多层多菌生物除臭滤塔及其去除恶臭气体的方法

摘要

本发明公开了多层多菌生物除臭滤塔及其去除恶臭气体的方法，涉及特种微生物菌的应用。多层多菌生物除臭滤塔由塔体、多层除臭层(5)、布气头(4)、气泵(2)、水泵(11)、水管(13)、雾化喷水龙头(9)、湿度传感器(8)、微电脑(10)和遮雨棚(15)组成；塔体为柱体，塔体内有多层除臭层(5)，每一层采用不同的基质和不同的菌种，用以去除恶臭气体中不同的恶臭物质，由于菌种分层，功能菌间互不干扰，另外由于除臭层分层，气泵压力的损失减少，使得除臭效率得到大幅度的提高，并持续高效，且不产生二次污染，运行费用低廉。

说明书

技术领域

本发明涉及生物环境工程，更具体涉及特种微生物菌应用。主要是利用特种微生物菌来分解、吸收恶臭气体，将其转化为二氧化碳、水和微生物菌体蛋白质结构，从而达到去除恶臭的目的。

背景技术

恶臭气体是指在气体中含有使人感到十分厌恶和令人非常不愉快的臭气。本发明所称的恶臭气体，主要指含有超过一定浓度的硫化氢、二氧化硫、二氧化氮、氨、三甲胺、苯、甲苯和二甲苯等恶臭物质的气体。

恶臭气体对生态环境有严重的影响。恶臭气体通过硫基、梭基等发臭基团刺激嗅觉细胞，使人感到厌恶和不愉快，会对人们的身体健康造成很大的危害。它可使人的中枢神经产生障碍、引起病变及慢性病，缩短生命，严重的会使人得急性病甚至死亡，因此，如果恶臭气体任意排放，能造成严重的环境污染。另外，恶臭气体会引诱蚊蝇聚集滋生、使得病菌蔓延。

恶臭气体具有污染源众多，污染面广，涉及行业多的特点。例如：污水处理厂、畜禽养殖场、化肥厂、啤酒厂和生物制药厂等生物发酵工厂及居住区蓄粪池等都会产生大量的恶臭气体。

恶臭气体的成分一般较为复杂，人们感觉到的恶臭往往是含有多种恶臭物质的混合臭，即便恶臭物质的浓度较低，甚至低到PPb级的浓度，也会让人感到恶心难受。由于一般恶臭气体的成份比较复杂，且浓度较低，因此，不但分析难度大，其治理也较为困难。

发达国家在20世纪50年代末开始进行恶臭污染治理的研究，积累了一定的理论知识和实践经验。我国在20世纪80年代开展了恶臭污染的调查，并进行了有关测试和标准方面的研究。而对恶臭气体的脱臭技术研究则是从20世纪90年代开始的，现在市场应用的主要是物理和化学方法脱臭，而物理和化学方法脱臭运行成本高同时产生二次污染，至今未有理想的生物脱臭技术及脱臭产品可应用于生产实践中。

生物滤塔除去恶臭气体的原理是将恶臭气体通过引风机引入生物滤塔，可溶性恶臭气体通过塔内基质表面的水膜溶解、不溶性恶臭气体通过基质的表面吸附作用吸附在机制表面，再通过附着在基质上的特种微生物菌对这些恶臭气体进行分解、吸收利用，将恶臭气体分子转化为二氧化碳、水和微生物菌菌体蛋白质结构，从而达到除去恶臭的目的。

发明内容

本发明的目的是：提供一种多层多菌生物除臭滤塔。该生物除臭滤塔为多层结构的柱体，每一层采用不同的基质和不同的菌种，用以去除恶臭气体中不同的恶臭物质，由于菌种分层后，功能菌间互不干扰，除臭效率持续高效，不产生二次污染，且运行费用低廉。

本发明的另一目的是提供用上述生物除臭滤塔去除恶臭气体的方法。该方法主要是通过对塔内湿度的的控制，营造适宜塔内各菌种生长的环境，使得生物除臭滤塔能持续高效地去除进入塔内恶臭气体中的恶臭物质。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

