本发明属于恶臭气体处理技术领域，特别涉及一种针对城市生活垃圾处理产生的恶臭气体的两相生物除臭方法和除臭装置。
背景技术：
在城市生活垃圾处理过程中，会产生含有多种恶臭污染物的气体，其中发臭物质包括硫化氢、氨等无机物以及硫醇、低分子脂肪酸、胺、卤代烃等有机物。这些恶臭物质大都具有易挥发、嗅阈值低等特点，如果不对这些物质进行有效的控制会对人体健康和生态环境产生危害。
CN101020130A公开一种废气净化系统中的生物除臭装置。废气通过以串联形式组合成的二级过滤装置内所吸附和固定及生栖在载体表面上的水分和微生物的接触，在二级过滤装置的上部，各设置一组喷淋洒水装置，对废气实施喷淋处理，达到对高浓度恶臭成分有机废气实施安定且有效的高度净化处理的目的。CN201625503U提供了一种高浓度臭气生物处理装置，包括排烟塔，还包括水洗塔、生物除臭滤池系统和活性炭吸附装置依次串联；生物除臭滤池系统中有除臭菌体和无机滤料。但是，目前废气生物处理方法大多是利用混合异养细菌和真菌去除废气中的恶臭和VOCs污染物质，装置没有明显分区域，对于酸性和中性物质的恶臭和VOCs物质在装置中的同一区域去除。由于异养细菌和真菌等微生物生长对湿度、pH等的条件要求不同，现有的生物除臭法为混合去除恶臭污染物，往往出现不同污染物之间相互干扰，易酸化、降解效果差，成本高等问题。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种城市生活垃圾处理所产生的恶臭气体的两相生物除臭方法。通过条件控制，分区接种特定菌种，从而彻底降解恶臭气体中多种污染物，减小反应器占地面积，降低投资和处理费用。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种两相生物除臭方法，是将恶臭气体依次进行加湿处理、酸性处理、中性处理，从而有效去除恶臭气体中产酸物质、碱性物质、亲水性和疏水性型的挥发性有机污染物；其中，
所述加湿处理是利用营养液对恶臭气体进行喷淋；所述营养液的pH为5.8-6.2，其具体组成为(质量分数)：KH2PO4 2％，MgSO4﹒7H2O 0.05％，NH4Cl 0.01％，FeSO4·7H2O 0.001％，CaCl2 0.02％，余量为水。
所述加湿处理时间为8-12s，既要保证去除恶臭气体中部分杂质，又要保证去除效率。
所述酸性处理是利用嗜酸性硫细菌和真菌对恶臭气体进行降解，所述嗜酸性硫细菌选自氧化硫硫杆菌(T.thiooxidans)和氧化亚铁硫杆菌(T.ferrooxidans)，二者比例为55-65：35-45；所述真菌选自青霉属(Penicillium)、地霉属(Geotrichum)和枝孢霉属(Cladosporium)，三者比例为35-45：25-35：20-40。其中，所述嗜酸性硫细菌和真菌的添加量分别为5.12×107-7.63×107CFU/mL和4.54×108-5.62×108CFU/mL。
所述酸性处理时间为22-27s，以充分降解恶臭气体中含硫类及疏水性、难降解的气体物质。
所述中性处理是利用中性异养细菌对恶臭气体进行降解，所述中性异养细菌选自芽孢杆菌属(Bacillus)和黄杆菌属(Flavobacterium)，二者比例为40-60：40-60；其中，所述中性异养细菌加入量为2.5×108-3.5×108CFU/mL。
所述中性处理时间为22-27s，以充分降解恶臭气体中亲水性的污染物。
本发明通过对现有恶臭气体处理微生物进行筛选，合理优化菌种组合方式，建立了一套能够高效降解高浓度城市生活垃圾处理恶臭气体的工艺，该工艺采用分段处理方式，根据不同类型的微生物划分不同处理区域，有效避免了菌株之间竞争性抑制作用，充分发挥各菌株的优势和作用；同时，通过合理设计降解工序，整个降解过程中无需人工调节反应区的pH，并促进各菌株之间协同作用，最大程度的发挥各菌株的优势，有效去除恶臭气体中产酸物质、碱性物质，亲水性和疏水性型的挥发性有机污染物；本发明所述除臭方法所用微生物种类少，但协同作用强，降解效果明显，克服了现有生物除臭法存在的降解效果差，成本高等问题。
