生物过滤器处理畜禽业中恶臭气体的研究

摘要

随着我国规模化、集约化畜牧业的发展，畜禽生产中产生的恶臭气体对环境的污染不断加剧，不仅严重影响着家畜（禽）的健康和生产性能的发挥，而且对人类的健康也造成极大的威胁，已被认为是仅次于噪声污染的六大公害之一。生物过滤法是应用最为广泛也比较经济，投资少、能耗低、效率高的除臭方法。 本试验以H2S和NH3来模拟畜禽舍排放的主要恶臭气体，用富含细菌和真菌的堆肥、珍珠岩、蚯蚓粪（部分活蚯蚓）和锯末作为生物过滤器填料，对处理过程的参数变化和处理效果进行了研究。生物过滤器是由直径36cm、高120cm的PVC管制成，为避免填料因重力作用压实，每个处理器分隔成通气但分离的三层。根据填料的组成成分差异，试验设计了4个处理，处理A作为对照，填料为“堆肥+锯末”；处理B填料为“堆肥+锯末+珍珠岩”；处理C填料为“堆肥+锯末+蚯蚓粪”；处理D填料为“锯末+珍珠岩+蚯蚓粪”。试验考察了进气H2S和NH3的容积负荷、填料组成、填料的湿度和填料的pH对去除效果的影响。经过试验得出如下几个结论： （1）该生物过滤器在试验期间运行稳定，加湿、布气装置的运行效果均达到设计要求，使填料保持合适的湿度，在运行期间通气顺畅。 （2）试验测得H2S和NH3的进气浓度分别为7．13mg/m3～19．98mg/m3和12．67mg/m3～14．35mg/m3，经生物过滤器处理，去除效果稳定后，A排出气体中的H2S和NH3浓度分别在1．91mg/m3和3．31mg/m3以下：B排出气体中的H2S和NH3浓度分别在0．85mg/m3和3．27mg/m3以下；C排出气体中的H2S达到100％去除，排出气体中NH3的浓度在0．93mg/m3以下：D排出气体中的H2S和NH3浓度分别在0．21mg/m3和1．62mg/m3以下：A和B排出气体中NH3的浓度达到三级排放标准，C和D排出气体中NH3的浓度达到二级排放标准；A和B排出气体中H2S的浓度未达到排放标准，D排出气体中H2S的浓度达到三级排放标准，C排出气体中H2S的浓度达到一级排放标准。 （3）生物过滤器填料的微生物数量丰富，其中C中细菌数高达（2．23～3．26）×1010cfu/g，真菌数达到（2．00～3．08）×105cfu/g。 （4）随着生物过滤器高度的增加，臭气的排除率也随着增加。在110cm高度时H2S排除率达95．23％以上，NH3排除率达91．23％以上。 （5）在生物过滤器填料中各种形态氮和硫的分布是不均匀的。NH4+-N由下向上递减；而NO3——N起初是下部高于上部，但随着运行时间的延长，在反应器内部微生物降解NH3，使N转化成NO3——N的量越来越多，上部的NO3——N高于下部。S2——S同NH4+-N变化趋势相同，由下向上递减，而SO42——S起初是下部高于上部，随着运行时间的延长，微生物降解H2S，使S转化成SO42——S形式存在，上部的SO42——S高于下部。说明在生物过滤器内部微生物是分层生长的，不同的微生物占有不同的空间位置，所降解的臭气成分不一样，所以填料中各成分的含量变化也不一样。 （6）在该生物除臭系统中，只有C有存活的蚯蚓，其余3个处理均没有存活的蚯蚓，说明用活性蚯蚓粪、堆肥和锯末混合填料是很好的生物过滤器填料。 试验结果表明，本试验设计的多层生物过滤器，用蚯蚓粪并接种细菌和真菌微生物作为填料，能够很好的排除H2S和NH3，能够使畜禽舍内臭气的排放量减少。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 综述

1.1 生物过滤器

1.1.1 生物过滤器概念

1.1.2 生物过滤器的技术原理及反应过程

1.1.3 影响反应器性能的因素

1.2 生物过滤器理论研究

1.3 畜牧业恶臭的危害

1.4 国内外应用现状

1.5 研究的主要内容和目的意义

1.5.1 本研究的主要内容和目的

1.5.2 本研究的意义

2 试验材料和方法

2.1 材料

2.1.1 试验原料与场地

2.1.2 培养基

2.1.3 主要仪器设备

2.1.4 有关试剂和溶液的配制

2.2 方法

2.2.1 生物过滤器的设计计算方法

2.2.2 试验装置

2.2.3 接种菌株

2.2.4 挂膜启动

2.2.5 试验运行参数

2.2.6 试验处理

2.2.7 样品的采集与处理

2.2.8 监测指标与分析方法

3 试验结果与分析

3.1 NH3 和H2S的去除效果

3.1.1 容积负荷对NH3 和H2S去除率的影响

3.1.2 柱高对NH3 和H2S去除率的影响

3.1.3 填料的湿度对NH3和H2S去除率的影响

3.2 生物过滤器中填料组成成分变化

3.3 生物过滤器填料pH变化

3.4 生物过滤器内微生物数量的变化

3.5 蚯蚓数量的变化

4 讨论

4.1 NH3和H2S的去除效果

4.2 填料组成

4.3 pH

4.4 微生物数量

4.5 蚯蚓

4.6 创新点

5 结论

附录

参考文献

致 谢