三层多菌生物除臭滤塔由塔体、底层除臭层、中间层除臭层和顶层除臭层、布气头、气泵、水泵、水管、雾化喷水龙头、湿度传感器、微电脑和遮雨棚组成。

塔体为有底无顶的中空柱体，边上开有进气孔和3个测气孔，在距塔体底部20-40厘米处安装平行与底面的布气头，布气头与塔体底部构成气室，进气孔处于气室中，在距布气头20厘米的上方依次安装与底面平行的底层除臭层、中间层除臭层和顶层除臭层；底层除臭层由底层隔离网、菌种与基质的混合物及雾化喷水龙头组成，在底层隔离网上均匀堆放40-80厘米厚的隐藏嗜酸菌Y1 Acidiphiliumcryptum Y1，CCTCC NO：M208049、中间硫杆菌Z1 Thiomonas intermediaZ1，CCTCC NO：M208050和中间硫杆菌Z4 Thiomonas intermedia Z4，CCTCC NO：M208051与基质的混合物，雾化喷水龙头安装在堆放物上方10-30厘米处，上面一层下方的隔离网上；中间层除臭层由中间层隔离网、菌种与基质的混合物及雾化喷水龙头组成，在中间层隔离网上均匀放置40-80厘米厚的嗜碱芽孢杆菌W10 Bacillus pseudofirmasW10，CCTCC NO：M208047、热带假丝酵母菌CCTCC No：AY92045与基质的混合物，雾化喷水龙头安装在堆放物上方10-30厘米处，上面一层下方的隔离网上；顶层除臭层由顶层隔离网、菌种与基质的混合物、猪粪发酵有机肥及雾化喷水龙头组成，在顶层隔离网上均匀堆放5-10厘米厚的人苍白杆菌W19 Ochrobactrum anthropi W19，CCTCCNO：M208048与基质的混合物，在该堆放物上再均匀堆放35-70厘米厚的猪粪发酵有机肥，雾化喷水龙头安装在猪粪发酵有机肥堆放物上方10-30厘米处；在每个隔离网上方20-35厘米处的堆放物中分别安装湿度传感器，每个湿度传感器均与微电脑连接；每个雾化喷水龙头分别经水管与放置在塔体外的水泵连接，水泵的控制开关与微电脑连接；进气孔与气泵连通；塔体上的3个测气孔分别处于布气头与底层除臭层之间、底层除臭层堆放物与中间层隔离网之间，及中间层除臭层堆放物与顶层隔离网之间；遮雨棚安装在塔体顶部的出气口上方，作用是避免基质遭日晒和雨淋。

用多层多菌生物除臭滤塔去除恶臭气体的方法包含下列步骤：

硫化氢、二氧化硫、氨、三甲胺、苯、甲苯和二甲苯等恶臭物质的气体。

1、将臭气源的恶臭气体通过气泵经进气孔进入气室，由于气泵给予的压力，恶臭气体上升，经布气头均匀分布到底层除臭层，恶臭气体的可溶性物质通过底层除臭层的基质表面的水膜溶解，其它恶臭气体通过基质表面的直接吸附作用吸附在基质表面，隐藏嗜酸菌Y1、中间硫杆菌Z1、中间硫杆菌Z4将硫化氢、二氧化硫臭气分子分解、吸收，转化为二氧化碳、水和菌体蛋白质结构；未被分解、吸收的其它气体达到饱和后，会在气泵的压力下进一步上升，经层间间隙到达中间层除臭层，恶臭气体的可溶性物质通过中间层除臭层的基质表面的水膜溶解、其它恶臭气体通过基质表面的直接吸附作用吸附在基质表面，专性嗜碱芽孢杆菌、热带假丝酵母菌将氨和硫化铵等含氮臭气分子分解、吸收，转化为二氧化碳、水和菌体蛋白质结构；未被分解、吸收的其它气体未被分解、吸收的其它气体达到饱和后，在气泵的压力下进一步上升，经层间间隙到达顶层除臭层，恶臭气体的可溶性物质通过顶层除臭层的基质表面的水膜溶解、其它恶臭气体通过基质表面的直接吸附作用吸附在基质表面，人苍白杆菌W19将苯、三甲胺、甲苯、二甲苯等有机臭气分子分解、吸收，转化为二氧化碳、水和菌体蛋白质结构；经过处理的气体由出气口排出，排出的气体可去除90％-99.9％恶臭气体中的恶臭物质。

