物难降解成分由多种微生物联合作用降解；难降解成分由多种微生物联合作用降解；v卤代有机化合物先经厌氧微生物还原脱卤，再被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；好氧微生物彻底分解；工艺需要，即使废气成分能被单一微生物分解，工艺需要，即使废气成分能被单一微生物分解，仍
11、接种复合微生物仍接种复合微生物v硫化氢氧化中，为了使自养型脱氮硫杆菌硫化氢氧化中，为了使自养型脱氮硫杆菌(Thiobacillus denitrificans)凝絮持留于反应器内，凝絮持留于反应器内，需与活性污泥中的异养型微生物需与活性污泥中的异养型微生物起共培养。起共培养。五、废气生物处理的基本条件五、废气生物处理的基本条件v主要有主要有水分，养分、温度、氧气水分，养分、温度、氧气(有氧或有氧或无氧无氧)以及酸碱度以及酸碱度等。等。1水水 分分v微生物生命活动的必要成分；微生物生命活动的必要成分；v吸收废气的溶剂。吸收废气的溶剂。采用土壤或堆肥等固态处理系统时，适宜采用土壤或堆肥等固态处理系
12、统时，适宜的水分含量可保证氧与水分的供给。的水分含量可保证氧与水分的供给。5070为适宜的含水量。为适宜的含水量。通常预处理需要加湿，防止滤料变干。通常预处理需要加湿，防止滤料变干。2养养 分分v废气可为微生物提供一定的养分，废气可为微生物提供一定的养分，VOCs可可以提供碳源和能源，但是需要适当补足其以提供碳源和能源，但是需要适当补足其它养分。它养分。v不同的处理工艺对养分控制有差异，例如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，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。一年补给
13、二次即可。3温温 度度v废气生物处理多用中温条件废气生物处理多用中温条件(2535)，少用高温。少用高温。v土壤或堆肥处理废气时通常采用自然温度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，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。则需采取降温措施。4氧气氧气v废气处理多用异养型好氧微生物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很大，微生物数量、基质浓度和温度等因素也会影响供氧。素也会影响供氧。v少数厌氧条件，例如着色菌处理硫化氢，少数厌氧条件，例如着色菌处理
14、硫化氢，则需控制无氧条件，以氨气取代反应系统则需控制无氧条件，以氨气取代反应系统的氧气。的氧气。5、酸碱度、酸碱度v以中性或微碱性为宜。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性环境，只有少数种类对酸碱度要求比较特殊，v例如氧化硫硫杆菌最适例如氧化硫硫杆菌最适pH为为2.62.8，最低，最低为为pH1.0，最高为，最高为pH4.06.0。恶臭的控制恶臭的控制 焚烧焚烧：如对垃圾和食品加工厂的残渣等可燃性物：如对垃圾和食品加工厂的残渣等可燃性物质焚烧；质焚烧；氧化氧化：氧化剂有臭氧、氯气和高锰酸钾
15、等；：氧化剂有臭氧、氯气和高锰酸钾等；吸附吸附：吸附剂有活性炭、硅胶、活性氧化铝等；：吸附剂有活性炭、硅胶、活性氧化铝等；酸碱处理酸碱处理：稀酸处理碱性恶臭物质：稀酸处理碱性恶臭物质(如三甲胺如三甲胺)，稀碱处理酸性恶臭物质稀碱处理酸性恶臭物质(如硫化氢如硫化氢)：生物氧化生物氧化：利用生物酶的催化氧化作用；：利用生物酶的催化氧化作用；掩蔽掩蔽：不便处理的低浓度臭气施放有香气的物质：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。来掩蔽臭气，如果浓度太高则不起作用。畜禽饲养场恶臭的控制畜禽饲养场恶臭的控制 1日粮设计与恶臭控制日粮设计与恶臭控制 2饲料添加剂的应用饲料添
