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　　恶臭指凡是能刺激人的嗅觉器官，普遍引起不愉快或厌恶、损害人体健康的气味。恶臭污染是大气、水、废弃物等物质中的异味通过空气介质，作用于人的嗅觉思维而感知的一种感知( 嗅觉 )污染，是一种日益引起全球重视的大气污染公害。

　　随着人们对生活环境质量要求的逐步提高，人们对各种异常气味造成的不满情绪和控告事件不断增加。尤其在西方发达国家，关于恶臭的投诉案件已经仅次于噪声污染，居第二位。

　　目前，对恶臭的研究、治理和评价，已受到世界各国广泛重视，各国专家和学者均同意将恶臭污染从大气污染中单独分离出来，列为世界七大环境公害之一。在我国，恶臭污染问题也变得日益严重，恶臭扰民事件也已发生多次，因此关于恶臭的研究和治理已经引起了市政各有关部门的注意。

　　臭味之所以能被人感知是由于其具有高挥发性及亲水和亲脂性。恶臭物质的致臭原因主要是由于含有特征发臭基团。含发臭基团的气体分子与嗅觉细胞作用，经嗅觉神经向脑部神经传递信息，从而完成对气味的鉴别。

　　瓦德麦克分类法依据气味物质的结构及人对气味物质的感觉特征将气味物分为9类：醚类、芳香类、花类或香脂类、琥珀类、韭菜或大蒜类、焦臭、山羊臭、不快臭、催吐臭。

　　地球上存在的200多万种化合物中，1／5具有气味，约有1万种为重要的恶臭物质。按化学组成可分成以下5类。

　　除硫化氢和氨外，恶臭物质大都为有机物。这些有机物具有沸点低、挥发性强的特征，我们又称其为挥发性有机化合物，简称VOCs(挥发性的有机化合物)。VOCs指碳氢化合物及其衍生物。有机化合物按其结构分为开链化合物(或脂肪族化合物，分子链是张开的)、脂环化合物(分子链呈环状)、芳香族化合物(单、双键交替连接的六碳原子环状结构)及杂环化合物(环上原子除碳外，还有其他原子参加构成)等四大类。目前估计在100万种以上，而且数量持续增加。

　　1992年，在土耳其召开的关于工农业废弃物管理问题的国际研讨会上，许多专家一致呼吁对于恶臭不必说哪种有害、哪种无害，仅仅因其存在就构成了公害。

　　恶臭的来源相当广泛，主要可分为体泌污染源、生活污染源及工业污染源三类。体泌污染源主要指脚臭、腋臭、口臭等。生活污染源主要来自厕所、卫生间、垃圾桶、下水道等地方。工业污染源是恶臭污染发生的最主要来源。污水处理厂、肉产品加工厂、造纸厂及石油化工企业都会产生严重恶臭。

　　从表1—1可看出，硫系恶臭物质涉及的行业广泛，在各种恶臭物质污染中影响是最大的。含硫化合物的主要致臭成分是硫化氢、甲硫醇、甲硫醚及二甲基二硫化物，它们统称为总还原硫化物(TRS)。这些气体嗅阈值极低，即使浓度是在10-9数量级，也会由呼吸器官明显感觉出来，加之具有极大的毒性，是不容忽视的一类必须予以消除的恶臭污染物。

　　恶臭气体作为世界七大环境公害之一，从大气污染中单独分离出来，说明其具有自身的特点。

　　① 易挥发性 人通过嗅觉器官感觉到臭味物质的存在，是由于气味物分子或微粒运动到达嗅觉器官的结果。一般来说，蒸气压大的物质具有更为强烈的气味，但也有少数例外，如香猫酮和混合二甲苯麝香，在10-1～10-2Pa蒸气压下也有强烈的气味。

　　② 易溶解性 一般气味大的物质是溶于水和脂肪的。因此这样的物质能够渗透嗅觉器官绒毛周围的水性黏液，然后穿过多脂的绒毛本身而产生嗅觉作用。

　　③ 吸收红外线能力强 有气味的物质能强烈地吸收红外线。气味物质对红外线的吸收波段可以决定它的气味。其原理与物质对可见光谱的吸收波段决定该物质的颜色类似，物质对某波段光的吸收是由于物质分子振动与光振动之间相互干扰的结果，气味物质对某红外线波段的吸收，也说明了该物质具有相同频率分子内部振动。但是，还没有充分理由说明为什么气味物质对红外线吸收波段的吸收比对紫外光和可见光吸收波段的吸收更为明显。石蜡油及二硫化碳例外，它们有气味，但对红外线基本不吸收。