本发明还提供一种生物除臭装置，由气体加湿区、酸性相生物反应区、中性相生物反应区串联组成；且在气体加湿区与酸性相生物反应区之间，酸性相生物反应区与中性相生物反应区之间均设有多孔布气板。
所述气体加湿区的营养液pH为5.8-6.2，具体组成为(质量分数)：KH2PO4 2％，MgSO4﹒7H2O 0.05％，NH4Cl 0.01％，FeSO4·7H2O 0.001％，CaCl2 0.02％，余量为水。
所述酸性相生物反应区内含有嗜酸性细菌和真菌，用以对恶臭气体进行降解。所述嗜酸性硫细菌选自氧化硫硫杆菌(T.thiooxidans)和氧化亚铁硫杆菌(T.ferrooxidans)，二者比例为55-65：35-45；所述真菌选自青霉属(Penicillium)、地霉属(Geotrichum)和枝孢霉属(Cladosporium)，三者比例为35-45：25-35：20-40。其中，所述嗜酸性硫细菌和真菌的添加量分别为5.12×107-7.63×107CFU/mL和4.54×108-5.62×108CFU/mL。
所述酸性相生物反应区的酸性相复合填料由上层聚氨酯海绵和下层聚丙烯小球组成，聚氨酯海绵和聚丙烯小球的粒径均为3.0～5.0mm，聚氨酯海绵块和聚丙烯小球的填充体积比为1.5～2：1。
所述酸性相复合填料的pH在2.0-4.0之间，湿含量在38.2％～81.7％之间。
所述中性相生物反应区是利用中性异养细菌对恶臭气体进行降解，所述中性异养细菌选自芽孢杆菌属(Bacillus)和黄杆菌属(Flavobacterium)，二者比例为40-60：40-60；其中，所述中性异养细菌加入量为2.5×108-3.5×108CFU/mL。
所述中性相生物反应区的中性相复合填料由上层聚氨酯海绵块和下层圆球形陶粒组成，聚氨酯海绵和圆球形陶粒的粒径均为3.0～5.0mm，聚氨酯海绵和圆球形陶粒的填充体积比为1～1.5：1。
所述中性相复合填料的pH在7.0-8.5之间，湿含量在43.8％～67.6％之间。
城市生活垃圾处理产生的恶臭气体经气体收集系统收集后进入气体加湿区，由气体加湿区处理后的气体经过多孔布气板进入酸性相生物反应区，由酸性相生物反应区处理后的气体经过多孔布气板进入中性相生物反应区。经过上述处理后，不仅恶臭气体中产酸物质、碱性物质被有效去除，而且其中的亲水性和疏水性型的挥发性有机污染物也能够被最大程度的降解去除。相比现有除臭工艺，本发明所述两相生物除臭方法除臭效果更好，特别是针对恶臭气体中的硫化氢、乙硫醇、苯乙烯、氨气、丁酸等物质，降解效果显著，不易酸化，避免污染物之间相互干扰，且成本低廉。
下面对除臭装置内各区域进行详细说明：
在所述气体加湿区上部的侧壁上开有一进气口，在气体加湿区内侧底部铺设曝气管，所述曝气管的管口与进气口相连；在气体加湿区下部的侧壁上开有一给液口，在低于给液口的侧壁上开有一排液口，在高于给液口的侧壁上开有一水位观察口；气体加湿区内液面须高于曝气管且低于进气口。
在酸性相生物反应区的侧壁上部开有酸性营养液进口，在酸性相生物反应区顶部设有与酸性营养液进口相连的酸性营养液喷淋管，在酸性营养液喷淋管下方设有酸性相复合填料，酸性相复合填料由多孔布气板支撑。
在中性相生物反应区的侧壁上部开有中性营养液进口，在中性相生物反应区顶部设有与中性营养液进口相连的中性营养液喷淋管，在中性营养液喷淋管下方设有中性相复合填料，中性相复合填料由多孔布气板支撑。在中性相生物反应区的顶部还设有出气。