16、加剂的应用(1)酶制剂酶制剂(2)抗生素抗生素(3)益生菌益生菌(probiotics)(4)酸化剂酸化剂 3除臭剂除臭剂(deodourant)的使用的使用(1)化学除臭剂化学除臭剂(chemical deodoulant)(2)生物除臭剂生物除臭剂(biological deodourant)环境与能源工程学院环境与能源工程学院北京工业大学博士研究生答辩北京工业大学博士研究生答辩高效生物除臭滴滤塔的构建及微生态学分析高效生物除臭滴滤塔的构建及微生态学分析微生态学分析及动力学模型的建立微生态学分析及动力学模型的建立5H2S降解菌的筛选及降解特性研究降解菌的筛选及降解特性研究2生物强化再启动生
17、物滴滤塔实验研究生物强化再启动生物滴滤塔实验研究3H2S降解菌的固定化及反应器净化性能实验降解菌的固定化及反应器净化性能实验4结论与展望结论与展望6不同结构生物滴滤塔净化不同结构生物滴滤塔净化H2S实验研究实验研究1环境与能源工程学院环境与能源工程学院北京工业大学博士研究生答辩北京工业大学博士研究生答辩课题研究背景及意义课题研究背景及意义恶臭污染物来源及危害恶臭污染物来源及危害传统及新兴的恶臭控制技术传统及新兴的恶臭控制技术生物法处理恶臭废气的国内生物法处理恶臭废气的国内外研究现状外研究现状课题主要研究课题主要研究内容内容课题研究背景及意义课题研究背景及意义物理法物理法 生物法生物法 化学法化
18、学法 掩蔽法掩蔽法 稀释法稀释法 冷凝法冷凝法 吸附法吸附法 燃烧法燃烧法 氧化法氧化法 吸收法吸收法 生物滴滤法生物滴滤法 生物吸收法生物吸收法 生物过滤法生物过滤法 主要恶臭控制技术主要恶臭控制技术环境与能源工程学院环境与能源工程学院北京工业大学博士研究生答辩北京工业大学博士研究生答辩国内外研究进展国内外研究进展反应器结构反应器结构顺流顺流逆流逆流错流错流李坚等采用错流式李坚等采用错流式生物滴滤床净化甲生物滴滤床净化甲苯废气获得了良好苯废气获得了良好的处理效果。的处理效果。较大的比表面积较大的比表面积和孔隙率和孔隙率持水性持水性机械强度机械强度廉价、养护简单廉价、养护简单Kim等利用海藻酸
19、等利用海藻酸钠和钠和PVA作为载体作为载体固定固定H2S氧化菌，氧化菌，采用生物滤池工采用生物滤池工艺，净化效率稳艺，净化效率稳定在定在99%以上。以上。填料填料复合菌群和纯菌种复合菌群和纯菌种国外的许多研究都国外的许多研究都是从不同生境中分是从不同生境中分离到能代谢硫系恶离到能代谢硫系恶臭物质的菌种接种臭物质的菌种接种于生物脱臭器中用于生物脱臭器中用来处理硫系恶臭气来处理硫系恶臭气体。体。排硫硫杆菌、排硫硫杆菌、脱氮硫杆菌和氧化脱氮硫杆菌和氧化硫硫杆菌。硫硫杆菌。降解菌降解菌微生态及机理微生态及机理传统培养方法和分传统培养方法和分子生物学技术子生物学技术Sercu等采用等采用PCR-DGGE
20、技术研究生技术研究生物滴滤塔微生物种物滴滤塔微生物种群结构，接种嗜酸群结构，接种嗜酸硫杆菌滴滤塔种群硫杆菌滴滤塔种群多样性较低运行稳多样性较低运行稳定，接种丝状菌滴定，接种丝状菌滴滤塔物种群多样性滤塔物种群多样性较高，运行性能受较高，运行性能受运行参数影响显著运行参数影响显著。生物法处理恶臭废气存在的主要问题生物法处理恶臭废气存在的主要问题有效生物量不足有效生物量不足启动周期长、去除负荷低启动周期长、去除负荷低停止运行后再启动性能差停止运行后再启动性能差停留时间长、占地面积大停留时间长、占地面积大缺点缺点目标污染物特性目标污染物特性硫化氢分子量分子量34.082，相对空气密度相对空气密度1.1