　　气味物质，例如丁香酚(C10H12O2)、黄樟脑(C10H10O2)等，当测定它们在甘油、石蜡油或水中的溶解度时，发现在曝光以后，显示出丁铎尔效应，也就是当一束紫外光通过溶液时，由于被溶质微粒散射，呈现出乳白色。

　　当一单色光(例如从汞蒸气灯发出的绿色光)被一种纯物质散射时，散射光的波长总是大于或小于原来单色光的波长，这种效应称拉曼(Raman)效应，其波长变化的量称为拉曼位移。拉曼位移是物质分子振动的一种度量。而人们通常认为物质的气味取决于分子内部的振动。故拉曼位移与气味间应存在某种关系。比较甲基硫醇、乙基硫醇、丙基硫醇及戊基硫醇的光谱，可以发现它们都有2567～2580cm-1的拉曼位移，它们都有类似的强烈臭味。其他不具有该数值拉曼位移的物质，没有硫醇的特殊臭味。

　　恶臭污染以心理影响为主要特征，极低的浓度就可使人产生不快，这使其测定非常困难。目前还难以找到一个可全面评述恶臭的可检测性、强度、厌恶度及性质的简单测定方法。因此，恶臭的有效测定方法是大气污染控制的一个重要研究内容。

　　恶臭污染源多为常见的、局部的无组织排放源，污染又多为短时间、突发性的，因而难以捕捉，加之恶臭扩散方式复杂，故迄今世界上还没有一种公认的恶臭评价方法，因此目前这方面的研究也相当活跃。

　　通常有害气体对人产生的生理影响与其浓度成正比，而恶臭给人的感觉量(恶臭强度)与对人的刺激量(恶臭物质浓度)的对数成正比。

　　从式(1—1)推算出，即使将恶臭物质去除90％，人的感觉认为只去除了50％。通常把正常人勉强可以感觉到气味的含量，即恶臭的最低嗅觉含量称为嗅觉阈值。一般情况下，人的嗅觉对多数恶臭物质的嗅觉阈值都在10-9以下，远远超过了分析仪器对恶臭物质的最低检出含量(仪器的最低检出含量在10-6～10-9)范围内)。迄今为止，有4000多种恶臭物质仅凭人的嗅觉即能感觉到。其中对人体健康危害较大的有氨、硫化氢、硫醇类、二甲基硫、三甲胺、甲醛、苯乙烯、正丁酸(酪酸)和酚类等有机污染物。

　　有些恶臭物质随废水、废渣进入水体后，不仅使水散发出臭味，而且使鱼类等水生生物也发出恶臭而不能食用。有些恶臭物质还与环境中的化合物结合造成严重的二次污染。恶臭物质分布广、影响大，它除了刺激人的嗅觉器官使人觉得不愉快外，还对人的呼吸系统、消化系统、内分泌系统、神经系统和精神产生不利影响，高浓度情况下会导致急性中毒甚至死亡。这表现在以下几个方面。

　　① 危害呼吸系统人们闻到恶臭，对呼吸产生反射性抑制，甚至憋气，妨碍正常呼吸功能。

　　② 危害循环系统随呼吸变化，会出现脉搏和血压变化。如氨会使血压出现先下降后上升现象。

　　③ 危害消化系统 人经常接触恶臭，会使人产生厌食、恶心，甚至呕吐，进而发展到消化功能减退。

　　④ 危害内分泌系统 经常受恶臭刺激，会使人的内分泌系统功能紊乱，影响机体代谢。

　　⑤ 危害神经系统 恶臭的刺激，会使嗅觉疲劳甚至丧失。“久闻不知其臭”最后会导致大脑皮层兴奋和抑制的调节功能失调。

　　⑥ 影响精神状态 恶臭使人烦躁不安，思想不集中，工作效率降低，判断力和记忆力下降，影响大脑的思维活动。

　　⑦ 有机恶臭物质的危害 易引起各类中毒。大多数中毒症状表现为呼吸道疾病，多为积累性。在高浓度污染物突然作用下，有时可能造成急性中毒，甚至死亡。一些有机物接触皮肤，可引起皮肤病，有些有机污染物具有致癌性，如氯乙烯、聚氯乙烯，尤其是一些稠环化合物，如苯并芘等。