所述多孔布气板为多孔状的气体分布板，孔状为圆形，孔径为1-3mm，开孔率为7.5％～10％，孔道为斜孔，与多孔布气板水平面呈15～20°，可增加装置内气体的湍动，多孔布气板上设有散泡器，可将气体分割成小型气泡，有利于均匀分布进气，增加气体与填料的接触面积。
所述除臭装置可采用本领域处理装置常规材料制备，如有机玻璃。其结构可为圆柱体或塔式结构。
本发明所述除臭装置的工作原理如下：
复杂高浓度恶臭气体以0.5-0.8m/s的流速从气体加湿区下部的进气口经由曝气管进入气体加湿区，气体经过气体加湿区液相加湿后向上流动，经由多孔布气板进入酸性相生物反应区，酸性相生物反应区在酸性条件下运行，恶臭气体中的大部分产酸、疏水性气体污染物被酸性相复合填料上的嗜酸性细菌和真菌降解，气体负荷大大降低；未被降解的低浓度污染物和代谢中间产物经由多孔布气板继续进入中性相生物反应区内，中性相生物反应区在中性条件下运行，未被降解的低浓度污染物和代谢中间产物被中性相复合填料上的中性异养细菌彻底降解，净化后的气体从中性相生物反应区上部的排气口排出。
所述的酸性相生物反应区和中性相生物反应区内部还同时安装有pH检测器和湿含量检测器，便于定期向酸性相反应区内喷淋酸性营养液，向中性相生物反应区内喷淋中性营养液。
所述除臭装置的操作温度为室温，操作压力为常压，总气体停留时间为20～60s，能够同时有效去除恶臭气体中产酸物质、碱性物质、亲水性和疏水性型的挥发性有机污染物。
本发明所述除臭装置的特点是装置主体由气体加湿区、酸性相生物反应区和中性相生物反应区三部分组成，彼此协同作用共同完成气体污染物的降解。在酸性条件下运行，恶臭气体中大部分的污染物与嗜酸性细菌和真菌接触、降解；嗜酸菌和真菌可以在酸性条件下较好的发挥降解作用，无需人工调节反应区的pH，产酸物质可以得到有效的降解，真菌体内能分泌较多的酶类物质，对于疏水性物质和某些难降解的有机物的代谢速度要远远高于细菌；未能被嗜酸细菌和真菌降解的少部分污染物和降解中间产物进入中性相生物反应区被中性异养微生物继续降解，得到无害的终产物。由此可见，将嗜酸性细菌、真菌和中性菌分开培养和使用，既可以避免几类细菌的竞争性抑制作用，又能有效发挥几类菌的优势和作用，使恶臭气体中产酸、疏水性、亲水性物质能够得到彻底的降解。
此外，本发明所述的除臭装置结构紧凑、构造简洁，占地面积较小，投资和运行费用低，无二次污染等特点。且该装置无需循环水，营养液定期供给，喷淋次数少，运行操作与维护简单。
本发明具有如下有益效果：
1、本发明将嗜酸性细菌、真菌和异养菌的优势结合，研制成一种城市生活垃圾处理厂两相生物除臭方法。将嗜酸性细菌、真菌和异养菌分开，分别创造最适宜其生长、代谢的条件，既可以有效发挥两类菌的优势和作用，又可以避免pH的变化对微生物代谢的影响，处理过程不需要人工调节反应区的pH。可使不同类型的微生物分别在两个生物反应区内生长，能够同时去除恶臭气体中产酸物质、碱性物质、亲水性和疏水性型的挥发性有机污染物。
2、本发明所述的除臭装置结构紧凑，构造简洁，占地面积小，运行操作与维护简单，无二次污染。且除臭装置无需循环水，营养液是定期供给，喷淋次数少，能耗低。
附图说明
图1.本发明装置的结构示意图。
附图标记
1.排液口 2.给液口
3.进气口 4.曝气管
5.水位观察口 6.气体加湿区
7.多孔布气板 8.酸性相生物反应区
9.酸性相复合填料 10.酸性营养液进口
11.酸性营养液喷淋管 12.中性相生物反应区
13.中性相复合填料 14.中性营养液进口
15.中性营养液喷淋管 16.出气口
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
本实施例提供一种恶臭气体生物除臭具体方法，包括如下步骤：
1)加湿处理
利用营养液对恶臭气体喷淋进行加湿处理；所述营养液具体组成为(质量分数)：KH2PO4 2％，MgSO4﹒7H2O 0.05％，NH4Cl 0.01％，FeSO4·7H2O 0.001％，CaCl2 0.02％，余量为水。其pH为5.8-6.2。
