1、目录1引言12研究的方法22.1 可行性研究22.1.1微生物与培养槽条件22.1.2 微生物活性与生物反应器的启用22.1.3实验装置22.2实际过程操作应用研究32.2.1实验装置32.2.2开始动作与实际环境42.3分析方法43.结果与探讨43.1可行性研究43.1.1.微生物生长和VFA降低率在化学反应中的变化43.1.2淹没式FB净化效能53.2探讨操作步骤53.2.1反应器启动63.2.2生物反应器雷动时VFA的浓度63.2.3 生物反应器表现中气流量速率的结果63.2.4反应器压降和长期稳定74.结论7译 文生物滴管处理发臭挥发性脂肪酸摘要本文研究一种新型纤维生物反应器，用于牌被
2、污染的空气中的臭味化合物，却除臭味挥发性脂肪酸(VFA)的实用性，VFA是一种觉的臭味污染物，产生于有机化合物的厌氧降解中，及潜在生物反应器在不同VFA大众载体中的表现。95%以上的VFA去除效率在大众载体高达22.4g/m3/h。第二阶段中，臭味处理程序进入系统的设计及实施阶段。我们采用带有人造综合纤维包介质，调查研究放入VFA浓度物和EBRT时的去除效果，生物反应器的效率达到32 g/m3/h，除了这些，VFA在再流通液体中又开始聚集，这证明了，生物膜并不能分解所有的VFA。虽然VFA在液体联合体聚集，但是去污效果仍达到99%以上。这说明了是生物化学反应，而不是气转液在处理过程中更为有用。
3、除此之外，生物滴滤器在长期操作中更为稳定，需要的压强也比较低和稳定，在四个月的研究中，打包的物质，没有发生堵塞与降解。1引言臭味放出在环境问题中比较常见，它导致周围环境的困扰（不适）。它关系国家与国际社会的利益，特别是在人口稠密的地区，臭味化合物的排放，并不只是关系到公众的健康，也关系到个人的舒适度。臭味化合物，包括酚类，VFA，氨气,硫化氢和硫醇，主要通过各式各样的活动中的有机排泄物的碰厌氧分解。比如说：粪池、堆肥池和污水处理厂。正如前面所提及的气体污染物的危害性在增加，在许多工作不同国家，如：澳大利亚，新西兰，荷兰，美国的工业面临着严格的条约和标准来约束各种活动排放出的污染的空气。为了符合
4、排放标，他们戌并应用了各种各样的污气处理技术，从物理，化学，生物，几方面入手。在这些处理技术里，生物技术从九十年代开始得到极大的关注，因为它们的高效率，投入成本有效性高，稳定性高，可信度高，操作简单，能量消耗最少，二次污染低。生物过滤是最觉的利用生物处理臭味方法。废气通过一个具有生物活性的多孔过滤介质，污染物则通过生物手段被微生物降解。生物过滤器的性能绝大部分是由作为载体的物质的特性所决定的。不同类型的介质曾被用于实验。如，自然的，惰性珠，合成的，或任意两种的混合物。被实验过的介质有：丝状炭,活性炭,聚氯化,聚氨酯泡沫塑料,多孔陶瓷及耐火砖,烧气,泥炭,活树皮和堆肥，过滤器填料不仅仅作为一个自
5、由微生物生长的载体，也提供吸收污染物的地方。被吸收的污染物将用于进一步的生物降解。而吸收点的更新换代取决于微生物活动的反应速率。虽然传统的生物过滤器与泥土和混合肥料混在一起也能够达到有效去除臭味的效果，但是仍有一些操作上的问题经常出现，因为打包的物质材料少孔太紧凑导致阻力太大与易从一部分流失管涌这些生物过滤在长时间工作后，容易堵塞及变得干燥。第2-5年对打包的介质维护而进行的物质材料的更换也占了操作成本很大的一部分。在更换介质时，正常的操作也会被打断。另外，更换介质材料后，新的材料也需要一定时间才能够达到以前的去除效果。而且，传统生物过滤器的体积也限制了他们只能在宽敞的空间里面使用。近年来出现
6、了一种有螺旋缠绕的多孔纤维层物质（材料）的打包基座的新型生物反应器。多孔（90%），表面积大的纤维基座为微生物，生物化学反应提供了一个理想的环境，生长进行这种纤维基座的生物反应器（曾成功地应用于BTE地面污水的处理）本次研究的主要目标是：（1）研究调查纤维基座的生物反应器，对臭味控制的实用性。（2研究）在实际操作条件下（理论参数）的处理效果，其中包括：气流率，内镶浓缩物大小和体积的测量。 （3）优化处理臭味的纤维反应器的设计（结构）2研究的方法2.1 可行性研究2.1.1微生物与培养槽条件从Tai Po污水处理厂（香港）收集来的活性污泥用作第一次培养槽。活性微生物则由3个VFA用震荡烧瓶培养槽
