固废气废微生物过程

15.固废与废气微生物过程

王志平

Microbialprocessinwastesolid&gastreatment固体废弃物的污染现状我国城市每年产垃圾5亿吨；垃圾堆积量达70亿吨，占地80多万亩，且仍以年均4.8%的速度增长；为清理每日产生的垃圾，北京有近2万名环卫工人，上海有近3万名环卫工人；城市污水处理产生的剩余污泥达数千万吨；我国农村每年产垃圾3亿吨，其组成不再是易腐败降解的农作物，而与城市垃圾日益趋同。2023/2/222固废处理基本原则资源化、减量化、无害化固体废物化学成分：有机废物、无机废物形状：固体废物、泥状废物危害状况：有害废物、一般废物来源：工业固废、城市垃圾、农业固废2023/2/223常规固废处置方法有机<20%有机20~80%水<20%富碳2023/2/224一、厌氧消化在人工控制厌氧条件下，利用厌氧微生物将废物中可降解有机质分解转化成甲烷、二氧化碳和其它稳定物质的生物化学处理过程。2023/2/2251.厌氧消化的基本微生物过程①厌氧反应过程中的阶段性②两阶段理论③三阶段理论④四类群理论2023/2/226酸性发酵阶段有机物

水解细菌小分子有机物产酸菌脂肪酸、醇类、H2、CO2产甲烷菌CO2、CH4碱性发酵阶段发酵阶段，又称产酸阶段或酸性发酵阶段；主要功能：水解和酸化，主要产物：脂肪酸、醇类、CO2和H2等；主要的微生物：统称为发酵细菌或产酸细菌；主要特点有：1）生长快，2）适应性（温度、pH等）强。厌氧消化的两阶段理论2023/2/227

水解细菌产酸菌有机物小分子有机物酸性发酵阶段产甲烷菌脂肪酸、醇类、H2、CO2CO2、CH4碱性发酵阶段厌氧消化的两阶段理论l产甲烷阶段，又称碱性发酵阶段；l产甲烷菌利用前一阶段的产物，并将其转化为CH4和CO2；l主要参与微生物统称为产甲烷细菌；l其特点有：1）生长慢；2）对环境条件（温度、pH、抑制物等）非常敏感。2023/2/228有机物厌氧消化的三阶段理论厌氧消化的四类群理论

脂肪酸、醇类12

乙酸H2+CO2同型产乙酸菌IIII发酵性细菌II产氢产乙酸菌IV

产甲烷菌CH4+CO232023/2/229甲烷八叠球菌沼气发酵微生物不产甲烷菌产甲烷菌发酵性细菌产氢、产乙酸菌甲烷螺旋菌甲烷球菌甲烷杆菌2.沼气发酵的相关微生物2023/2/2210两类微生物的相互作用不产甲烷菌为产甲烷菌提供生长和产甲烷所需的基质；产甲烷菌为不产甲烷菌生化反应解除反馈抑制;不产甲烷菌为产甲烷菌创造适宜的厌氧环境;不产甲烷菌为产甲烷菌清除有毒物质;不产甲烷菌与产甲烷菌共同维持适宜的pH.2023/2/2211复杂有机物首先在发酵性细菌产生的胞外酶作用下分解为溶解性小分子有机物；纤维素及淀粉被纤维素酶、淀粉酶水解为葡萄糖；蛋白质被蛋白酶水解为短肽及氨基酸，继而分解成有机酸、氨、醇等；脂类化合物水解为脂肪酸和甘油。发酵微生物的作用2023/2/2212溶解性小分子有机物进入发酵菌(酸化菌)细胞内，在胞内酶作用下分解为挥发性脂肪酸(VFA)，如乙酸、丙酸、丁酸以及乳酸、醇类、二氧化碳、氨、硫化氢等，同时合成细胞物质。在此过程中，溶解性有机物被转化为以挥发性脂肪酸为主的末端产物，因此这一过程也称为酸化，酸化过程是由许多种类的发酵细菌完成的。其中重要的类群有梭状芽孢杆菌(Clostridium)和拟杆菌(Bacteriodes)。产酸微生物的作用2023/2/2213产酸阶段绝大多数是严格厌氧菌，但通常有约1％的兼性厌氧菌生存于厌氧环境中，这些兼性厌氧菌能够起到保护严格厌氧菌，如产甲烷菌免受氧的损害与抑制的作用。发酵酸化阶段的产物丙酸、丁酸、乙醇等，在此阶段经产氢产乙酸菌作用转化为乙酸、氢气和二氧化碳。同型产乙酸菌，利用CO2与H2产乙酸，少量。产乙酸菌的作用2023/2/2214在此阶段，产甲烷菌在二氧化碳存在时，利用氢气生成甲烷；也可以直接利用乙酸生成甲烷，二者的比例一般为3/7。利用乙酸产甲烷的菌有索氏甲烷丝菌(Methanothrixsoehngenii)和巴氏甲烷八叠球菌(Methanosarcinabarkeri)产甲烷菌都是严格厌氧菌，要求生活环境的氧化还原电位在-150～-400mV范围内。产甲烷菌的作用2023/2/2215

