城市污水處理廠惡臭氣體的生物處理方法

摘 要：城市污水處理廠城主要的臭氣源是進(jìn)水和污泥處理部分，即進(jìn)水格柵、曝氣沉砂池、生化池、污泥濃縮池以及最終貯泥池等工序。國(guó)內(nèi)外治理臭氣所采用的方法主要有吸附法、吸收法、焚燒、化學(xué)氧化和催化燃燒等，然而這些傳統(tǒng)的物理化學(xué)法存在設(shè)備復(fù)雜、工藝過(guò)程繁瑣、能耗高、二次污染后再生困難等問(wèn)題。生物法具有處理效率高、環(huán)境友好、能耗低、運(yùn)行費(fèi)用低廉等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于惡臭污染問(wèn)題的解決。

關(guān)鍵詞：城市污水處理廠；臭氣；治理；生物法

中圖分類(lèi)號(hào) X703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2013）23-64-02

惡臭物質(zhì)是指一切刺激嗅覺(jué)器官引起人們不愉快及損害生活環(huán)境的氣體物質(zhì)，惡臭（offensive odor）即難聞的臭味。惡臭可對(duì)人體產(chǎn)生嗅覺(jué)傷害，是引起嘔吐、導(dǎo)致疾病的公害之一。城市污水處理廠在污水收集、運(yùn)輸、處理過(guò)程中以及濃縮污泥的處理過(guò)程中，都有惡臭氣體產(chǎn)生，其中H2S和NH3是臭味的主要組成成分。

1 惡臭氣體的治理方法

從宏觀上可以將惡臭治理分為兩類(lèi)：一類(lèi)是源頭控制，指的是將生產(chǎn)工藝進(jìn)行改良和完善，主要通過(guò)添加惡臭抑制劑等途徑實(shí)現(xiàn)；另外一類(lèi)是末端凈化，指的是將臭氣收集并采用物理法、化學(xué)法、生物法及等離子法進(jìn)行處理。表1總結(jié)了主要的惡臭治理方法。

2 城市污水廠處理惡臭氣體的生物除臭技術(shù)

生物除臭技術(shù)是指在適宜的環(huán)境條件下，利用微生物的生理代謝降解惡臭物質(zhì)，達(dá)到去除臭味的方法。生物法凈化惡臭氣體的機(jī)理最初是由荷蘭學(xué)者Ottengraf提出的[1]，即“吸收-生物膜”理論。該理論認(rèn)為生物法處理廢氣一般經(jīng)過(guò)3個(gè)步驟：（1）廢氣中的污染物由氣膜擴(kuò)散進(jìn)入液膜；（2）溶解于液膜中的污染物在濃度差的推動(dòng)下進(jìn)一步擴(kuò)散到生物膜，并被其中的微生物吸附、吸收；（3）進(jìn)入微生物細(xì)胞的污染物在微生物體內(nèi)的代謝過(guò)程中作為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和能源分解、利用，將污染物去除。

2.1 生物過(guò)濾法 生物過(guò)濾法除臭是將惡臭氣體增濕后輸送到生物濾池，臭氣附著在填料層的生物膜上，被微生物吸附、吸收，經(jīng)過(guò)不同的生理代謝途徑被分解為簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物，以達(dá)到凈化的目的。

2.2 生物滴濾法 生物滴濾法除臭是將廢氣吹入生物滴濾池，當(dāng)濕潤(rùn)的廢氣通過(guò)附有生物膜的填料層時(shí)，氣體中的惡臭物質(zhì)被充滿(mǎn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的循環(huán)液和填料表面的微生物所吸附、吸收、降解，并最終分解成CO2、H2O等簡(jiǎn)單無(wú)害的無(wú)機(jī)物，消除致臭成分，凈化后向大氣排放。

2.3 生物洗滌法 生物洗滌塔是由吸收塔和再生池兩部分組成。在吸收塔內(nèi)，循環(huán)營(yíng)養(yǎng)液由塔頂噴淋而下，與底部進(jìn)入的惡臭氣體逆流接觸，使臭氣組分由氣相轉(zhuǎn)入液相，進(jìn)入再生池；再生池內(nèi)有懸浮生長(zhǎng)的活性污泥，以及維持其生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，惡臭物質(zhì)在再生池內(nèi)得以降解。

3 生物法處理臭氣的微生物種類(lèi)

目前國(guó)內(nèi)的生物脫臭處理大多采用的是活性污泥直接掛膜馴化，生物滴濾池內(nèi)的脫臭微生物是經(jīng)馴化而篩選得到的復(fù)合菌群。但是，活性污泥中微生物種類(lèi)復(fù)雜，可能存在一些能適應(yīng)環(huán)境但是不具有除臭作用的微生物。這些微生物占據(jù)填料的空間，可能會(huì)影響系統(tǒng)的處理效果。而且采用活性污泥馴化時(shí)間比較長(zhǎng)，往往需要14～180d才可以投入使用[2]。為了提高生物處理效率，國(guó)內(nèi)外研究者進(jìn)行了高效脫臭微生物的篩選和培養(yǎng)工作。實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明，高效脫臭微生物在脫臭過(guò)程中，馴化期縮短，可以直接投入運(yùn)行，保持穩(wěn)定的處理效果。

