除臭工艺介绍(20120924) - 图文

www.masteckcorp.com 生物过滤除臭工艺介绍 上海梅思泰克 生态科技有限公司

目 录

1、生物过滤除臭工艺设计说明 .............................. 3

1）工艺流程基本原理 ................................... 3 2）恶臭成份生物转化的大致机理 ......................... 4

（1）硫化氢转化机理 ............................... 4 （2） 氨气转化机理 ................................ 5 （3）硫醇转化机理 ................................. 5 （4） 胺类转化机理 ................................ 6 （5） 参与降解硫化氢生化反应的微生物 .............. 6 3）系统工艺描述 ....................................... 7 2、生物过滤除臭装置执行德国设计标准 ...................... 8 3、生物过滤除臭工艺的性能特点 ............................ 9 4、BF生物过滤除臭装置构造 ............................... 10 5、生物过滤除臭系统工作原理 ............................. 11

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1、生物过滤除臭工艺设计说明

生物过滤法是一种较新的空气污染控制方法，它利用微生物降解或转化空气中的挥发性有机物以及硫化氢、氨等恶臭物质。首先介绍生物过滤法处理臭气的基本原理，填料种类、湿度、pH、温度等影响生物过滤法性能参数。同时综述了生物过滤法的应用范围以及对传统生物过滤法的改进。

生物过滤法可去除空气中的异（臭）味、挥发性物质VOC和有害物质。具体应用范围包括：去除城市污水处理设施中的臭味、垃圾处理过程中的生产臭气、受污染土壤和地下水中的挥发性物质、粪便处理过程中产生臭气及大风量汽车产低浓度废气如隧道等。生物过滤法可以降解大多数挥发性和半挥发性的烷烃、烯烃和芳烃，这些物质一般具有可生物降解性和水溶性较大的特点。已被试验可用生物过滤法去除的物质包括：氨、一氧化碳、硫化氢、甲烷、甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、乙基己醇、丙烷、异戊烷、己烷、丁醛、丙酮、甲基乙基酮、乙酸丁酯、乙酸酯、二乙胺、三乙胺、二甲基二硫化物、粪臭素、吲哚、甲硫醇、氯甲烷、乙烯、三氯乙烯、四氯乙烯、氮氧化物、二甲硫、噻吩、苯、甲苯、二甲苯、乙苯、苯乙烯等。

1）工艺流程基本原理

图1为臭气生物过滤除臭装置示意图

由图可见，臭气首先经过预处理（加湿器），包括去除颗粒物和调温调湿，然后

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经过气体分布器进入生物过滤床。生物过滤床中填充了有生物活性的介质（简称：生物碳填料）。填料均含有一定的水分，填料内表面生长着各种微生物。当臭气进入过滤床时，臭气中的污染物从气相主体扩散到介质外层的水膜而被介质吸收，同时氧气也由气相进入水膜，最终介质表面所附的微生物消耗氧气而把污染物分解/转化为二氧化碳、水和无机盐类。微生物所需的营养物质则由介质自身供给。

2）恶臭成份生物转化的大致机理

在生物处理过程中，恶臭气体通常作为反应中的能源亦即电子从体，而氧、亚硝酸盐或硝酸盐、硫酸盐和二氧化碳则作为电子受体。好氧处理中氧是电子受体，缺氧过程是利用亚硝酸盐或硝酸盐作为电子受体，而在厌氧过程中电子受体则为硫酸盐或二氧化碳。

恶臭成分与微生物种类的不同，分解代谢的产物也不同。含硫的恶臭物质经微生物分解释放出H2S后，被硫氧化细菌氧化成为硫酸。含氮的有机物质如胺类经氨化作用放出氨气，氨气可被亚硝化细菌氧化为NO2-，再进一步被硝化细菌氧化为NO3-。

（1）硫化氢转化机理

当恶臭气体为硫化氢时，专性的自养型硫氧化菌会在一定条件下将硫化氢氧化成硫酸根，其过程如下：

S2- → SO → S2O32- → S4O62- → S3O62- → SO32- → SO42-

由于该过程是可逆的，许多中间产物并不稳定，其中两种产物占主要部分：单硫和硫酸根，有人据此提出硫化氢两步生物氧化反应过程：

2H2S+O2+自养硫化细菌 → 2H2O+2S+Q

S+3O2+2H2O → 2H2SO4+Q

而若以硫酸根为生物氧化反应最终产物，则反应式为：

H2S+O2+自养硫化细菌+CO2→合成细胞物质+SO42-+H2O

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当恶臭气体为有机硫如甲硫醇时，则首先需要异养型微生物将有关硫转化成硫化氢，然后硫化氢再由自养型微生物氧化成硫酸根。