21、92，熔点熔点-85.6，沸点，沸点-59.6微溶于水，微溶于水，1体积水体积水2.6体积硫化氢体积硫化氢无色、臭鸡蛋气味、无色、臭鸡蛋气味、有刺激性剧毒气体有刺激性剧毒气体排放标准排放标准国家国家10mg/m3北京北京5mg/m3环境与能源工程学院环境与能源工程学院北京工业大学博士研究生答辩北京工业大学博士研究生答辩主要研究内容主要研究内容筛选不同类群的硫化氢降解菌，优化组筛选不同类群的硫化氢降解菌，优化组合后，采用合后，采用生物强化生物强化法进行停滞运行生法进行停滞运行生物滴滤塔的物滴滤塔的再启动再启动研究。研究。采用采用四阶段复合挂膜方法四阶段复合挂膜方法快速启动生物快速启动生物滴滤塔，
22、优化滴滤塔内布液布气，设计滴滤塔，优化滴滤塔内布液布气，设计分期补液式生物滴滤床分期补液式生物滴滤床。H H2 2S S降解菌的固定化降解菌的固定化及固定化生物反应器及固定化生物反应器H H2 2S S净化性能的研究。净化性能的研究。不同结构生物滴滤塔微生物不同结构生物滴滤塔微生物种群结构对种群结构对比比分析及动力学模型的建立。分析及动力学模型的建立。立式生物滴滤塔净化立式生物滴滤塔净化H2S废气的研究废气的研究环境与能源工程学院环境与能源工程学院北京工业大学博士研究生答辩北京工业大学博士研究生答辩实验装置及方法实验装置及方法Na2S溶液溶液;(2)蠕动泵蠕动泵;(3)H2SO4溶液溶液;(4
23、)反应瓶反应瓶;(5)缓冲瓶缓冲瓶;(6)质量流量计质量流量计;(7)立式生物滴滤塔立式生物滴滤塔;(8)营养液槽营养液槽;(9)电磁阀电磁阀;(10)负压风机负压风机;FFairair out21345678911fluidairAAAFFFFAAAFFF10立式生物滴滤塔净化立式生物滴滤塔净化H2S废气的研究废气的研究环境与能源工程学院环境与能源工程学院北京工业大学博士研究生答辩北京工业大学博士研究生答辩检测项目检测项目H2S、S2-、SO42-浓度浓度镜检、革兰氏染色、镜检、革兰氏染色、SEM压力降压力降0.00.10.20.30.40.5012345H H2 2S含量(mg)S含量(m
24、g)吸光度吸光度y=10.246x+0.0231y=10.246x+0.0231R R2 2=0.9996=0.9996 0.000.050.100.150.200.250.300.350.400510152025硫离子含量（mg）硫离子含量（mg）吸光度吸光度y=66.074x-1.039y=66.074x-1.039R R2 2=0.9908=0.99080.00.20.40.60.81.01.20246810硫酸根含量(mg)硫酸根含量(mg)吸光度吸光度 y=9.1439x+0.2567y=9.1439x+0.2567R R2 2=0.9981=0.9981环境与能源工程学院环境与能源
25、工程学院北京工业大学博士研究生答辩北京工业大学博士研究生答辩立式生物滴滤塔净化立式生物滴滤塔净化H2S废气的研究废气的研究评价指标评价指标降解率降解率 进气负荷进气负荷 L去除负荷去除负荷EC停留时间停留时间EBRT010()100%ccc1000cQLV01()1000cc QECVVEBRTQ立式生物滴滤塔净化立式生物滴滤塔净化H2S废气的研究废气的研究环境与能源工程学院环境与能源工程学院北京工业大学博士研究生答辩北京工业大学博士研究生答辩驯化前驯化前驯化后驯化后3691215182124010203040506002040608010012014002550751001251501752