　　随着工业生产的不断发展，恶臭污染亦日益严重，而国内许多行业产生的恶臭气体几乎未经处理就直接排放到大气中。随着人们环保意识及对生活质量要求的不断提高，迫切需要对恶臭污染予以坚决治理。

　　恶臭废气处理，目前主要采用物理、化学法，例如燃AG九游会官方平台烧、吸附、吸收和还原等。这些方法的工艺或设备较复杂，运行费用较高；用于处理某些恶臭废气时，效果不甚理想。

　　生物脱臭法通过不断改进完善，克服了前述物理、化学方法的缺陷，并显示出处理效率较高、适应性较广、工艺较简单以及费用较省等优点，成为治理恶臭的一个重要发展方向。

　　恶臭废气的微生物处理早在1957年就在美国获得专利，20世纪80年代在德国、日本、荷兰等国家有相当数量的工业规模的各类生物净化装置投入运行，至1990年在德国仅生物滤床便有500余座。废气生物反应器处理结果表明，对于许多一般性的空气污染物的控制可达到90％以上。

　　我国在20世纪80年代末、90年代初开始恶臭处理的实验室研究，并有一些研究报道。今后，随着生物脱臭技术及其各种相关研究的发展，以及各国对恶臭物质更加严格的限制，生物脱臭法将会越来越普及。

　　恶臭废气生物处理技术是一项新兴的有效控制VOCs等污染物的技术，近年来有很大的发展，特别适用于处理大体积、低浓度的废气，以替代设备费用昂贵、运行维护困难、有二次污染等缺陷的空气污染控制技术。其可用于控制化工、制药、电镀、喷漆、印刷等行业产生的有害污染物(hazardous air pollutants，HAPs)以及废水处理厂、堆肥厂、垃圾填埋厂产生的恶臭(odour)等。同传统的物化处理方法相比，生物法具有许多其他方法无可比拟的优点。

　　一般将硫系、碳系、氮系等各种恶臭成分，以及苯酚、氰等有毒成分氧化和分解成CO2、H2O、H2SO4等物质。生物处理的产物是微生物，很容易，而化学氧化法会产生氯和含氯产物，加热法会产生氮氧化物等污染物，还需进一步处理。

　　生物脱臭是以臭成分作为生物体内的能源，只要使微生物与恶臭成分相接触，完成氧化和分解过程。在常温常压下进行，处理的能量来自生物利用VOCs成分本身产生的能量，一般不需要加热；不需投加额外的化学品；消耗的动力只是污染气体进入处理系统时所耗的能量(正压送风或负压引风)。与物理化学法相比，不仅可省能源和资源，而且处理成本也比较低廉。

　　荷兰建造的生物滤其总成本是每处理1000m3废气，费用为0.25～1.25美元(1987年价格)。而采用吸附、吸收、氧化等传统物化方法其总成是每处理1000m3废气，费用为2.5～10美元。

　　只要控制适当的负荷条件与气接触条件，就能达到极高的脱臭效率，对于一般的空气污染物去除效率超过90％。

　　生物脱臭法是利用微生物的生物化学作用，使污染物分解，转化为无害或少害的物质。微生物利用有机物作为其生长繁殖所需的基质，通过不同的转化途径将大分子或结构复杂的有机物经异化作用最终氧化分解为简单的水、二氧化碳等无机物，同时经同化作用并利用异化作用过程中产生的能量，使微生物的生物体得到增长繁殖，为进一步发挥其对有机物的处理能力创造有利的条件。污染物去除的实质是有机底物作为营养物质被微生物吸收、代谢及利用。这一过程是比较复杂的，它由物理、化学、物理化学以及生物化学反应所组成。生物脱臭可以用式（2-1）表达。

　　恶臭气体成分不同，其分解产物不同，不同种类的微生物，分解代谢的产物也不一样。对于不含氮的有机物质如苯酚、羧酸、甲醛等，其最终产物为二氧化碳和水；对于硫类恶臭成分，在好氧条件下被氧化分解为硫酸根离子和硫；对于像胺类这样的含氮恶臭物质经氨化作用放出NH3，可被亚硝化细菌氧化为亚硝酸根离子，再进一步被硝化细菌氧化为硝酸根离子。