CH3SH-CH4→H2S→O2+H2O+SO42-

当低负荷运动时，H2S被脱硫菌属几乎全部氧化为SO42-形式，当负荷逐渐增加时，以SO42-的形式存在的量也不断增加。但是负当负荷增加到一定量时，以SO42-形式存在的量又相对减少，大量的单质硫粒子来不及氧化而沉积下来。

（2） 氨气转化机理

由于氨气在水中的溶解度很大，因此当恶臭物质为氨气时，会很快地溶入水中。氨气溶于水后，在有氧条件下，经亚硝酸细菌和硝酸细菌的硝化作用转化为硝酸，在兼性厌氧的条件下，硝酸盐还原细菌将硝酸盐还原为氮气。

氨氮用于合成微生物细胞的反应如下：

CxHyOz+NH3+O2 →细胞物质+CO2+H2O+能量

硝化：NH3+O2 → HNO3+H2O

HNO2+O2 → HNO3+H2O

反硝化：HNO3 → HNO2 → HNO →N2

N2O → N2

亚硝酸菌和硝酸菌都是自养性细菌，从反应中获得所需要的能量进行细胞合成，考虑到细胞合成的反应式为：

22NH4++37O2+4CO2+HCO3-→C5H7NO2+21NO3-+20H2O+42H+

（3）硫醇转化机理

硫醇等一般是含硫有机化合物例如蛋白质，含硫氨基酸等在无机化过程中分解不彻底时的产物。在进一步氧化过程中以硫化氢为最后的产物。分解有机硫化物的微生物的种类很多。一般的氨化微生物，包括许多腐生性细菌，放细菌，真

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菌都有此作用。有机硫化物分解产生的硫化氢则被硫化细菌进一步分解转化为SO4-。以甲硫醇为例，其分解产生硫化氢的反应式如下：

2CH3SH+3O2 → 2CO2+2H2O+2H2S

（4） 胺类转化机理

胺类物质在有氧条件下可以被氧化为有机酸。而有机酸的臭味比胺类轻很多。而且只要提供一定的环境条件，有机酸还可以被进一步氧化分解成二氧化碳和水。

在所发生的生物化学反应过程中由于氧化分解的发生，微生物细胞一方面获得了生长所需要的能量，另一方面获得了细胞增殖所必须的细胞物质，从而维持了细胞的正常生命活动。微生物有其自身的新陈代谢。代谢活动是在酶的催化作用下进行的。只有创造适宜的生存条件，使得酶的机能充分发挥，微生物才能正常生长，才能利用恶臭物质作为生长所需要的能源、碳源和氮源等，因而在生物脱臭法中保持微生物正常的生长环境极为重要。要维持微生物生长的适宜环境，就意味着环境中要有充足的营养物质和溶解氧含量、适当的温度、pH值和含水率等。同时待降解的恶臭物质必须有一定的水溶性和可生物降解性，恶臭气体的温度不能大于50℃，并且不含有抑制微生物生长的有害物质。

（5） 参与降解硫化氢生化反应的微生物

根据对各种含碳化合物同化能力的不同，将可降解气态污染物的微生物分成自养菌、兼养菌、异养茵三类。自养菌有完备的酶系统，可在氧化S、H2S、CH3SH、NH3、Fe等物质的过程中获得生长所需要的能量，其生存所必须的碳由二氧化碳或碳酸根中的碳元素通过卡尔文循环提供。自养菌适于进行无机物转化，生物负荷低。而异养菌则是通过有机物的氧化来获得营养物和能量，适合进行有机物的转化。在适当的营养条件、温度、酸碱度和有氧条件下，此类微生物能较快的完成污染物的降解。

如硫化氢负荷较低，菌种以自养菌属排硫硫杆菌及那不勒硫杆菌为主。

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光能自氧型硫细菌属于进行无氧光合作用的红螺菌属，常见种属有囊硫菌属、八球流菌属、硫螺菌属、夹硫菌属、外硫细菌属等，其典型特征是以硫化氢作为固定的二氧化碳的氢供体，这类微生物一般都是在厌氧、缺氧或微嗜氧以及pH值在中性附近的条件下生长。

化能自养菌微生物包含硫化细菌和硫磺细菌两类。硫磺细菌属于噬纤维菌目的贝日阿托氏菌科和亮发菌科。常见的种属有贝日阿托氏菌属、透明颤菌属、辫硫菌属、亮发菌属和发硫菌属。硫磺细菌能氧化硫化氢成为硫磺颗粒贮存存细胞内。当环境中缺乏硫化氢时，细胞内的硫磺颗粒被继续氧化为最终产物硫酸。硫化细菌归属于硫杆菌属，为革兰氏阴性菌。在氧化H2S，S，S2O32-、SO32-等物质的过程中获取能量，也会形成单质硫，但是与硫磺细菌不同的是形成单质硫是只是积留在细胞体外。