26、00225 净化效率 净化效率SS2-2-(mg/L)(mg/L)SOSO4 42-2-(mg/L)(mg/L)净化效率(%)净化效率(%)时间(d)时间(d)S S2-2-SO SO4 42-2-硫化氢降解菌的驯化硫化氢降解菌的驯化立式生物滴滤塔净化立式生物滴滤塔净化H2S废气的研究废气的研究初初形形成成采用采用快速排泥法快速排泥法将菌种挂膜于填料，生物膜初步形成将菌种挂膜于填料，生物膜初步形成促生长促生长增加营养物质浓度增加营养物质浓度，使微生物以，使微生物以最大比增长速率最大比增长速率繁殖生长，生物膜厚度逐渐增加。繁殖生长，生物膜厚度逐渐增加。气液联合驯化气液联合驯化使微生物菌群形成使微
27、生物菌群形成优胜劣汰，优胜劣汰，优胜劣汰优胜劣汰生物膜脱落处又会因菌种附生物膜脱落处又会因菌种附着在填料上而出着在填料上而出新的生物膜新的生物膜 再形成再形成复合挂膜方法复合挂膜方法立式生物滴滤塔净化立式生物滴滤塔净化H2S废气的研究废气的研究环境与能源工程学院环境与能源工程学院北京工业大学博士研究生答辩北京工业大学博士研究生答辩010203040506030405060708090100020406080100 H H2 2S进气浓度S进气浓度净化效率(%）)净化效率(%）)H H2 2S进气浓度S进气浓度(mg/mmg/m3 3)时间(h)时间(h)净化效率 净化效率 挂膜启动挂膜启动立式
28、生物滴滤塔净化立式生物滴滤塔净化H2S废气的研究废气的研究环境与能源工程学院环境与能源工程学院北京工业大学博士研究生答辩北京工业大学博士研究生答辩24681012147580859095100净化效率(%)净化效率(%)喷淋量(L/h)喷淋量(L/h)营养液对立式生物滴滤塔影响性能研究营养液对立式生物滴滤塔影响性能研究低喷淋量低喷淋量高喷淋量高喷淋量立式生物滴滤塔净化立式生物滴滤塔净化H2S废气的研究废气的研究环境与能源工程学院环境与能源工程学院北京工业大学博士研究生答辩北京工业大学博士研究生答辩立式生物滴滤塔的去除负荷立式生物滴滤塔的去除负荷0.00.40.81.21.62.00.00.20
29、.40.60.81.01.2去除负荷(g/h)去除负荷(g/h)进口负荷(g/h)进口负荷(g/h)总去除负荷总去除负荷下段去除负荷下段去除负荷上段去除负荷上段去除负荷 05010015020025005010015020025030090%去除负荷去除负荷(g/mg/m3 3/h/h)进口负荷进口负荷(g/mg/m3 3/h/h)去除负荷 去除负荷100%高负荷区高负荷区中负荷区中负荷区低负荷区低负荷区u立式生物滴滤塔能够达到的最佳体积去除负荷为立式生物滴滤塔能够达到的最佳体积去除负荷为 89.15 g(m3h)-1。最大体积去除负荷再最大体积去除负荷再135 g(m3h)-1左右。左右。u
30、 反应器上反应器上、下、下段的去除量分别为段的去除量分别为 0.43 gh-1和和0.63 gh-1。气液分布不均、气液分布不均、上段寡营养上段寡营养立式生物滴滤塔净化立式生物滴滤塔净化H2S废气的研究废气的研究环境与能源工程学院环境与能源工程学院北京工业大学博士研究生答辩北京工业大学博士研究生答辩不同停留时间下的运行效果不同停留时间下的运行效果020406080100120050100150200250300350400450500 进气浓度进气浓度 出气浓度出气浓度净化效率(%)净化效率(%)浓度浓度(mg/mmg/m3 3)时间(d)时间(d)020406080100 净化效率净化效率1