2)酸性处理
再利用嗜酸性细菌和真菌对加湿处理后的恶臭气体进行酸性处理，以降解恶臭气体中含硫类及疏水性、难降解的气体物质。
其中，所述嗜酸性细菌选自氧化硫硫杆菌(T.thiooxidans)和氧化亚铁硫杆菌(T.ferrooxidans)，二者比例为60：40；所述真菌选自青霉属(Penicillium)、地霉属(Geotrichum)和枝孢霉属(Cladosporium)，三者比例为40：30：30；其中，所述嗜酸性细菌和真菌的添加量分别为6.0×107CFU/mL、5.2×108CFU/mL。
所述嗜酸性细菌和真菌的生长所需填料是由上层聚氨酯海绵和下层聚丙烯小球组成，聚氨酯海绵和聚丙烯小球的粒径均为3.0～5.0mm，填充体积比为1.5～2：1。所述填料pH在2.0-4.0之间，湿含量在38.2％～81.7％之间。
3)、中性处理
最后，利用中性异养细菌对步骤2)处理后的恶臭气体进行进一步降解，去除恶臭气体中亲水性的污染物。
所述中性异养细菌选自芽孢杆菌属(Bacillus)和黄杆菌属(Flavobacterium)，二者比例为50：50；其中，所述中性异养细菌加入量为3.5×108CFU/mL。
所述中性异养细菌的生长所需填料由上层聚氨酯海绵块和下层圆球形陶粒组成，聚氨酯海绵和圆球形陶粒的粒径均为3.0～5.0mm，填充体积比为1～1.5：1。pH在7.0-8.5之间，湿含量在43.8％～67.6％之间。
实验数据：
处理前恶臭气体中硫化氢、乙硫醇、苯乙烯浓度分别为20.54mg/m3，20.56mg/m3和100.26mg/m3，室温条件下将恶臭气体以0.6m/s流速依次经过加湿处理、酸性处理、中性处理，处理时间分别为10s、25s、25s，总共60s，排放恶臭气体。
检测出气口排放气体：其中硫化氢、乙硫醇、苯乙烯浓度分别为0mg/m3，0.01mg/m3和0.89mg/m3，低于恶臭污染物排放标准，去除率分别为100％、99.95％和99.11％。
对比例1
本对比例提供一种利用常规生物过滤技术的恶臭气体生物除臭方法，将恶臭气体依次进行加湿处理和单相生物过滤处理；其中，
所述加湿处理是利用水对恶臭气体进行喷淋和加湿；所述水的pH调节为7.0-8.5。
所述单相生物过滤处理是利用生长在填料上的微生物(氧化硫硫杆菌(T.thiooxidans)、青霉属(Penicillium)和芽孢杆菌属(Bacillus)，比例为30：30：40)对恶臭气体进行降解，填料采用聚氨酯海绵一种填料，填料粒径为3.0～5.0mm，填料pH在7.0-8.5之间，湿含量在38.2％～81.7％。
具体数据：处理前恶臭气体中硫化氢、乙硫醇、苯乙烯浓度分别为20.54mg/m3，20.56mg/m3和100.26mg/m3，室温条件下将恶臭气体依次经过上述加湿处理和生物过滤处理，处理时间分别为10s、25s、25s，总共60s，排放恶臭气体。
检测出气口排放气体：其中硫化氢、乙硫醇、苯乙烯浓度分别为0mg/m3，0.01mg/m3和0.89mg/m3，低于恶臭污染物排放标准，去除率分别为100％、99.95％和99.11％。
检测出气口排放气体：其中硫化氢、乙硫醇、苯乙烯浓度分别为2.92mg/m3，6.37mg/m3和19.05mg/m3，低于恶臭污染物排放标准，去除率分别为85.78％、69.02％和81％。
本对比例与实施例1相比，除了生物处理部分采用单相生物处理外，其他工艺条件和进气条件均相同，但对污染物的去除效率明显较低。
实施例2
采用与实施例1相同的方法处理恶臭气体，区别仅在于：
1、处理前恶臭气体中硫化氢、氨气、丁酸浓度分别为50.54mg/m3，22.3mg/m3，25.71mg/m3；
2、加湿处理、酸性处理、中性处理的处理时间分别为10s、25s、25s，总共60s；