3）系统工艺描述

典型的生物净化空气过程是微生物菌群将污染化合物转化成无害物质： 臭味污染物 + O2 微生物菌群 细胞基质 + CO2 +H2O

由于水是这些微生物生存的自然环境，因此微生物的转化过程取决于气体在过滤床中的停留期间、填料以及气体的相对湿度；本工艺中，水量和PH值是经过调节的，因此可以达到吸收与干化速度的平衡，这样能够获得恒定的湿度，为生物的生长和分布提供了最佳的条件。这种生物过滤床中填充了性能良好的生物碳滤料，生物碳滤料完全可以满足微生物生长所需的N、P、K和微量元素，即使在污染气体中断的条件下，它的作用也不会停止，因此该生物过滤床同样适用于间歇生产的工艺条件。在周末甚至几个星期的休息期间，处理系统可以停止运行。

生物过滤床可以处理臭味化学物质对象：含硫化合物（如硫醇类、硫醚类）、含氮化合物（如氨、胺类、酰胺、吲哚等）卤素及其衍生物（如氯、卤代烃）、烃类（如烷烃、芳香烃等）、含氧化合物（如酚、醛、酮）等，处理效果90-99%

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见表1：生物碳填料中所含营养成分检测数据： 序号 1 2 3 4 5 6 7 检测内容 有机质 全氮 全磷 钾 钠 镁 钙 经验方法 NY525-2002 NY/T53-1987 NY/T88-1988 GB/T13885-2003 GB/T13885-2003 GB/T13885-2003 GB/T13885-2003 检测结果 70.1 0.199 0.094 0.0922 0.00414 0.0839 0.0445 2、生物过滤除臭装置执行德国设计标准

德国标准DIN.VDI3881： 参数 含义 名称 空床 停留时间 表面负荷 体积负荷 去除率 污染物的去除程度 臭气在生物滤床中的 相对停留时间 单位过滤床面积的臭气 V/Q s s 20～30 计算公式 单位 设计标准 Q/A m3/m2h (Ci-Ce)/Ci×% Q/ m2h % 200～300 90～99 发端于德国的生物过滤除臭工艺是一种仿效大自然自净化原理，工艺所用除臭原材料完全取自于原生态自然物质，在国际上被誉为治理恶臭气体污染的绿色环保工

艺，至今，德国的生物过滤除臭工艺已成为世界各地的污水、垃圾、粪便等行业

处理臭味的首选主要工艺。

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3、生物过滤除臭工艺的性能特点

（1）由加湿器和生物过滤优化组合集成的一体化生物过滤污水臭气处理系统，除臭效率高，在任何季节都能满足世界各地最严格的环保要求。 （2）采用自然的方法将污染物分解成CO2和H2O，无二次污染。

（3）既适应连续运行，也适合间歇运行的条件。微生物能够依靠填料中的有机质生长，无须另外投加营养剂。因此停工后再使用启动速度快，周末停机或停工至下周再启动能立即达到很好的处理效果，几小时后就能达到最佳处理效果。停止运行3至4周再启动立即有很好的处理效果，几天内恢复最佳的处理效果。 （4）生物过滤对臭味的缓冲容量大，能自动调节浓度高峰使微生物始终正常工作，耐冲击负荷的能力强。

（5）运行采用全自动控制，非常稳定，无须人工操作。易损部件少，系统维护管理工作非常简单，可以实现无人管理，机器发生故障自动报警。

（6）生物过滤的设备采用一体化集装箱式，便于运输和安装；在增加处理容量时只需添加组件，易于实施；也便于气源分散条件下的分别处理。

（7）精心制作配置的生物碳填料，既保证优异的处理性能，又具有良好的通透性和结构稳定性。过滤形式的生物过滤能耗非常低，在运行半年之后过滤的压力损失也只有200～500Pa。填料寿命长达5-7年。 （8）常温常压条件下运行，操作安全。

（9）主体设备采用玻璃钢制作，耐有机酸腐蚀，使用寿命长。颜色可根据用户需要选用。

（10）配套部件均用防腐材质，如塑料、不锈钢等，确保使用

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4、BF生物过滤除臭装置构造

? BF一体化生物过滤除臭装置知识产权

FB一体化生物过滤除臭装置技术是投标人上海梅思泰克生态科技有限公司的专利产品，专利号：ZL 2010 2 0288982.6，注册商标：MASTECK。 ? 一体化生物过滤除臭系统