31、0s15s20s30s50s80s立式生物滴滤塔净化立式生物滴滤塔净化H2S废气的研究废气的研究环境与能源工程学院环境与能源工程学院北京工业大学博士研究生答辩北京工业大学博士研究生答辩立式生物滴滤塔的温度分布特性立式生物滴滤塔的温度分布特性0.00.10.20.30.40.523.524.024.525.025.526.0温度()温度()X(m)X(m)C Cinin=300mg m=300mg m-3-3 C Cinin=200mg m=200mg m-3-3 C Cinin=100mg m=100mg m-3-3 C Cinin=50mg m=50mg m-3-3 X：沿进气方向填料层的高
32、度：沿进气方向填料层的高度最高温差2立式生物滴滤塔净化立式生物滴滤塔净化H2S废气的研究废气的研究环境与能源工程学院环境与能源工程学院北京工业大学博士研究生答辩北京工业大学博士研究生答辩压力降压力降1234567405060708090100110120单位压降(Pa/m)单位压降(Pa/m)时间(d)时间(d)0.00.51.01.52.02.53.03.5100120140160单位压降(Pa/m)单位压降(Pa/m)风速(m/min)风速(m/min)运行初期压降随时间变化运行初期压降随时间变化压降随风速的变化压降随风速的变化 但传统的立式生物滴滤塔由于气液逆流但传统的立式生物滴滤塔由于
33、气液逆流接触，存在接触，存在营养液分布不均营养液分布不均的问题，这导致生物滴滤塔存在的问题，这导致生物滴滤塔存在去去除负荷不高，温度分布不均除负荷不高，温度分布不均的问题。的问题。分期布液生物滴滤床净化分期布液生物滴滤床净化H2S废气研究废气研究环境与能源工程学院环境与能源工程学院北京工业大学博士研究生答辩北京工业大学博士研究生答辩1.Na2S；2.H2SO4；3.反应瓶；反应瓶；4.缓冲瓶；缓冲瓶；5.蠕动泵；蠕动泵；6空气压缩机；空气压缩机；7.质量流量计；质量流量计；8.生物滴滤床；生物滴滤床；9.布液装置；布液装置；10.U型液封管；型液封管；11.循循环液槽；环液槽；12.循环泵；循
34、环泵；13.下液管；下液管；14.上液管；上液管；15.分液槽；分液槽；16.抽气风机抽气风机分期布液生物滴滤床净化分期布液生物滴滤床净化H2S废气研究废气研究1废气经渐扩导流区均废气经渐扩导流区均匀进入到填料区，保匀进入到填料区，保证气体分布的均匀性；证气体分布的均匀性；废气与营养液十字流废气与营养液十字流接触交叉分布，减少接触交叉分布，减少了流经高度，了流经高度，二次布二次布液使营养液在纵向分液使营养液在纵向分布均匀，避免不必要布均匀，避免不必要的能耗；的能耗；2填料区由中间缓冲区填料区由中间缓冲区分为前、后两部分，分为前、后两部分，利用时间计时装置分利用时间计时装置分别控制营养液量别控制
35、营养液量，硫，硫化氢气体浓度和营养化氢气体浓度和营养液喷淋量一致液喷淋量一致；3进、出气口可调换位进、出气口可调换位置，置，保证反应器内部保证反应器内部微生物分布的均匀微生物分布的均匀性，性，优胜劣汰掉部分细菌，优胜劣汰掉部分细菌，提高反应器整体性能。提高反应器整体性能。4本装置安置方便灵本装置安置方便灵活，活，可安装在底下，可安装在底下，节省空间并有保温节省空间并有保温作用作用，另外错流式，另外错流式生物滴滤塔压降小，生物滴滤塔压降小，能耗小，便于维修。能耗小，便于维修。分期布液式生物滴滤床特点分期布液式生物滴滤床特点分期布液生物滴滤床净化分期布液生物滴滤床净化H2S废气研究废气研究环境与能
36、源工程学院环境与能源工程学院北京工业大学博士研究生答辩北京工业大学博士研究生答辩挂膜启动挂膜启动0481216050100150200250 进口浓度进口浓度 出口浓度出口浓度 净化效率净化效率时间(d)时间(d)浓度浓度(mg/mmg/m3 3)020406080100效率(%)效率(%)u 采用与立式生物滴滤塔同样的挂膜方法，分期布液生物滴滤床在运行采用与立式生物滴滤塔同样的挂膜方法，分期布液生物滴滤床在运行初期即达到初期即达到90%以上的去除效率。以上的去除效率。01234560100200300400500 H H2 2S出口浓度S出口浓度 H H2 2S出口浓度S出口浓度净化效率(%