检测出气口排放气体中硫化氢、氨气、丁酸浓度分别为0.01mg/m3，0.08mg/m3和0mg/m3，低于恶臭污染物排放标准，去除率分别为99.98％、99.64％和100％。
对比例2
对实施例2中的恶臭气体采用对比例1所述现有生物除臭方法进行处理。
检测出气口排放气体中硫化氢、氨气、丁酸浓度分别为8.92mg/m3，4.65mg/m3和4.29mg/m3，低于恶臭污染物排放标准，去除率分别为82.35％、79.15％和83.31％。
实施例3
本实施例提供一种可实现上述实施例1、2除臭方法的除臭装置，请参见图1。所述除臭装置的材质为有机玻璃，基本结构为圆柱体型，直径为90mm，总体积为5L，由两块多孔布气板7将其依次向上分割为气体加湿区6、酸性相生物反应区8和中性相生物反应区12三部分。在气体加湿区6下部的侧壁上开有排液口1、在排液口上方开有给液口2、在给液口上方开有进气口3，在气体加湿区底部铺设曝气管4，其管口与进气口相连；在气体加湿区6的侧壁上开有一水位观察口5。
在酸性相生物反应区8内装有惰性的酸性相复合填料9，在酸性相生物反应区8的侧壁上开有酸性营养液进口10，在酸性相生物反应区8顶部设有与酸性营养液进口相连的酸性营养液喷淋管11，酸性营养液喷淋管11在酸性相复合填料9的上方，底部支撑填料的是多孔布气板7；酸性相生物反应区8在酸性条件下运行，填料上的微生物以嗜酸性细菌和真菌为主；酸性营养液喷淋管11定期喷淋酸性营养液。
在中性相生物反应区12内也装有惰性的中性相复合填料13，在中性相生物反应区12的侧壁上开有中性营养液进口14，在中性相生物反应区顶部设有与中性营养液进口相连的中性营养液喷淋管15，中性营养液喷淋管15在中性相复合填料13的上方；底部支撑填料的是多孔布气板7，中性相生物反应区12在中性条件下运行，填料上的微生物以中性异养细菌为主；中性营养液喷淋管15定期喷淋中性营养液，反应区上部开有出气口16。
所述的中性相生物反应区12的出气口16是开在中性相复合填料13的上方。
所述多孔布气板为多孔状的气体分布板，孔状为圆形，孔径为2mm，开孔率为7.5％～10％，孔道为斜孔，与多孔布气板水平面呈15～20°，多孔布气板上设有散泡器，可将气体分割成小型气泡，有利于均匀分布进气，增加气体与填料的接触面积。
所述酸性相复合填料的载体由上层聚氨酯海绵和下层聚丙烯小球组成，聚氨酯海绵和聚丙烯小球的粒径均为3.0～5.0mm，聚氨酯海绵块和聚丙烯小球的填充体积比为1.5：1～2：1。
所述中性相复合填料由上层聚氨酯海绵块和下层圆球形陶粒组成，聚氨酯海绵和圆球形陶粒的粒径均为3.0～5.0mm，聚氨酯海绵和圆球形陶粒的填充体积比为1：1～1.5：1。
高浓度恶臭气体从气体加湿区6下部的进气口3经由曝气管4进入气体加湿区6，此时气体加湿区6的液面高于曝气管4的高度，低于进气口3的高度，气体经过液相加湿后再向上流动，经由多孔布气板7进入酸性相生物反应区8，酸性相生物反应区8在酸性条件下运行，通过酸性营养液喷淋管11定期喷淋酸性营养液，恶臭气体中的大部分产酸、疏水性气体污染物被酸性相生物反应区8内的多孔介质填料(聚氨酯海绵和聚丙烯小球的复合填料)上的嗜酸性细菌和真菌降解，气体负荷大大降低；未被降解的低浓度污染物和代谢中间产物经由多孔布气板板7继续进入中性相生物反应区12内，中性相生物反应区12在中性条件下运行，通过中性营养液喷淋管15定期喷淋中性营养液，未被降解的低浓度污染物和代谢中间产物被中性相生物反应区12内的多孔介质填料(聚氨酯海绵和和圆球形陶粒的复合填料)上的中性异养细菌彻底降解，净化后的气体从中性相生物反应区12上部的出气口16排出，多余的加湿液从底部的排液口1排出。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。