2、在上述过程中，如果湿度传感器检测到某隔离层上基质的湿度小于40％，湿度传感器8将该信息传送到微电脑，微电脑启动水泵，并打开湿度小于40％基质上方的雾化喷水龙头，水源中的水经水管，由雾化喷水龙头喷洒在基质上；当基质的湿度达到80％时停止喷水，使得各隔离层上基质的湿度始终保持在40％-80％。

本发明的优点是：

1、分层结构科学合理。由于能分解、吸收氮化物、烃类、硫醇类、醇和酚的菌种，如专性嗜碱芽孢杆菌、假丝酵母菌和人苍白杆菌W19等，在有硫化物的环境中，其活性和生长繁育均受到一定的抑制；而其它气体对能分解、吸收硫化物的嗜酸性氧化硫硫杆菌、隐藏嗜酸菌Y1、中间硫杆菌Z1、中间硫杆菌Z4则基本没有影响，因此，首先去除硫化物显得科学合理。

2、由于菌种分层后，功能菌间互不干扰，除臭效率持续高效。

3、由于除臭层分层，气泵压力的损失减少，使得除臭效率得到大幅度的提高。

4、污染处理最大的难题除了技术问题，其实是经济效益问题，本发明另一大优势就是成本低。成本低主要体现在两个方面：a、一次性投资较低，且基质和菌种只要每5年更换一次即可；b、运行费用低，本发明只需气泵运行的少量电费即可，费用只需用化学方法发酵除臭几十分之一。

5、不产生二次污染。

附图说明

图1为多层多菌生物除臭滤塔的结构示意图。

其中：1-臭气源；2-气泵；3-气室；4-布气头；5-除臭层；6-层间间隙；7-测气孔；8-湿度传感器；9-雾化喷水龙头；10-微电脑；11-水泵；12-水源；13-水管；14-出气口；15-遮雨棚。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

实施例一

三层多菌生物除臭滤塔由塔体、底层除臭层5、中间层除臭层5和顶层除臭层5、布气头4、气泵2、水泵11、水管13、雾化喷水龙头9、湿度传感器8、微电脑10和遮雨棚15组成。

塔体为有底无顶的中空柱体，边上开有1个进气孔和3个测气孔7，在距塔体底部20-40厘米处安装平行与底面的布气头4，布气头4与塔体底部构成气室3，进气孔处于气室3中，在距布气头20厘米的上方依次安装与底面平行的底层除臭层5、中间层除臭层5和顶层除臭层5；底层除臭层5由底层隔离网、菌种与基质的混合物及雾化喷水龙头9组成，在底层隔离网上均匀堆放40-80厘米厚的隐藏嗜酸菌Y1 Acidiphilium cryptum Y1，CCTCC NO：M208049、中间硫杆菌Z1Thiomonas intermedia Z1，CCTCC NO：M208050和中间硫杆菌Z4Thiomonas intermedia Z4，CCTCC NO：M208051与基质的混合物，雾化喷水龙头安装在堆放物上方10-30厘米处，上面一层下方的隔离网上；中间层除臭层由中间层隔离网、菌种与基质的混合物及雾化喷水龙头组成，在中间层隔离网上均匀放置40-80厘米厚的嗜碱芽孢杆菌W10 Bacillus pseudofirmas W10，CCTCC NO：M208047、热带假丝酵母菌CCTCC No：AY92045与基质的混合物，雾化喷水龙头安装在堆放物上方10-30厘米处，上面一层下方的隔离网上；顶层除臭层由顶层隔离网、菌种与基质的混合物、猪粪发酵有机肥及雾化喷水龙头组成，在顶层隔离网上均匀堆放5-10厘米厚的人苍白杆菌W19Ochrobactrum anthropi W19，CCTCC NO：M208048与基质的混合物，在该堆放物上再均匀堆放35-70厘米厚的猪粪发酵有机肥，雾化喷水龙头安装在猪粪发酵有机肥堆放物上方10-30厘米处；在每个隔离网上方20-35厘米处的堆放物中分别安装湿度传感器8，每个湿度传感器8均与微电脑10连接；雾化喷水龙头9分别经水管13与放置在塔体外的水泵11连接，水泵11的控制开关与微电脑10连接；进气孔与气泵2连通；塔体上的3个测气孔7分别处于布气头与底层除臭层之间、底层除臭层堆放物与中间层隔离网之间，及中间除臭层堆放物与顶层隔离网之间；遮雨棚15安装在塔体顶部的出气口上方，作用是避免基质遭日晒和雨淋。