劉波[3]等把氧化硫硫桿菌（T.thioxidans）、排硫硫桿菌（T.thioparus）組成的自養(yǎng)菌群和黃單胞菌（Xanthomonas）為主的異養(yǎng)菌群分別接種在2個(gè)生物滴濾反應(yīng)器中，依次串聯(lián)凈化處理H2S和甲硫醇混合臭氣，一級(jí)反應(yīng)器的復(fù)合自養(yǎng)菌在酸性環(huán)境下對(duì)進(jìn)氣負(fù)荷為7～8g/（m3·h）的H2S平均去除率可達(dá)94%，且不受混合氣體中甲硫醇含量的影響。二級(jí)反應(yīng)器適于中性環(huán)境，甲硫醇進(jìn)氣負(fù)荷為4～5g/（m3·h）的情況下，去除率達(dá)到83%。

鄭連英[4]等從土壤中篩選出以甲苯為唯一碳源的高效降解甲苯的假單胞菌Pseudomonas sp.ZD5，并研究了溫度10～50℃、入口甲苯濃度為1 000～4 500mg/m3，氣流量為0.3～0.7m3/h、相對(duì)濕度為50%～80%等因素對(duì)甲苯降解率的影響。

Xue[5]等將亞硝化細(xì)菌（ammonia-oxidizing bacteria）和硝化細(xì)菌（nitrite-oxidizing bacteria）接種在生物滴濾反應(yīng)器中，與沒(méi)有生物膜的階段和以活性污泥掛膜的階段相比，NH3的去除率分別提高59.9%和15.0%。

楊義飛、姜安璽等[6]將分離得到的異養(yǎng)菌黃單胞菌H10接種到生物滴濾池中，對(duì)H2S進(jìn)行脫臭實(shí)驗(yàn)研究，試驗(yàn)結(jié)果表明：該菌具有較高的H2S去除能力，當(dāng)H2S進(jìn)氣濃度不大于1 170mg/m3時(shí)，出氣中不會(huì)檢測(cè)到H2S的存在，H2S的最大容積負(fù)荷為2.897gH2S·L-1（填料）·d-1，同時(shí)對(duì)H2S的降解并沒(méi)有表現(xiàn)出延遲期，這意味著使用該菌掛膜進(jìn)行H2S的脫臭具有很好的應(yīng)用前景。

4 結(jié)束語(yǔ)

生物法治理污染空氣始于20世紀(jì)50年代，最初是用土壤來(lái)治理生活污水廠散發(fā)的惡臭氣體。由于生物法治理廢氣具有經(jīng)濟(jì)、高效和環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)，目前已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，并開(kāi)展了大量有關(guān)工藝、填料及影響處理效率的各種元素（如溫度、pH、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)等）等方面的應(yīng)用研究。處理系統(tǒng)中微生物的生長(zhǎng)受到各種環(huán)境因素的影響，只有深入了解微生物的種群結(jié)構(gòu)以及微生物與環(huán)境因素的相互作用關(guān)系，才能通過(guò)調(diào)整運(yùn)行參數(shù)和改進(jìn)工藝，控制微生物的適度生長(zhǎng)，并保持相對(duì)的穩(wěn)定，從而提高生物法治理惡臭氣體的效率和性能。

參考文獻(xiàn)

[1]Ottengraf S P P，van Den Oever A H C.Kinetics of organic compound removal from waste gases with a biological filter[J].Biotechnology and Bioengineering，1983，25：3 089-3 102.

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[3]劉波，姜安璽.兩級(jí)滴濾去除硫化氫和甲硫醇混合惡臭氣體[J].中國(guó)環(huán)境科學(xué)，2003，23（6）：618-621.

[4]鄭連英，鄧獻(xiàn)存.生物法降解低濃度含甲苯廢氣的研究[J].環(huán)境污染與防治，2002，24（5）：277-278.

[5]Xue N T，Wang Q H，et al.Enhanced removal of NH3 during composting by a biotrickling filter inoculated with nitrifying bacteria[J].Biochemical Engineering Journal，2010（51）：86-93.

[6]楊義飛，姜安璽，王曉輝，等.利用異養(yǎng)菌脫臭H2S惡臭的實(shí)驗(yàn)研究[J].哈爾濱建筑大學(xué)學(xué)報(bào)，2002，35（1）：73-76. （責(zé)編：張宏民）