主要为CH4,55～70％

CO2,25～40％此外还有总量小于5%的CO、O2、H2、H2S、N2、NH3、碳氢化合物(CmHn)等。通常，沼气中由于含有一点H2S气体，会有臭鸡蛋的气味。沼气的成分2023/2/22163.影响厌氧消化的因素厌氧条件氧化还原电位原料配比C/N20~30:1,P/C1/1000反应温度中温35~38℃,高温50~65℃pH酸碱度6.5~7.5搅拌条件防酸积累、防气包、防过温接种菌种相应于原料促进/抑制剂碱性物质/重金属、氰化物等2023/2/2217资源化效果好，低品味的生物能转化为高品味的沼气；沼液、沼渣可用作农肥、饲料或堆肥化原料；可杀死传染病细菌；反应过程复杂，对温度、pH等环境因素较敏感；气味较大，容易产生H2S、氨气等；厌氧微生物的生长速率低，常规方法的处理效率低，设备体积庞大。4.厌氧消化的特点2023/2/2218二、堆肥(Compost)堆肥处理是指在人工控制下，在一定水分、C/N比和通风/搅拌条件下经微生物作用，实现有机固态废弃物减量化、稳定化的过程。有机质无机物、矿物质+腐殖质+能量微生物堆制处理后的产物中含有丰富的氮、磷营养物质和腐殖质物质，可用于改善土壤故称为堆肥。2023/2/22191.堆肥的微生物作用实质堆肥的实质是微生物通过其胞外、胞内酶转化分解有机质为腐殖质，实现固体垃圾的减量化与稳定化，获得维持自身生命活动所需的能量及营养。堆肥的关键是控制氧化还原反应的进程。由此决定了堆肥过程中所需要关注的要点。2023/2/22202.堆肥的物料特性有机质组成--降解性有机质含量--20~80%

碳/氮、碳/磷比--25~35,75~100水分含量--约40~60%

颗粒粒径--1-2cm2023/2/2221上海市城市生活垃圾构成2023/2/22222023/2/22233.好氧高温堆肥

好氧高温堆肥是由群落结构演替非常迅速的多个微生物群体共同作用而实现的动态过程，在该过程中每个微生物群体都有在相对较短时间内适合自身生长繁殖的环境条件，并且对某一种或某一类特定的有机物质的分解起作用。

单一的细菌、真菌、放线菌群体，无论其活性多高，在加快堆肥化进程中作用都比不上多种微生物群体的共同作用。2023/2/2224真菌：对堆肥物料的分解和稳定起着重要的作用，真菌不仅能分泌胞外酶，水解有机物质，且由于其菌丝的机械穿插作用，能对物料施加一定的物理破坏作用；典型的有麯菌、镰刀菌、青霉菌和酒麯菌。细菌：对物料中易降解的及小分子物质起主导降解作用；部分能耐高温，主要是芽孢杆菌属。放线菌：能耐高温，增殖速率慢，主要在末期占优势。链丝菌、诺卡氏菌和小单孢子菌等