　　臭气物质首先溶解在水中，而后被微生物吸收，作为微生物营养物质被分解、利用，从而除去污染物。

　　与净化有机废气一样，生物膜法净化臭气时，由于有机污染物与生物发生了生化反应，已不同于单纯的物理吸收过程。荷兰学者在1986年提出的双膜—生物膜理论能较好地说明生物膜法净化臭气的机理。该理论认为，生物膜法净化气体分为三个步骤。

　　废气与水或固相表面的水膜接触，污染物溶于水中成为液相中的分子或离子，即恶臭物质由气相转移到液相，这一过程是物理过程，遵循亨利定律[见式(2—2)]。

　　水溶液中恶臭成分被微生物吸附、吸收，恶臭成分从水中转移至微生物体内。作为吸收剂的水被再生复原，继而再用以溶解新的废气成分。被吸附的有机物经过生物转化，即通过微生物胞外酶对不溶性和胶体状有机物的溶解作用后才能相继地被微生物摄人体内。如淀粉、蛋白质等大分子有机物在微生物细胞外酶(水解酶)的作用下，被水解为小分子后再进入细胞体内。由此可见，当以污泥或膜形态存在的微生物表面一旦通过吸附而被有机物覆盖后，其进一步吸附的作用将受到限制，因而需要通过污泥或膜的表面更新或不断补充具有吸附能力的微生物菌胶团，才能保证此过程的顺利进行。

　　进入微生物细胞的恶臭成分作为微生物生命活动的能源或养分被分解和利用，从而使污染物得以去除。烃类和其他有机物成分被氧化分解为C02和H20，含硫还原性成分被氧化为S、SO42-；含氮成分被氧化分解成NH4+、N02-和N03-等。具体转化过程如下。

　　进入微生物细胞体内的有机物，在各种细胞内酶(如脱氢酶、氧化酶等)的催化作用下，微生物对其进行氧化分解，同时进行合成代谢产生新的微生物细胞。一部分有机物通过氧化分解最终转化为H2O和CO2等稳定的无机物质；并从中获取合成新细胞物质(原生质)所需要的能量。此过程可用式(2-3)表示。

　　与此同时，微生物利用另一部分有机物及分解代谢过程中所产生的能量进行合成代谢以形成新的细胞物质。此过程可用式(2—4)表示。

　　上述转化过程中，当有机底物的含量充足时，微生物处于快速增长阶段，将有大量新的细胞合成，但随着底物不断氧化分解及微生物和细胞物质数量的不断增长，微生物生长对有机底物的需求量逐渐得不到满足，微生物将进入内源呼吸阶段。此时微生物对自身细胞物质进行氧化分解，并产生能量，成为维持其生长繁殖供能量的主要方式，见式(2-5)：

　　生物处理的作用主体是具有特定功能的各种微生物，由于氧化分解恶臭，微生物细胞一方面获得了生长所需的能量，另一方面获得细胞增殖所必需的细胞物质，从而维持了细胞的正常生命活动。微生物有其自身的新陈代谢，代谢活动都是在酶的作用下进行的，只有创造适宜的生存条件，使酶的机能得以充分发挥，微生物才能正常生长，才能利用恶臭物质作为生长所需的能源、碳源和氮源等，因此，生物反应器首先要确保微生物生存的基本条件。如环境中要有充足的营养物质和溶解氧(对于好氧微生物来说)、适当的温度、酸碱度及含水率等，同时，待降解的恶臭物质必须有一定的水溶性和可生物降解性，恶臭气体的温度不应大于50℃，并且不含有抑制关键微生物生长的有害物质。

　　恶臭废气生物处理所要求的基本条件，主要为水分、养分、温度、氧气(有氧或无氧)、酸碱度以及毒性物质等。

　　水分不仅是微生物生命活动的必要成分，而且也是吸收废气进而被微生物利用的溶剂。采用土壤或堆肥这类固态处理系统时，适宜的水分含量是保证氧与水分供给的重要因素。通常50％～70％的含水量既有利于气流通畅，又不至于水分不足。通常预处理需要加湿，防止填料变干。

