第38卷　第12期2006年12月哈　尔　滨　工　业　大　学　学　报JOURNAL OF HARB I N I N STI T UTE OF TECHNOLOGYVol 138No 112Dec .2006生物滴滤法处理油烟有机污染物孙丽欣1,王琨1,李玉华1,李昕2(1.哈尔滨工业大学市政环境工程学院,哈尔滨150090,E 2mail:paperhit@;2.上海交通大学环境科学与工程学院,上海200240)摘　要:烹调油烟造成的环境污染,尤其致癌性已引起普遍关注,但我国目前还没有有效的处理方法.以污水处理厂活性污泥为菌种,在生物滴滤塔内接种挂膜,用油烟气进行驯化,模拟应用生物滴滤塔对烹调油烟进行处理.结果表明:应用该方法形成的生物膜,对油烟废气有很好的去除效果.整个实验系统对油烟气的总去除效率可达91%以上,部分高碳烷烃和芳香烃都得到了一定的去除,低碳烷烃大部分为微生物彻底分解,在净化气体中未检出.关键词:生物膜;烹调油烟;有机物中图分类号:T U834;X822文献标识码:A文章编号:0367-6234(2006)12-2081-03Pur i f i ca ti on of organ i c co m pounds i n o il fu m es by b i olog i c f ilterS UN L i 2xin 1,WANG Kun 1,L I Yu 2hua 1,L I Xin2(1.School ofM unici pal and Envir on mental Engineering,Harbin I nstitute of Technol ogy,Harbin 150090,China;E 2mail:paperhit@126.co m;2.School of Envir on mental Science and Engineering,Shanghai J iaot ong University,Shanghai 200040,China )Abstract:Cooking oil fumes can pollute envir onment,which should be paid more attenti on due t o its potential carcinogen .However,less effort has been app lied t o reduce the polluti on in China at p resent .I n this study,the bacteria cultured fr om active sludge bacteria of waste water treat m ent units were app lied t o decompose the pollutants .The perfor mance of the purificati on of cooking oil fumes by bi ol ogic filter was evaluated .The re 2sults indicated that more than 91%re moval efficiency of cooking oil fumes could be achieved .H igh 2carbon and ar omatic hydr ocarbons were re moved partially .Most of the l ow 2carbon hydr ocarbons were decomposed en 2tirely and not detected in the cleaned gas .Key words:bi ofil m ;cooking oil fu me;organic compounds收稿日期:2005-12-31.基金项目:黑龙江省科技攻关项目(GC04C213).作者简介:孙丽欣(1957—),女,高级工程师. 目前,我国对油烟污染的控制技术主要是工业通风技术的改进或简单组合,这些技术开发成本低、见效快,在油烟气控制方面也取得了一定的效果[1-6].但是,普遍存在着处理设备清理难,以及易产生二次污染等问题.国外餐饮业特别是美国及欧洲的餐饮业由于具有多蒸煮、少油炸的特点,废气含油浓度相对较低,大型餐饮业及食品加工厂一般采用热氧化焚烧法处理[7],中小型餐饮业一般采用催化剂净化法处理[8],这些技术成本相对较高,尚不适合我国国情.