7、选出来。微生物挑选其中使用的介质包括：2.5 g/l的（NH4）SO4, 1g/l的KH2PO4，1g/l的K2HPO4, 1g/l的MgCL2*7H2O，0.5g/l的CaCl2，1g/l酵母菌提取物，6.67g/l。醋酸，丙酸 和6.67g/l的基丁酸。3种VFA用作微生物与一共20g/l的VFA浓缩物的碳源。2.1.2 微生物活性与生物反应器的启用把1ml的活性污泥放入一个装有100ml接着媒介的500ml在的烧瓶中，保持在300C和200rp.三天的生长期过后，反100ml的细胞培养液，注入41ML到搅拌罐中。生长的环境控制在300C及PH值在75到80之间。用VFA作碳源的污泥的生长
8、活性也在此次培养中研究。在微生物生长停止后，在搅拌罐中的培养液在介质以每分钟200ml的速度滴漏。15天后，液体循环不断循环流动直到搅拌罐中的细胞浓缩物趋于稳定（图1）再把三种气态VFA导入生物反应器。2.1.3实验装置实验用的生物过滤系统如图2，这个系统包括了一个圆柱体状的玻璃X子，内直径5cm，高73cm，大小为52*30cm的棉花状X包物质（材料）与同样大小的不锈钢线布螺旋形缠绕在一起。反应器最佳的反应容积是11ml。孔隙度0.9所选的醋酸，丙酸和基丁酸是用作模似臭味实据中的臭味污染物。模拟的臭气是由空气吹入20%（v/v）VFA溶剂产生的，不同的气流量是用于在入口处产生不同的VFA浓缩
9、物图2生物反应器系统：1.压缩的空气。 2.用于可行性研究中的控制总气体流速的流计。3.用于控制VFA浓缩的流量计，4-6.VFA溶剂 7.混合的VFA的污气，8.纤维基座的生物反应器.9-11取样点,分别是气体入口，气体出口， 液体内部反应器。臭味VFA从反应器的底部引入，而处理过的气体从顶部出去。搅拌罐是用于培养选择并作为在微生物停止流动阶段的再渡过容器。在停止流动阶段之后，这个容器就与柱状反应器断开连接。打包的媒介（介质）则放在液体中以维持微生物（细菌）的温度。气体取样点位于反应器的入口与出口，而液体取样器则位于反应器的下方。气体流量范围在1-41/min，同等的EBRT则为15-60s
10、。VFA浓缩物的速度在0.1-0.43g/m3之间波动，而同样的VFA则在5.1-104.2g/m3/h范围内。2.2实际过程操作应用研究2.2.1实验装置这个生物反应器与可行性研究中的那个相似。系统包括了一个丙烯酸（压克力）圆柱形柱状物反应装置，内直径74mm，高120cm纤维打包物质大小为为60*70cm，与同样大小的不锈钢线布，螺旋状地缠绕在一起。反应器的最佳反应容积是31，孔隙度0.95。基丁酸和甲酰酸用来模拟臭味空气中的臭味污染物。气态的VFA从底部引入而处理过的气体从反应器顶部排出。生物反应器在气流与液体流流动反方向作为一个生物滴滤器动作着。瑞系统比可行性研究中的系统多了两个泵与一
11、个再流通容器。再流通液体从打包的基座上面的200m/min的速度滴漏，再从底部流出回到再流通容器中，再流通液体不仅出回到再流通容器中。再流通液体不仅保持为纤维基座保持温度，也为我行我素生长提供养伤。再流通容器也作为一个沉淀用的容器，沉淀那些生物反应器去除的超额生物量。2.2.2开始动作与实际环境本阶段的培养槽选择与反应器启动过程，与可行性研究阶段相似，除了甲酰酸用来代替可行性研究中的醋酸与丙酸，每种酸的浓缩物在实际操作阶段的乃是是10g/l。反应器启动后，气状VFA的引入速度为2到61/min，EBRT则为30s 到90s，浓缩物的速度在0.01g到0.86g/m3 间波动。同样的VFA在3.