好氧高温堆肥的主导微生物2023/2/2225

某一时刻的温度和可利用的有机物质是决定该时刻堆肥中微生物群落结构的决定因素。堆肥初期，利用易降解有机物质迅速繁殖的微生物占优势；随着温度的升高，嗜热微生物逐渐增多；温度超过60℃后，仅剩下嗜热细菌和放线菌；温度回落后，中温微生物重新定殖，由于可利用的基质有限，其种群并不同于之前的中温微生物。堆肥过程的微生物种群轮替2023/2/2226高温菌—细菌+放线菌中温菌—细菌+真菌耐热真菌温度堆肥过程的微生物种群轮替2023/2/22274.堆肥的物质转化过程驯化阶段—发酵微生物主导易降解有机物中温阶段—产酸微生物主导腐殖质形成高温阶段—嗜热性真菌主导有害微生物杀灭腐熟阶段—可利用基质耗尽微生物消亡2023/2/2228单糖CO2+微生物+腐殖质+能量有机酸碳素化合物水解氧化氧化纤维素分解至少需要三组水解酶的协同作用：纤维素内切酶+端解酶+纤维二糖酶堆肥过程的碳素变化氧化氧化2023/2/2229堆肥过程的碳素变化2023/2/2230小麦秸秆加硝铵的堆肥2023/2/2231失重主要源自纤维素半纤维素的降解；前5天，每天失重2.66%，随后30天每天1.3%；可溶性组份变化较小，表明分解的糖与糖苷可被其他高分子分解物所弥补；木质素相对含量甚至上升，表明其基本不被降解。小麦秸秆加硝铵的堆肥2023/2/2232氨氮硝态氮+微生物+腐殖质+能量硝态氮含氮化合物氨化氧化反硝化氮气堆肥过程的氮素变化2023/2/2233堆肥过程的氮素变化2023/2/2234堆肥过程的腐殖质形成对苯二酚氧化酶2023/2/2235堆肥中的木质素及纤维素由于分子结构较复杂，较难被微生物利用，是形成腐殖质的主要来源；在微生物作用下，木质素的侧链氧化生成木质素类衍生物，构成了腐殖质的核心和骨架；由微生物水解产生的小分子有机酸、氨基酸、核酸等在局部高温及高浓度条件下聚合形成了腐殖质。堆肥过程的腐殖质形成途径2023/2/2236腐殖质并非单一的有机化合物，而是在组成、结构及性质上既有共性又有差别的一系列有机化合物的混合物，其中以富里酸(Fulvicacid)与胡敏酸(Humicacid)为主；腐殖质在土壤中可以呈游离的腐殖酸和腐殖酸盐类状态存在，也可以呈凝胶状与矿质粘粒紧密结合，成为重要的胶体物质；溶解态腐殖质主要通过络合作用与金属离子结合，而固态的则通过物理化学吸附作用固定金属离子。腐殖质的组成2023/2/2237胡敏酸是一类能溶于碱溶液而被酸溶液所沉淀的腐殖质物质，其分子量比富里酸大，约为400~100000Da；分子结构中含芳香环、杂环及多环化合物，构成网状结构，边缘的官能团决定了其酸度、吸收交换容量及形成有机-无机复合物的能力；胡敏酸比富里酸的酸度小，吸收容量较高，它的一价盐类溶于水，二价和三价盐类不溶于水，这对土壤养分的保持及土壤结构的形成都具有意义。腐殖质的组成—胡敏酸2023/2/2238胡敏酸的一般结构2023/2/2239富里酸是一类既溶于碱溶液又溶于酸溶液的腐殖质物质，其分子量比胡敏酸小；在结构方面其所含的芳香核较胡敏酸小，聚合度小，酚羟基及甲氧基较多；富里酸呈强酸性，移动性大，吸收性比胡敏酸低，它的一价、二价、三价盐类均溶于水，因此富里酸对促进矿物的分解和养分的释放具有重要作用。腐殖质的组成—富里酸2023/2/2240Buffle富里酸的三维结构2023/2/22415.堆肥过程涉及的主要酶主要酶种类有机物降解中的作用水解酶类