因此,开发生物治理技术是今后油烟污染治理技术的一个方向.本文模拟用生物滴滤塔对烹调油烟进行处理,以期研制开发高效、低成本、新型节能、适合中型和大型油烟排放处理的工艺和设备.1　研究方法111　实验设备和流程此次实验流程如图1所示.选用K DM 型调温电热套和1000m l 三颈烧瓶作为油烟发生器.将元宝牌大豆色拉油放置在三颈烧瓶中,用调温电热套进行加热.在三颈烧瓶中间插孔放置一支0～500℃量程的温度计来读取油温度数据.选用HA I L EA 牌ACO -009D 型空气压缩机产生空气,空气气流首先经过一粗调流量阀,然后经三通管,由其产生的射流作用将发生器中的油烟气带出.由于油烟气进入生物滴滤塔前,需经冷却处理,但是冷却塔内气压一般较大,常导致油烟气无法从发生器中被带出,或者使冷却塔中的冷却水倒流入高温状态的三颈烧瓶中,与油混和后发生爆沸,导致事故.因此,从安全角度考虑,在油烟发生器和冷却塔之间设置一安全瓶,防止冷却塔内压力过大时冷却水倒流入油烟发生装置而发生事故.油烟气经安全瓶后,进入冷却塔.通过从冷却塔顶部喷淋水,降低油烟气的温度和浓度,从而降低负荷,减少对生物滴滤塔内微生物的冲击.油烟气经冷却塔,由生物滴滤塔底部进入,在向上流动的过程中,被生物膜吸附分解,净化气体由塔顶排出.营养液由循环装置为生物滴滤塔提供,每天循环喷淋,定期更换.整套实验装置要求管线密封性好,强度高,且耐一定高温.图1　实验流程图112　实验方法首先用调温电热套将食用油加热至250℃产生油烟,然后由空气压缩机产生空气气流的射流作用将油烟气带出.油烟气经安全瓶,进入冷却塔,用水喷淋冷却后,进入生物滴滤塔.此次实验在冷却塔和生物滴滤塔的进出口分别设置采样口进行采样分析.塔内气体流速为016m3/h.应用青岛崂山应用技术研究所生产的3012H 型自动烟尘(气)测试仪进行油烟气的采样,分析方法参照《饮食业油烟排放标准(试行)》(G B 18483-2001)中附录A《饮食业油烟采样方法及分析方法》.同时对生物滴滤塔所采样品应用安捷伦公司生产的5973N型质谱-6890型色谱联机分析仪进行质谱分析,以了解生物降解前后油烟气成分的变化.2　实验过程与结果分析211　微生物的培养驯化生物膜的培养分3步进行,首先在生物滴滤塔外进行活性污泥富集培养,当生物量达到要求时,转移到塔内静止接种24h,然后加入营养液小气量曝气.一周之后,生物膜培养基本成形.一个月之后开始用油烟气驯化.所用菌种取自污水处理厂.将4L经初步沉降浓缩后的活性污泥加入28L清水中,于60L 左右桶中曝气培养(用HA I L EA牌ACO-009型空气压缩机,4个曝气头同时曝气),培养系统温度控制在19℃左右.连续培养24h后,静沉1h,取出上清液,配等体积营养液补入.此次实验中营养液成分为熟淀粉、硫酸铵和磷酸二氢钾,为微生物提供C、N、P等营养成分.配比按m(BOD5)∶m(N)∶m(P)=100∶5∶1计算,实际操作为葡萄糖25g、硫酸氨814g、磷酸二氢钾114g和碳酸钙10g.生物量达到要求后,进行生物滴滤塔塔内挂膜.先将活性污泥移入生物滴滤塔,采用小曝气量,24h后再将活性污泥放出,滴加营养液连续培养.经过一周后,测定COD值稳定,表明滴滤塔内生物挂膜效果良好.生物滴滤塔塔内生物挂膜完成后,开始对塔内微生物进行驯化.驯化方法为以间歇通入油烟的方式,连续驯化一个半月.通油烟的时间从每天0.5h时逐渐增加到每天8h.驯化期间用营养液对生物膜进行循环喷淋.营养液中除淀粉外,其余与活性污泥培养期间相同.熟淀粉投加量从25g 到0g逐渐递减.212　油烟气处理效率计算对冷却塔和生物滴滤塔进出口采样分析共进行3组,结果如表1所示.表中去除效率的计算方法采用《饮食业油烟排放标准(试行)》,油烟气的去除效率指油烟经净化设施处理后,被去除的油烟与净化之前的油烟的质量百分比P=(C1×Q1-C2×Q2)/(C1×Q1)×100%.式中:P为油烟去除效率,%;C1为处理设施前的油烟质量浓度,mg/m3;Q1为处理设施前的排风量,m3/h;C2为处理设施后的油烟质量浓度,mg/ m3;Q2为处理设施后的排风量,m3/h.由表1可以看出,该系统的预处理部分,即冷却塔部分的油烟气去除效率在64%左右;生物滴滤塔对油烟气的去除效率在75%左右.整个系统对油烟气的总去除效率在91%以上,达到了较好的处理效果.