12、2至103.2g/m3/h波动。2.3分析方法在气体阶段的VFA的浓缩程度是由装备有HP.FFAP和火焰离子探测器的HP5859气体色析（层离）机决定的。实验中用氮气作载体，流量20ml/min。注射器与探测器的温度分别是280oC和300oC。炉的温度控制80oC到200oC之间，每分钟温度变化不超过20oC。气体探测管在0.125-25ppm与1-100ppm周期性使用。根据Levett的说法，VFA在再流通液体中的浓度必须一定的。液体榈首先用12000rpm离心分离5分钟。之后，没有细胞的样品用尝试50%的H2SO4酸化，然后与diethylether细胞的密谋是波长6m的分光溶解度计决
13、定的。结果显示光学1u等于细胞密度0.685g/h。纤维基座上的生物反应器的压力是压力计测量的。打包的基座的PH值由含10%过滤介质的调匀溶剂的PH值决定的。而过滤介质的温度是由105Co干燥后的减少重量多少来计的。在电子扫描显微镜(SEM)观察纤维打包介质和包裹着的薄膜。样品的周围包裹着一层25nm的金-钯混合物。用电子扫描显微镜放大1000-3000倍观察。3.结果与探讨3.1可行性研究此项研究的目的是调查带来活性污泥中精选出来的微生物的纤维基座反应器在臭味VFA处理中的实用性。同时也研究了培养槽阶段中的微生物生长活性与VFA降解。3.1.1.微生物生长和VFA降低率在化学反应中的变化图1
14、所显示的是微生物在搅拌器中的生长率和VFA浓度在肉汤培养中的变化率。具体的微生物生长率是0.05/h，观察所得的最高细胞浓度是12.6g/h。在条件不变的情况下，微生物在生长率达到100h就停止生长，但加入1g/h的发酵菌后，微生物继续生长。然而，由于VFA的衰竭，细胞又停止生长。在肉汤培养中，乙酸是以0.13g/l/h的挥发性脂肪酸。在48小时以后，乙酸就消失了。相对于乙酸来说，丙酸和丁酸的挥发速度比较慢，他们的速度分别是0.007g/h/l和0.005g/l.h。但乙酸挥发完以后，丙酸和丁酸的挥发速度就迅速增加。总的来说，它们在100小时以后就消失。在实验中，乙酸，丙酸和丁酸的最高挥发率分
15、别是0.30g/l/h，0.05g/l/h，0.06g/l/h。根据上述数据，乙酸在VFA处理过程中是最快消失。3.1.2淹没式FB净化效能图3和表格1所显示的是在生物反应器中承载量的结果。在以下条件中，VFA的份量是22.4g/m3/h，PH值不变，在挥发的气体中和生物反应器的液体中的VFA浓度几乎为零。在这样的条件下，我们也没有发现VFA的堆积。这意味着，在生物反应器里面的微生物能够降解被被引进的VFA。当VFA的份量超过22.49g/m3/h的时候，VFA开始在再流通液体里积聚。在VFA的份量是104.2g/m3/h,里面含有37.2g/m3/h的乙酸，36.6g/m3/h的丙酸和30.
16、4g/m3/h的丁酸，PH值在半稳定的情况下，VFA的降解能力下降为87.8%。具体数据如下，乙酸为94.4%，丙酸85.4%，丁酸82.7%。同时，这三种酸溶于反应器液体里的程度分别为0.54g/l，3.06g/l，3.08g/l。综观上述三种情况，VFA能在乙酸存在的状况下得到理想的降解效果。同时，根据表格上所示，乙酸与其他挥发酸相比，其溶解于液体的程度是最低。这与微生物成长动力学中的理论相符乙酸能够生物降解。3.2探讨操作步骤在该项研究中，反应器根据系统配置和操作的需要而调整设置，从而优化处理气体的能力。在长期的调查研究中，我们不是使用棉料，而使用合成纤维当包装材料。生物滴滤床能够去掉多余的微生物。此次研究中，我