(hydrolases)催化底物发生水解反应氧化还原酶类

(oxido-reduclases)催化底物进行氧化还原反应转移酶类(transferases)催化某些基团的转移或交换异构酶类(isomerases)催化各同分异构体的相互转化裂解酶类(lyases)催化分解碳碳、碳氮、硫硫键2023/2/2242堆肥过程中有机物的生物降解一般属于氧化脱氢过程，故过氧化氢酶酶活性表明了微生物利用有机质的速率变化；纤维素酶是多糖类有机物(糖、淀粉、纤维素、半纤维素)水解的关键酶；磷酸酶是物料中有机磷矿化的主要生物酶，其活性表明物料稳定化的趋势；脲酶是有机胺水解形成无机氨的关键酶。堆肥过程中酶活性的变化2023/2/2243脲酶：以脲素为基质进行酶促反应,测定生成的氨量来表示脲酶活性，活性单位g[NH4]g-1h-1;过氧化氢酶：在酸性条件下用0.1mol

L-1高锰酸钾滴定干堆肥中的过氧化氢,用反应前后高锰酸钾消耗量表示过氧化氢酶活性,活性单位为mmol

g-1;转化酶：以蔗糖为底物,经转化酶水解后生成还原糖,然后采用3,5-二硝基水杨酸比色法进行测定,活性单位mg(葡萄糖)·g-1·24h-1;纤维素酶：DNS法,即用羧甲基纤维素钠盐作底物,经纤维素酶水解后生成还原糖,再用3,5-二硝基水杨酸法测定还原糖含量,纤维素酶活性的单位是μg·min-1相关酶活性的测定2023/2/2244

凡能提高酶活性的物质，都称为激活剂(1)无机离子：金属离子(K+Na+Mg2+Zn2+Fe2+Ca2+)、阴离子(Cl-Br-)、氢离子(2)简单有机分子：某些还原剂、乙二胺四乙酸（EDTA）(3)具有蛋白质性质的大分子物质主要是激活酶原无活性的酶原有活性的酶激活作用激活剂对酶反应速度的影响2023/2/2245影响酶反应速度的抑制剂有机磷化合物——与丝氨酸上的-OH结合有机汞、有机砷化合物——与巯基-SH结合氰化物、硫化物和CO——与活性金属离子络合重金属离子——与–SH、-NH2、-COOH结合或替代活性中心金属离子卤代烃烷化剂——取代–SH、-NH2、-OH抗生素——产物抑制2023/2/2246牛粪堆肥中指标酶活性的变化2023/2/22476.有机质腐质化程度腐质化指数：HI=HA/FA>1.4腐质化率：HR=HA/(FA+NHF)>1.0胡敏酸百分含量：HP=HA*100/HS腐质化度：DH%=(CHA|FA/TEC)*1002023/2/2248pH值呈弱碱性，8~9；挥发性固体含量，即有机质<65%；水溶性碳/总氮(WSC/TN)<0.3；水溶性碳/有机氮(WSC/N-org)≈5~6；阳离子交换量(CEC)≈41~123emol/kg，且CEC/TOC≈3.5~4；水溶性有机酸<2.2g/L；溶解性糖>0.1化学评价指标2023/2/2249三