　　微生物的生长繁殖不仅需要有足够的有机基质，而且要有各种比例恰当的多种营养成分，其中包括碳、氮、磷、硫以及微量元素钾、钙、镁、铁和维生素等。废气可为微生物提供一定的养分，如VOCs可以提供碳源和能源，但是需要视情况补足其他养分。不同的处理工艺对养分控制有差异，例如生物滴滤池补充营养盐十分重要，但是堆肥生物滤地补给营养盐的次数可以减少，一年补给两次即可。

　　微生物殖与温度有密切的联系。微生物可生长的温度范围较广(-10℃～95℃均可生长)，但每一种微生物只在一定的温度范围内生长。根据其生态幅，每种微生物都有三种基本温度，即最低、最适和最高温度(如图2-3所示)。

　　表2-1列出了恶臭废气生物处理过程中微生物生长的温度范围。由表可见，微生物生长的最佳温度为25～35℃。因此，废气生物处理多用中温条件(25～35℃)，很少见到用高温条件。如土壤或堆肥处理废气时通常采用自然温度。在此温度范围内，微生物的生理活动旺盛，而高于或低于此温度范围，就会使微生物的酶促系统受到损伤而影响其活力，从而影响对恶臭污染物的氧化降解和合成代谢能力。一般而言。在适宜生长温度范围内，温度每下降或升高1O℃，微生物的生长速率将降低或提高1～2倍(Q10通常为1.4～2.0)。则其对恶臭物质的去除速率也将相应地降低或提高。通常，恶臭气体的进气浓度较高，为保证良好的处理效果，需对处理废气的温度进行必要的调节(如进行冷却处理以使气温降至允许范围之内)。

　　鉴于温度对废气生物处理的影响，研究和探索耐高、低温，适应温度变化的生物处理技术，也是稳定和提高处理效能的重要措施。削弱温度变化对处理工艺影响的措施主要有：提高微生物的浓度，选用耐高、低温的微生物菌种等。其中通过改进微生物在生物反应器中的生长方式，如使其以附着、颗粒化等固定包埋的方式生长，则不仅可有效地提高反应器中生物量的浓度，提高处理效果，同时也可有效地提高处理系统对温度变化的适应性，获得稳定的处理效果。

　　视处理恶臭气体的微生物种群而定。多数情况利用异养型好氧微生物，氧的供给量与供给方式对处理效率的影响很大，微生物数量、基质浓度和温AG九游会官方平台度等因素也会影响供氧。少数厌氧条件，例如着色菌处理硫化氢，则需控制无氧条件，以氨气取代应系统的氧气。

　　随着固定化微生物处理技术研究的深入和在实际生产中的应用，好氧生物反应器中的微生物通常是好氧—兼氧—厌氧同时存在，或厌氧反应器中兼氧—厌氧同时存在，即好氧菌、兼氧菌、厌氧菌同时存在于同一微生物絮体(如颗粒污泥由表面至内部、生物膜由表面至深部)之中，并发挥各自的功能，形成一个微生态系统，实现对废气的处理。这对DO的合理控制，提出了新的要求。图2—4所示为生物膜或固定化微生物颗粒表面至内部的DO的变化规律。

　　pH值对微生物的生命活动有很大的影响，其主要作用在于：引起细胞膜电荷的变化，从而影响微生物对营养物质的吸收；影响代谢过程中酶的活性；改变其生长环境中的营养物质和有害物质的毒性。

　　处理系统的酸碱度宜取中性或微碱性，这是因为废气生物处理利用的细菌多数适应于中性至微碱性环境，只有少数种类对酸碱度要求比较特殊。因此，不同的处理方法及微生物种群，其适宜pH值范围有所不同。例如能够将硫化物或硫磺氧化为硫酸的氧化硫硫杆菌，最适合其生长的pH值为2.6～2.8，最低pH值为1.0，最高pH值为4．0～6.0。又如分解尿素并产生氨的尿素细菌，它在强碱性的条件下生长良好，适宜低限pH值为7。有时酸碱度会影响废气的氧化途径。例如在酸性条件下，硫化氢可被化学氧化成硫，继而由微生物氧化成硫酸；在碱性条件下，则可被化学氧化成硫代硫酸盐，再由微生物氧化成硫酸。

　　此外，处理系统的酸碱度也会受微生物的影响而改变，故需予以调控。例如以土壤处理废气时，一般运行一年后都有呈酸性的趋势，宜加入石灰进行调节。