当恶臭气体中硫化氢浓度小于25mg/m³，且二氧化硫浓度也小于28mg/m³时，底层除臭层设置一层；当恶臭气体中硫化氢浓度小于50mg/m³，二氧化硫浓度也小于56mg/m³的同时，硫化氢浓度大于25mg/m³，或者二氧化硫浓度大于28mg/m³时，底层除臭层设置两层；当恶臭气体中硫化氢浓度大于50mg/m³，或者二氧化硫浓度大于56mg/m³时，底层除臭层设置三层；当恶臭气体中氨浓度为小于25mg/m³时，中间层除臭层设置一层；当氨浓度为25-50mg/m³时，中间层除臭层设置两层；当氨浓度大50mg/m³时，中间层除臭层设置三层；当三甲胺浓度小于20mg/m³时，顶层除臭层设置一层；当三甲胺浓度为20-40mg/m³时，顶层除臭层设置两层；当三甲胺浓度大于40mg/m³时，顶层除臭层设置三层。因此，多层多菌生物除臭滤塔中的除臭层最少有三层，最多为九层。

为了保证基质的湿度均匀，使得各菌种有一个良好的生长环境，雾化喷水龙头9按照堆放物的面积，平均每平方米安装一个。

上述底层隔离网上的基质可选用刨花；中间层隔离网上的基质可选用刨花和锯末均匀混合，两者的比例为1∶1；顶层隔离网上的基质可选用刨花。

上述隐藏嗜酸菌Y1、中间硫杆菌Z1、中间硫杆菌Z4与刨花的混合物，其混合方法为：每立方米刨花与嗜酸性氧化硫硫杆菌、隐藏嗜酸菌Y1、中间硫杆菌Z1和中间硫杆菌Z4各6升的菌种溶液均匀混合，各菌种溶液中均含有1亿以上个菌/毫升，并加适量的水，使混合物的湿度为40％-80％，最适宜湿度为65％；

上述嗜碱芽孢杆菌、热带假丝酵母菌与刨花及锯末的混合物，其混合方法为：刨花和锯末均匀混合，两者的比例为1∶1，每立方米刨花和锯末的混合物与1亿以上个菌/毫升的6升嗜碱芽孢杆菌、1亿以上个菌/毫升的6升热带假丝酵母菌均匀混合，并加适量的水，使混合物的湿度为40％-80％，最适宜湿度为65％；

上述人苍白杆菌W19与刨花的混合物，其混合方法为：每立方米刨花与1亿以上个菌/毫升的6升苍白杆菌W19均匀混合，并加适量的水，使混合物的湿度为40％-80％，最适宜湿度为65％。

制备中间硫杆菌Z1 Thiomonas intermedia Z1，CCTCC NO：M208050或中间硫杆菌Z4 Thiomonas intermedia Z4，CCTCC NO：M208051为1亿以上个菌/毫升的方法为：