维

荧

光

光

谱

检

测胡敏酸富里酸2023/2/22502023/2/2251TypicalCompostCharacteristicsParameterTypicalRangeImportancepH5.0–8.5OptimumplanthealthSolubleSalts1–10dS(mmhos/cm)PhytotoxicityNutrientsN(0.5-2.5%),P(0.2-2.0%),K(0.3-1.5%)PlantVitalityNeedforfertilizersWaterHoldingCapacity75-200%dryweightbasisIrrigationrequirementsBulkDensity700-1200lbs/yd3Handling/TransportationMoistureContent30–60%Handling/TransportationOrganicMatter30–70%ApplicationRatesParticleSize<1”screensizePorosityTraceElements40CFR503RegsToxicityStabilityStable–HighlyStablePhytotoxicity2023/2/2252粪便输送垃圾发酵仓熟料振动筛细料通风磁选农肥粗料分拣利用浸滤液集水井冲洗水调节池初沉池污泥曝气池竖流池污泥回用池上海市城市垃圾堆肥发酵系统工艺流程2023/2/2253城市生活垃圾贮料池抓吊废铁滚筒筛人工分选粗大无机物去填埋混合滚筒污水池风机出料机二次发酵出料机风机一次发酵振动给料机散装堆肥装袋机填埋出售滚筒筛杭州市垃圾堆肥厂工艺流程图2023/2/2254三、卫生填埋(Landfill)卫生填埋是世界上常用的处理垃圾量最大的4种方法之一。美国用这种处理的垃圾占总量68％，欧洲一般在50％～85％，但卫生填埋场的渗出液容易污染周围土地和水体。我国每年生成的城市生活垃圾约为5亿吨，其中约三分之二的垃圾是可以回收利用的，但实际中除少部分金属、塑料及废纸被零散回收外，其它90%以上实行卫生填埋。2023/2/2255好氧填埋：填埋垃圾体内布设通风管网，以鼓风机提供空气，加速垃圾分解；由于通风加速了蒸发，减少了渗滤液，仅需简单的防渗处理；准好氧填埋：与好氧类似，供氧量少，能耗少一些；厌氧填埋：填埋体无需通风供氧管网，但需要高防渗，渗滤液收集及填埋气收集体系，电耗少，投资运行费用少，能产能。1.卫生填埋工艺2023/2/2256厌氧卫生填埋场检测探头集气井防渗系统填埋单元工作面/面覆土输气管填埋气发电厂渗滤液处理厂2023/2/2257

与厌氧消化基本一致，差别在于填埋处理的物料含水量低，处于非连续相且缺少搅拌，反应的局部性更容易导致酸、气积累；而由于填埋垃圾的复杂性，其酸浸过程导致重金属离子的溶出增多。2.厌氧填埋的微生物过程2023/2/2258I好氧阶段II缺氧阶段III厌氧阶段IV成熟阶段厌氧填埋场稳定进程2023/2/2259好氧阶段，好氧氧化—温度急剧上升；缺氧阶段，硫酸硝酸盐还原—ORP下降；厌氧不产甲烷段，固相垃圾水解—酸积累；厌氧加速产甲烷段，有机酸利用阶段；厌氧减速产甲烷段，有机酸消耗阶段；好氧成熟阶段，大气重新进入垃圾填埋体。各阶段的转化2023/2/22603.填埋场渗滤液垃圾填埋场渗滤液是指垃圾在堆放和填埋过程中由于发酵和降水的冲刷、地表水和地下水浸泡而滤出的污水；垃圾渗滤液是一种污染性很强的高浓度有机废水，含有多种毒性物质与致癌物质，若不能妥善处理而直接进入环境，将对环境造成严重污染；渗滤液处理是世界上公认的难题。

2023/2/2261垃圾本身含有大量的可溶性有机物、无机物在雨水、地表水或地下水的浸入过程中溶解而进入渗滤液;垃圾通过生物、化学、物理等作用产生的可溶性物质进入渗滤液;覆盖和周围的土壤中进入渗滤液的可溶性物质。渗滤液的来源2023/2/2262调整期：出水COD较低过渡期：可生化性较好产酸期：可生化性最好产甲烷期：可生化性较差成熟期：可生化性极差年轻填埋场的渗滤液，pH值低、BOD高、COD高，BOD/COD高；而较老的填埋场其渗滤液有较低BOD、COD值，低BOD/COD值，高氨氮浓度，pH通常为7.5左右渗滤液随填埋时间的变化2023/2/2263有机物浓度高，种类多；氨氮含量高；溶解性盐污染重；微生物营养元素比例失调；可生化性差；水质水量随季节波动大COD、BOD及可生化性随填埋时间的增长而下降。渗滤液的基本特点2023/2/2264渗滤液的基本构成2023/2/2265四、废气生物处理基本原理：利用微生物的生命活动过程把废气中的气态污染物转化成少害甚至无害的物质。特点：不需要再生过程和其它高级处理，与其它净化法相比，其处理设备简单，费用也低，并可以达到无害化的目的。缺点：不能回收污染物质，适用于污染物浓度很低的情况；废气的组分较单一，需添加营养以满足微生物营养要求。2023/2/22661.适用于生物处理的废气种类氨、硫化氢、挥发性有机物(VOCs)等；挥发性有机物是指常温常压下沸点低于260℃，蒸气压大于71Pa的液体或固体有机化合物；其主要成分为烃类、卤代烃、氮烃、含氧烃、硫烃及低沸点的多环芳香烃等，常温下易挥发；主要来源于养殖厂、化工厂、垃圾处理厂、农产品加工厂等。2023/2/226719种恶臭物质的理化性状