在实际运行过程中,冷却塔部分由于水喷淋没有完全形成水膜,会在一定程度上影响油烟气的去除效果.但是冷却塔降低了进入生物滴滤塔油烟气体的温度,并去除了部分污染物,从而使油烟气的温度适宜生物处理,且降低了生物滴滤塔的处理负荷,一定程度上促进了生物滴滤塔对油烟气处理效率的提高.213　油烟气处理前后成分分析油烟气的成分比较复杂,为深入考察和分析・282・哈　尔　滨　工　业　大　学　学　报 第38卷　油烟气成分中各物质在该系统中的生物降解情况,对生物滴滤塔进出口的油烟气进行了质谱色谱分析.可以看出,生物滴滤塔出口处质谱峰明显少于进口处,且色谱峰面积明显减小.结果表明,生物滴滤塔可去除油烟中的大部分物质,并达到较为理想的处理效果.共检测到41种物质,生物滴滤塔对每种物质都有一定的去除率.表2列出了部分主要物质的去除率.此外,还有部分物质在生物滴滤塔的进口处可以检测到,但是在生物滴滤塔出口处未检出,包括1,5-己二炔、乙酸、硫酸二甲酯等25种物质.从此次的实验结果可以看出,生物滴滤塔在油烟废气处理上有明显的效果,部分对人体危害较大的高碳烷烃和芳香烃等都得到了一定的去除,低碳烷烃大部分也被微生物较彻底地利用.因此,生物滴滤塔去除油烟气有很好的应用前景.表1　油烟处理前后油烟浓度和处理效率采样次数冷却塔进口/(mg・m-3)出口/(mg・m-3)去除率/%平均去除率/%生物滴滤塔进口/(mg・m-3)出口/(mg・m-3)去除率/%平均去除率/%总去除率/%平均去除率/%1019710.33765.30.3370.08674.591.12 1.0210.40260.664.70.4020.08977.975.191.391.3 30.9740.31068.20.3100.08472.991.4表2　生物滴滤塔对油烟中主要物质的去除率物质进口面积出口面积去除率/%癸烷1191948280511193125 2-戊基-2-N-丁基呋喃3977313041040098197 5-癸炔3453268224463931502-壬烯903537140166595155壬烷51550893312485593194壬烯34550843186807594159二甲苯13531228104966092124 3-甲基环己烯312744453831714871751-乙基-5-甲基环戊烯18597183507890172169 1,3-辛二烯402830659526887761353-乙基-环己烷21963040646623970156 2-辛烯17275751456632775157 2,4-二甲基庚烷3615687614258450888122 1-辛烯623167181623011973196甲苯745375681156380784149苯11833412441553759641883　结　论1)此次实验培养驯化的微生物很适宜油烟气的去除.2)在实际应用滴滤塔对油烟气进行去除时,需要在滴滤塔前面设置冷却装置.3)生物滴滤塔对油烟气有良好的去除效率.色谱质谱图表明,油烟气在生物滴滤塔前后气体成分有很大的变化,污染物种类和各污染物的量均明显减少.因此,生物滴滤塔在油烟气处理方面有很好的应用前景.参考文献:[1]廖雷,钱公望.烹调油烟的危害及其污染治理[J].桂林工学院学报,2003,23(4):464-468.[2]WANG Tian-jue,Z HOU Bao-sen,S H I J in-pu.Lung cancer in nons moking Chinese women:A case-contr ol study[J].Lung Cancer,1996(Supp le ment): 93-98.[3]SI EG MANN K,S ATT LER K.Aer os ol fr om hot cookingoil,a possible Health Hazard[J].Journal of Aer os ol Science,1996,27(Supp le ment):493-494.[4]李和平,郑泽根.烹调油烟对DNA和细胞的损伤[J].重庆环境科学,2001,23(2):68-70.[5]高玉堂.上海市区672例女性肺癌病例对照研究[J].肿瘤,1986,7(5):194-197.[6]SH I E LDS P G,XU G X,BLOT 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