a1、将中间硫杆菌Z1或中间硫杆菌Z4活化；

a2、在每1000毫升水中加入下列物质作为培养液：

Na₂S₂O₃8g，葡萄糖5g，K₂HPO₄2g，KH₂PO₄2g，MgCl₂·6H₂O 0.2g，NH₄Cl 0.4g，FeSO₄·7H₂O 0.01g，

培养液的pH值为4.5-5.5；

a3、在每升培养液中转接入10g活化后的中间硫杆菌Z1或中间硫杆菌Z4；

a4、将转接入菌种的培养液置于温度为28℃，转速为180rpm的摇床中培养一个星期，便可得到1亿以上个菌/毫升的中间硫杆菌Z1或中间硫杆菌Z4。

制备隐藏嗜酸菌Y1 Acidiphilium cryptum Y1，CCTCCNO：M208049为1亿以上个菌/毫升的方法为：

b1、将隐藏嗜酸菌Y1活化；

b2、在每1000毫升水中加入下列物质作为培养液：

(NH₄)₂SO₄3g，KCl 0.1g，K₂HPO₄0.5g，MgSO₄·7H₂O 0.5g，Ca(NO₃)₂0.01g，FeSO₄·7H₂O 44.7g，

培养液的pH值为1.8-2.0；

b3、在每升培养液中转接入10g活化后的隐藏嗜酸菌Y1；

b4、将转接入菌种的培养液置于温度为28℃，转速为180rpm的摇床中培养十天，便可得到1亿以上个菌/毫升的隐藏嗜酸菌Y1。

制备人苍白杆菌W19 Ochrobactrum anthropi W19，CCTCCNO：M208048为1亿以上个菌/毫升的方法为：

c1、将人苍白杆菌W19活化；

c2、在每1000毫升水中加入下列物质作为培养液：

(NH4)₂SO₄0.5g，NaCl 0.3g，FeSO₄·7H₂O，0.03g，K₂HPO₄1g，MgSO₄·7H₂O，0.03g，CaCl₂7.5g；

培养液的pH值为7.0；

c3、在每升培养液中转接入10g活化后的人苍白杆菌W19；

c4、将转接入菌种的培养液置于温度为28℃，转速为180rpm的摇床中培养一个星期，便可得到1亿以上个菌/毫升的人苍白杆菌W19。

制备嗜碱芽孢杆菌W10 Bacillus pseudofirmas W10，CCTCCNO：M208047为1亿以上个菌/毫升的方法为：

d1、将嗜碱芽孢杆菌W10活化；

d2、在每1000毫升水中加入下列物质作为培养液：

NaNO₂1g，MgSO₄·7H₂O 0.03g，MnSO₄·4H₂O 0.01g，K₂HPO₄0.75g，Na₂CO₃1g，NaH₂PO₄0.25g；

d3、在每升培养液中转接入10g活化后的嗜碱芽孢杆菌W10；

d4、将转接入菌种的培养液置于温度为28℃，转速为180rpm的摇床中培养一个星期，便可得到1亿以上个菌/毫升的嗜碱芽孢杆菌W10。

制备热带假丝酵母菌为1亿以上个菌/毫升的方法为：

e1、将热带假丝酵母菌活化；

e2、在每1000毫升水中加入下列物质作为培养液：

酵母膏3.0g，麦芽汁3.0g，琼脂20g，蛋白胨5.0g；

e3、在每升培养液中转接入10g活化后的热带假丝酵母菌；

e4、将转接入菌种的培养液置于温度为28℃，转速为180rpm的摇床中培养一个星期，便可得到1亿以上个菌/毫升的热带假丝酵母菌。

用多层多菌生物除臭滤塔去除恶臭气体的方法包含下列步骤：

f1、将臭气源1的恶臭气体通过气泵2经进气孔进入气室3，由于气泵给予的压力，恶臭气体上升，经布气头4均匀分布到底层除臭层5的基质，恶臭气体的可溶性物质通过基质表面的水膜溶解，其它恶臭气体通过基质表面的直接吸附作用吸附在基质表面，隐藏嗜酸菌Y1、中间硫杆菌Z1、中间硫杆菌Z4将硫化氢、二氧化硫臭气分子分解、吸收，转化为二氧化碳、水和菌体蛋白质结构；未被分解、吸收的其它气体达到饱和后，会在气泵的压力下进一步上升，经层间间隙6到达中间层除臭层5的基质，恶臭气体的可溶性物质通过基质表面的水膜溶解、其它恶臭气体通过基质表面的直接吸附作用吸附在基质5表面，专性嗜碱芽孢杆菌、热带假丝酵母菌将氨和硫化铵等含氮臭气分子分解、吸收，转化为二氧化碳、水和菌体蛋白质结构；未被分解、吸收的其它气体未被分解、吸收的其它气体达到饱和后，在气泵的压力下进一步上升，经层间间隙6到达顶层除臭层的基质，恶臭气体的可溶性物质通过基质表面的水膜溶解、其它恶臭气体通过基质表面的直接吸附作用吸附在基质表面，人苍白杆菌W19将苯、甲苯、二甲苯、二甲胺、三甲胺等有机臭气分子分解、吸收，转化为二氧化碳、水和菌体蛋白质结构；经过处理的气体由出气口14排出，排出的气体可去除90％-99.9％恶臭气体中的恶臭物质。

f2、在上述过程中，如果湿度传感器8检测到某除臭层的基质湿度小于40％，湿度传感器8将该信息传送到微电脑10，微电脑10启动水泵11，并打开湿度小于40％基质上方的雾化喷水龙头9，水源12中的水经水管13，由雾化喷水龙头9喷洒在基质上；当基质5的湿度达到80％时停止喷水，使得各除臭层的基质湿度始终保持在40％-80％。

测气孔7用于抽取气体的样本。