37、)净化效率(%)H2S浓度H2S浓度(mg/mmg/m3 3)喷淋量(L/h)喷淋量(L/h)7580859095100 净化效率净化效率 分期布液生物滴滤床净化分期布液生物滴滤床净化H2S废气研究废气研究环境与能源工程学院环境与能源工程学院北京工业大学博士研究生答辩北京工业大学博士研究生答辩营养液对去除营养液对去除性能性能的影响的影响024681012141605101520253035404550 温度温度净化效率(%)净化效率(%)温度()温度()时间(d)时间(d)707580859095100 净化效率净化效率 036912150100200300400500 H H2 2S进口浓度
38、S进口浓度 H H2 2S出口浓度S出口浓度净化效率(%)净化效率(%)H H2 2S浓度S浓度(mg/mmg/m3 3)时间(d)时间(d)9092949698100净化效率净化效率 u最佳营养液喷淋量最佳营养液喷淋量3L/hu营养液温度：营养液温度：2030u营养液更换周期：营养液更换周期：7 d分期布液生物滴滤床净化分期布液生物滴滤床净化H2S废气研究废气研究环境与能源工程学院环境与能源工程学院北京工业大学博士研究生答辩北京工业大学博士研究生答辩生物滴滤床去除负荷生物滴滤床去除负荷0.00.51.01.52.02.53.00.00.20.40.60.81.01.21.41.6去除负荷(g
39、/h)去除负荷(g/h)进口负荷(g/h)进口负荷(g/h)总去除负荷总去除负荷 后段去除负荷后段去除负荷 后段去除负荷后段去除负荷 01002003004000100200300400单位体积去除负荷（g/m单位体积去除负荷（g/m3 3/h）/h）单位体积进口负荷单位体积进口负荷(g/m3/h)去除负荷去除负荷100%90%u生物滴滤塔能够达到的最佳体积去除负荷为生物滴滤塔能够达到的最佳体积去除负荷为171 g(m3h)-1。最高去除负荷为最高去除负荷为216 g(m3h)-1u 反应器反应器前、后前、后段的去除量分别为段的去除量分别为0.74 gh-1和和0.67 gh-1解决液体分布不
40、均的问题解决液体分布不均的问题分期布液生物滴滤床净化分期布液生物滴滤床净化H2S废气研究废气研究环境与能源工程学院环境与能源工程学院北京工业大学博士研究生答辩北京工业大学博士研究生答辩进气负荷对生物滴滤床种群结构的影响进气负荷对生物滴滤床种群结构的影响 SEM表征表征高负荷高负荷低负荷低负荷分期布液生物滴滤床净化分期布液生物滴滤床净化H2S废气研究废气研究环境与能源工程学院环境与能源工程学院北京工业大学博士研究生答辩北京工业大学博士研究生答辩高负荷运行代谢产物分析高负荷运行代谢产物分析陶粒外观陶粒外观AFMH2S(g）H2S(l)S0 SO32-SO42-高负荷状态下，微生物高负荷状态下，微生
41、物不能不能彻底氧化分解彻底氧化分解H2S，导致中间产物，导致中间产物硫累积硫累积，因，因此表现为陶粒表面硫磺的覆盖。此表现为陶粒表面硫磺的覆盖。分期布液生物滴滤床净化分期布液生物滴滤床净化H2S废气研究废气研究环境与能源工程学院环境与能源工程学院北京工业大学博士研究生答辩北京工业大学博士研究生答辩进气负荷对生物滴滤床种群结构的影响进气负荷对生物滴滤床种群结构的影响微生物种类微生物种类稳态稳态高负荷高负荷前段前段后段后段前段前段后段后段细菌细菌2.11084.51075.951085.17108真菌真菌5.11053.971051.281064.7105放线菌放线菌3.91053.241054.
