论文摘要
畜牧养殖业的快速发展在满足人民生活需求方面提供极大便利的同时,其造成周围臭气污染的治理也是刻不容缓,而生物法具有设备简单、造价运行费用低、条件易控、脱除率高等特点,而成为国内外恶臭防治研究的热点。本实验选取养殖场恶臭气体中的主要致臭物质氨气和硫化氢作为研究对象,选用生物陶粒填料、多面空心小球及鲍尔环按一定比例混合作为填料,利用一套自制的生物滴滤塔装置,分别考察了反应器启动阶段的影响因素、及生物滴滤塔运行阶段影响生物降解氨气和硫化氢的各种因素,同时对生物滴滤塔降解氨气和硫化氢的动力学和机理进行了探讨,得到的结果与结论如下：（1）本实验选取总氮转化率和二价硫转化率作为衡量生物法降解NH3和H2S能力的指标,比传统的只以去除率作为衡量生物法降解NH3和H2S能力的指标更准确,更能反应生物降解NH3和H2S的机理。（2）生物滴滤塔降解含NH3和H2S臭气的最佳反应器启动条件为：营养液喷淋量60 ml/min,反应温度25℃、进气量0.20 m3/h初始pH值7.0,进口NH3浓度200 mg/m3, H2S浓度70 mg/m3,此时,二者质量比为2-3,采用快速排泥-直流通气法进行挂膜,11天后反应器启动成功,NH3和H2S去除率都在95%以上,TN和S2.转化率也在90%以上。在反应温度25℃时,氨气和硫化氢去除率都在95%以上,TN和S2-转化率分别达到68%和100%,与其他温度下相比较,此温度下两种微生物降解氨气和硫化氢的效果最好。在营养液喷淋量60 ml/min时,氨气和硫化氢去除率都达到了100%,TN和S2-转化率分别达到80%和100%,整个系统中两种脱臭微生物生长情况较好。当进气量0.2 m3/h时,即气体停留时间为54s,NH3去除率最终稳定到99.5%,TN转化率最终也稳定在100%,H2S去除率最终也稳定在100%,S2。转化率也保持在92.85%以上。在初始pH值7.0时,氨气和硫化氢的去除率都分别稳定在98.5%和100%,TN转化率也达到95%以上,S2-转化率达到100%。（3）进口NH3浓度为200 mg/m3的条件下,考察H2S浓度为70 mg/m3、150 mg/m3、300 mg/m3三种浓度时对NH3去除率的影响,结果表明,随着H2S进口浓度的增加,氨氮转化率、硝酸盐氮转化率和总氮转化率都还是有所下降。在H2S进气质量浓度在70 mg/m3时,NH3去除率随时间变化大部分时候保持在98%和99.5%之间,总氮转化率达到95%以上。同样条件下,在H2S进口气体浓度为70 mg/m3,进口NH3浓度分别取200 mg/m3、300 mg/m3、400 mg/m3,考察三种NH3进气浓度下H2S去除率和负二价硫离子转化率的情况。结果显示,随NH3浓度的升高H2S的去除率有所下降,但还是维持在96.5%以上,负二价硫离子转化率也在98.5%以上。通入H2S浓度500 mg/m3, NH3进浓度600 mg/m3的情况下,考察生物滴滤塔降解高浓度臭气的能力。实验显示,出口NH3去除率一直稳定在99%以上,HHS去除率也在98%以上,负二价硫离子转化率仍然可以很快达到100%,总氮转化率也能达到60%。（4）停止通入NH3、H2S和喷淋营养液,将反应器闲置10天后重新启动考察反应器的去除效果和恢复能力,NH3和H2S去除率经过一天时间就分别恢复到100%和99%,总氮转化率由开始的25%经过4天的恢复达到100%,负二价硫离子转化率经过一天就恢复到了100%。（5）本论文考察了生物滴滤塔降解氨气和硫化氢的酶促反应动力学,经线性回归分析,硫化氢的Ks=2394.167mg/m3,Vm为16666.667g（H2S）/m3.d, R2=0.99497;氨气的Ks=344.99655mg/m3, Vm为3333.3g（NH3）/m3.d, R2=0.9946。实测单位体积每天降解的NH3和H2S质量低于理论值Vm,说明本实验微生物降解能力还有很大的提升空间。（6）本论文还进行了生物滴滤塔不同高度处填料上生物膜和膜中蛋白含量增长动力学的研究,经线性回归分析,上部生物膜的Ks=27128.5846mg/d, Mmax为4.625 d-1,R2=0.9383,膜中蛋白的Ks=154170.509 mg/d, Mmax为46.08295d-1,R2=0.9114。此外,实验还对生物滴滤塔降解养殖场臭气中NH3和H2S的机理进行了初步的研究,为今后的工业化提供了理论依据。但是由于实验条件的限制,只对生物滴滤塔降解NH3和H2S的动力学和机理进行初探,建议以后在该方面进行进一步深入研究。