2023/2/2268恶臭物质的嗅觉阀值/×10-9

2023/2/2269恶臭强度

恶臭强度是指恶臭对人嗅觉的刺激程度。2023/2/2270H2S具有急毒性多数VOCs有毒、有恶臭，部分有致癌性；光化学烟雾，刺激人眼睛与呼吸系统破坏臭氧层废气的危害2023/2/22712CH3-S-CH3(DMS)CH3-S-S-CH3(DMDS)2CH3SH(MN)2H2S2H2SO42HCHO2HCOOH2CO22NADH+2H+2NAD+2O22H2O2H2O2NAD+2NADH+H+2NAD+2NADH+H+2H2O2O22H2O22H2O+O2NADH-stimulatedDMSoxidaseNADH-stimulatedDMDSreductaseCatalaseMToxidase,producingH2SandH2O2NAD-specificformaldehydedehydrogenaseNAD-specificformatedehydrogenaseSulfide-oxidizingsystem典型污染物二甲基硫醚的转化2023/2/2272生丝微菌属对DMSO代谢的结果是产生H2S04和C02，而其中间代谢产物HCHO经丝氨酸途径同化、合成细胞物质。黄单胞菌属(Xanthomonassp．)DY44对硫的代谢独特，它氧化H2S和甲硫醇(MM)不形成S0或S042-，而是形成类似于元素硫的聚合物。食酸假单胞菌(Pseudomonasacidoyorance)只氧化DMS为DMSO就不再继续氧化。二甲基硫醚的微生物转化2023/2/2273硫杆菌属(Thiobacillus)既能氧化上述恶臭硫化物，也能氧化SO,S2032-和S4062-排硫硫杆菌E6菌株氧化DMDS为H2S04和CO2；硫杆菌属ASN-1菌株氧化DMS，能利用N02-和NO3-作最终电子受体，依靠钴胺酰胺(X)(甲基携带剂)引发的甲基转移反应而将其氧化为HCOOH和H2S二甲基硫醚的微生物转化2023/2/2274氧化恶臭硫化物的细菌2023/2/2275

废气生物净化过程的实质是利用微生物的代谢作用将废气分解为稳定无害的无机物。由于这一过程在气相中很难进行，废气必须首先经历由气相转移到液相或固相表面液膜中的传质过程，然后污染物才能被固相载体表面固定的微生物吸附降解。其实质是附着在多孔、潮湿介质上的活性微生物以废气中组分作为其生命活动的能源或养分,转化为简单的无机物(CO2、H2O、NO3-、SO42-)或细胞组成物质。2.生物处理废气的过程解析2023/2/2276气相主体气膜液膜微生物相界面废气液膜传质2023/2/2277生物处理工艺的适用性2023/2/2278废气生物处理的经济性(投资)2023/2/2279废气生物处理的经济性(运行)2023/2/2280

微生物对各类污染物均有较强、较快的适应性，并可将其作为代谢底物降解、转化。同常规的有机废气处理技术相比，生物技术具有效果好、投资及运行费用低、安全性好、无二次污染、易于管理等优点，尤其在处理低浓度(<3mg/L)、生物降解性好的有机废气时更显其优越性。