42、21053.56105硫细菌硫细菌4.11078.751064.531074.23107 微生物种群主要由微生物种群主要由细菌、真菌、放线菌细菌、真菌、放线菌组成。组成。稳态运行，稳态运行，前段前段微生物数量远远大于后段，尤其是微生物数量远远大于后段，尤其是硫细菌硫细菌。负荷升高负荷升高时，后段微生物数量增多，时，后段微生物数量增多，硫细菌前后两段大致相近。硫细菌前后两段大致相近。分期布液生物滴滤床净化分期布液生物滴滤床净化H2S废气研究废气研究环境与能源工程学院环境与能源工程学院北京工业大学博士研究生答辩北京工业大学博士研究生答辩生物滴滤床温度分布特性生物滴滤床温度分布特性0.00.10.2
43、0.30.40.523.623.824.024.224.424.624.825.025.225.4温度()温度()X(m)X(m)Cin=300mg m-3 Cin=200mg m-3Cin=100mg m-3 Cin=50mg m-3 最高温差1.6气液错流接触有利于反应器内气液错流接触有利于反应器内温度的均匀分布温度的均匀分布分期布液生物滴滤床净化分期布液生物滴滤床净化H2S废气研究废气研究环境与能源工程学院环境与能源工程学院北京工业大学博士研究生答辩北京工业大学博士研究生答辩系统内营养液系统内营养液pH和和SO42-分析分析01234567010002000300040005000 SO
44、SO4 42-2-pHpHC CSOSO4 42-2-(mg/L)(mg/L)时间(d)时间(d)01234567 pHpH 分期布液生物滴滤床净化分期布液生物滴滤床净化H2S废气研究废气研究环境与能源工程学院环境与能源工程学院北京工业大学博士研究生答辩北京工业大学博士研究生答辩进气方向改变进气方向改变对滴滤床去除效能的影响对滴滤床去除效能的影响02468101214160102030405060708090100效率(%)效率(%)时间(d)时间(d)前段前段 后 段后 段总效率总效率 分期布液生物滴滤床净化分期布液生物滴滤床净化H2S废气研究废气研究环境与能源工程学院环境与能源工程学院北京
45、工业大学博士研究生答辩北京工业大学博士研究生答辩压力降压力降0100200300400500600700800020406080100120140160180压降(Pa)压降(Pa)H H2 2S进气浓度S进气浓度(mg/mmg/m3 3)前段压降前段压降 后段压降后段压降 总压降总压降 实验运行时间大概一年，虽然压降有所上升，但并实验运行时间大概一年，虽然压降有所上升，但并没有出现因生物质积没有出现因生物质积累而堵塞累而堵塞的现象，对的现象，对H2S去除效果依然很好。去除效果依然很好。通过优化反应器布液布气结构，采用分期布液式生物滴滤床通过优化反应器布液布气结构，采用分期布液式生物滴滤床进行