臭气首先被送入一体化生物过滤除臭装置前部的加湿器，进入加湿器的气体在填料层中与持续的喷淋水接触，气体中的固体污染物因而被除去，同时气体的温度和湿度也被调节至适宜微生物生长的状态。

然后，经预洗并调温调湿处理后的气体顺势进入生物滤床底部的布气系统，在布气系统的引导下，缓慢地、均匀地进入活性生物滤床中的高效生物碳填料，恶臭污染物质在生物滤床高效生物碳填料中被高活性的微生物降解成无臭的物质。

经生物滤床净化后的气体已完全符合GB14554-93《恶臭污染物排放标准》中厂界标准值中新扩改建二级排放标准，最后以扩散气流的形式离开滤床表面排入大气中。

? 净化空气排放系统

净化后空气排放以通过排放管道有组织排放。排放标准完全达到严格的环保

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要求。

5、生物过滤除臭系统工作原理

? 风机

风机是整个臭味处理系统的动力，是臭味处理系统长期高效稳定运转的关键设备。缘于此，除臭系统采用品牌风机，以保证臭味处理系统始终具有强劲的动力、优异的性能，同时，满足低噪声的环保要求。 ? 加湿器

加湿器 是臭味处理系统的前级装置。引进国外先进技术及在国内技术专利的加湿器由池体、喷淋循环水系统二部分组成。

池体 加湿器的池体用抗紫外玻璃纤维增强聚酯树脂（玻璃钢，又称FRP）制成，以适应户外环境下的紫外线照射。内部支撑用玻璃纤维增强聚酯树脂及聚丙烯制成，填料用聚丙烯制成，因而可长期耐恶臭污染物质的腐蚀而其性能不受影响。

喷淋循环系统 加湿器带有冲洗水池，由循环水泵提供必要的压力和流量以保持持续的喷淋除尘和气体温、湿度的调制作用。

加湿器带有压力显示、温度显示仪表和水泵空转保护装置，以保护装置的长期正常、可靠运行。 ? 生物滤床

生物滤床 是整个生物除臭系统的关键设备。引进国外先进技术及在国内技术专利的生物滤床由池体、内部生物碳填料和布气系统组成。

池体 生物滤床的池体外壳用抗紫外玻璃纤维增强聚酯树脂（玻璃钢，又称FRP）制成，以适应户外环境下的紫外线照射。内部布气系统和滤床支撑用聚丙烯制成，因而可长期耐恶臭污染物质的腐蚀而其性能不受影响。

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生物碳填料 其基材取自于精选的原生态的树木制成的生物碳填料，因而不会对环境造成二次污染，且具有良好的结构稳定性和透气性能，可以保证除臭系统经过长时间的运行后，装置的压力损失基本保持不变（在运行半年之后滤池的压力损失也只有200~500Pa）；精选的原生态的树木制成的生物碳填料性能稳定、除臭效果明确，基材优异的性能是其他各种填料无法比拟的。

容许生长的微生物种类丰富；能为微生物栖息生长提供较大的比表面积；营养成分合理（N、P、K和微量元素）；有好的吸水性，自身无异味，吸附性好，结构均匀，空隙率大；耐老化，运行、养护简单。

而高效生物碳填料上的活性微生物，则是在多达上千套生物过滤成功应用的基础上，经长期不断精选的产物。

先进科技的生物碳填料臭味处理效率明确，湿度保持性好。已经成功地应用于国内污水行业的臭气治理和垃圾处理行业的臭气治理。并且，该生物碳填料目前已完全国产化，用户无填料供应方面的后顾之忧。

布气系统 生物滤床具有完善而良好的用聚丙烯耐腐蚀材料构成的布气系统。在布气系统的引导下，经加湿器处理后的气体被均匀地充满整个滤床底部，然后，缓慢地上升进入活性生物滤床，在经由滤床的上升运动中与微生物实现充分接触而完成除臭过程。

集装箱一体化式生物过滤除臭装置，即可保持滤床适宜的湿度，有利于微生物的生存，又不致因天气原因大量的雨水而导致滤床被水淹。

精心设计的生物过滤除臭装置结构和精选的生物碳填料巧妙地解决了湿润与干化速度之间的平衡问题，使得生物滤床始终保持大致恒定的湿度，为微生物的生长和分布提供了最佳的条件。

这种湿润与干化的平衡即使在恶臭污染气体中断的情况下，仍然能够较好的保持，并不因此而停止或破坏，因此我司提供的BF生物过滤除臭装置也适用于间歇生产的情况。生物过滤除臭装置可以在周末甚至几个星期的休息期间停止运行，而不会影响其再次启用时的除臭效果。

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