废气生物处理的优势2023/2/22813.废气生物处理的基本工艺

按微生物在废气处理过程中存在的形式不同可将处理工艺分为附着生长系统和悬浮生长系统。附着生长系统中微生物是附着在固体介质上，废气通过固定床时被吸附、吸收，最终被微生物所降解，典型的方式是生物过滤法。悬浮生长系统中微生物存在于液体中，废气通过传质进入液相中，从而被微生物降解，典型的方式是生物吸收法。同时具有两种生长系统特性的典型的方式是生物滴滤法。

2023/2/2282基本过程：废气穿过潮湿的多孔材料填充层；其中的污染物被多孔材料表面的水膜吸附；固定于多孔材料表面的微生物持续利用这些吸附的污染分子。

AirwithH2SCleanairPackingMaterialSupportingBiofilmBiologicalReactionWaterwithnutrientsWaterwithoxidationproducts(1)生物过滤法2023/2/2283优势：运行费用低，无需添加化学品缺点：气流与浓度变化可能引起穿透占地面积较大要求：稳定的废气流，稳定的负荷，潮湿温暖的气流，需要有驯化期。生物过滤法的特点2023/2/2284

生物滤床的介质需要有较大的比表面积，较低的堆积密度，较高的机械强度及良好的持水性。传统介质：泥炭、木屑、稻草、堆肥材料工程介质：珍珠岩、陶粒、活性碳、聚合物生物过滤床的介质2023/2/2285生物过滤床简图2023/2/2286IntermittentRinseWaterFeed2023/2/2287Schematicdiagramsofabove-groundclosedbiofilter2023/2/2288Schematicdiagramsofbelow-groundopenbiofilter2023/2/2289

污染物:BTEX,NH3,Trirmethylamine,Ethanol,Organicacids,etc.

污染源:工业污染源

主要微生物:Pseudomonas,Bacillus,etc.

条件要求：充足的水和空气

微生物代谢类型：Aerobicmetabolism

温度:15-40ºC,pH:6-8

代谢产物:CO2,H2O,Biomass典型Biofilter1—普通Biofilters2023/2/2290污染物:H2S污染源:工业,废水收集处理厂、养殖场主导微生物:Thiobacillusthiooxidans,Thiobacillusspp.温度:15-40ºCPH:1-3,要求条件：Abundantwaterandoxygen微生物代谢类型：Aerobicmetabolism代谢产物:H2SO4典型Biofilter2—酸性Biofilters2023/2/2291污染物:VOCs,Odourousmaterials主导微生物:Filamentousfungi要求条件：Degradationofpollutantsatlowwateractivitiesbelow0.61微生物代谢类型：Aerobicmetabolism

应用对象:Tounlene,Ethylbenzene,o-Xylene典型Biofilter3—半干式Biofilters2023/2/2292主导微生物：ThermophilicMicroorganisms温度:45-60ºC优点:Higherdegradationrate；Moreeconomicaltreatmentprocesses缺点:Fastdecompositionofdegradablesupportmedia；Reductionofthesolubilityofpollutants应用:Deshussesetal.(1997):ethylacetate,45-50ºCvanGroenestijn.(1995):ethanol,50-70ºC

典型Biofilter4—高温Biofilters2023/2/2293主导微生物:Nitrobacter:NitricoxideNitrite

NitrateDenitrifyingbacteria:NON2代谢类型：Aerobic/AnaerobicProcesses应用:Apeletal.(1995):Anaerobicremovalofnitrogen

oxidesfromcombustiongasesusingdenitrifying

bacteria(NON2inthickbiofilm)

Biosaint(1999):Removalofammoniausing

Nitrobacter:95-98%removalat50-1000ppmv典型Biofilter5—高温Biofilters2023/2/2294Growthsubstrate(CH4,toluene,phenol,etc.)M.O.三氯乙烯(TCE)

CO2,H2OBiomassMicroorganism:noenergyorotherbenefitsfromdegradingcosubstratefortuitouslydegradeunrelatedcompounds(similarshapetotheactivesiteoftheenzyme)典型Biofilter6—共代谢Biofilters2023/2/2295ParameterBiofilterlayerheightBiofilterareaWasteairflowBiofiltersurfaceloadingBedvoidvolumeMeaneffectivegasresidencetimepressuredroppermeterofbedheightInletpollutantand/orodorconcentrationOperat