46、了净化进行了净化H2S废气的研究，实验结果证明生物滴滤塔的去除负废气的研究，实验结果证明生物滴滤塔的去除负荷明显提高，温度分布趋于均匀。荷明显提高，温度分布趋于均匀。H2S降解菌的筛选及降解特性研究降解菌的筛选及降解特性研究环境与能源工程学院环境与能源工程学院北京工业大学博士研究生答辩北京工业大学博士研究生答辩滴滤塔滴滤塔菌群结构菌群结构细菌细菌真菌真菌放线菌放线菌中性培养基中性培养基酸性培养基酸性培养基H2S琼脂培养基琼脂培养基GyM 琼脂琼脂培养基培养基高氏一号培养基高氏一号培养基马铃薯培养基马铃薯培养基虎红培养基虎红培养基降解菌筛选的准备降解菌筛选的准备H2S降解菌的筛选及降解特性研究降
47、解菌的筛选及降解特性研究环境与能源工程学院环境与能源工程学院北京工业大学博士研究生答辩北京工业大学博士研究生答辩取样取样富集富集液体培养液体培养多次划线分离多次划线分离菌种筛选步骤菌种筛选步骤菌种保存菌种保存H2S降解菌生理生化特性降解菌生理生化特性菌落直径约为菌落直径约为0.10.3cm，呈圆形，湿润，呈圆形，湿润，菌落呈菌落呈灰白色，表面不透明灰白色，表面不透明、有光泽，边缘隆起、凸面，、有光泽，边缘隆起、凸面，在平板上长出菌落时间为在平板上长出菌落时间为57天天。光学显微镜观察细菌，数量众多，光学显微镜观察细菌，数量众多，能运动。能运动。菌体菌体呈现短杆状。经革兰氏染色后，菌体呈现红色，
48、呈现短杆状。经革兰氏染色后，菌体呈现红色，结果表明此菌为结果表明此菌为革兰氏阴性菌。革兰氏阴性菌。H2S降解菌的筛选及降解特性研究降解菌的筛选及降解特性研究环境与能源工程学院环境与能源工程学院北京工业大学博士研究生答辩北京工业大学博士研究生答辩H2S降解菌的最佳生长条件降解菌的最佳生长条件90100110120130160001700018000190002000021000220002300024000细菌个数(个)细菌个数(个)转速（r/min转速（r/min)2025303540100001250015000175002000022500细菌个数(个)细菌个数(个)温度()温度()5.0
49、5.56.06.57.07.58.018000200002200024000细菌个数(个)细菌个数(个)pHpH u其最适生长温度为其最适生长温度为30 u最适最适pH在在6.07.0之间之间u最佳摇床转速为最佳摇床转速为120 rmin-1。H2S降解菌的筛选及降解特性研究降解菌的筛选及降解特性研究环境与能源工程学院环境与能源工程学院北京工业大学博士研究生答辩北京工业大学博士研究生答辩H2S降解菌产酸特性降解菌产酸特性012345601234567 pHpHC CSOSO4 42-2-(mg/L)(mg/L)pHpH时间(d)时间(d)05001000150020002500 CSO42-H
50、2S降解菌的筛选及降解特性研究降解菌的筛选及降解特性研究环境与能源工程学院环境与能源工程学院北京工业大学博士研究生答辩北京工业大学博士研究生答辩H2S降解菌生长曲线降解菌生长曲线停滞期对数期稳定期衰退期H2S降解菌的筛选及降解特性研究降解菌的筛选及降解特性研究环境与能源工程学院环境与能源工程学院北京工业大学博士研究生答辩北京工业大学博士研究生答辩青霉青霉Penicillium sp.FLC-1头孢霉头孢霉Cephalosporium sp.FLC-2形态特征形态特征气生菌丝呈扫帚状气生菌丝呈扫帚状，顶端长有分，顶端长有分生孢子，分生孢子梗不分枝，生孢子，分生孢子梗不分枝，分生分生孢子呈椭球状，
