生物濾池去除污水廠臭氣的研究

陳麗潔

摘 要：隨著現(xiàn)代城市化進(jìn)程以及工業(yè)的發(fā)展，人類(lèi)在進(jìn)行生活、生產(chǎn)活動(dòng)過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生大量污水，為了保護(hù)環(huán)境，通常會(huì)將這些污水分區(qū)域統(tǒng)一進(jìn)行收集處理、達(dá)標(biāo)排放。但在污水的收集、處理過(guò)程中，隨著污水的擾動(dòng)，往往會(huì)使得污水中的各種有毒有害污染氣體揮發(fā)出來(lái)，產(chǎn)生大量的惡臭氣體，這些臭味氣體主要是由有機(jī)物腐敗和揮發(fā)性化合物造成，臭氣組分主要硫化氫（H2S）、氨（NH3）、甲烷（CH4）以及一些產(chǎn)生臭味的氣體，如胺類(lèi)、硫醇、有機(jī)硫化物、糞臭素、吲哚等微量有機(jī)組分氣體。。為了防止和消除城市污水處理廠臭味對(duì)周?chē)h(huán)境及居民生活的影響，一些發(fā)達(dá)國(guó)家先后制定和逐步完善了一些有關(guān)的具體規(guī)定。從2012年左右開(kāi)始，中國(guó)新建污水廠的環(huán)評(píng)中也對(duì)臭氣處理作出了要求。文章介紹了該工藝的基本原理及應(yīng)用，總結(jié)出針對(duì)不同臭氣濃度及處理要求常用的幾種生物濾池除臭工藝，如生物洗滌，生物過(guò)濾法，生物滴濾法等，為今后生物除臭工藝在污水廠中的應(yīng)用提供參考。

關(guān)鍵詞：生物濾池 污水廠 臭氣 處理

1、導(dǎo)言

惡臭廣泛產(chǎn)生于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、污水處理、污泥處理及垃圾處置過(guò)程。根據(jù)惡臭污染排放標(biāo)準(zhǔn)的定義，惡臭是指一切刺激嗅覺(jué)器官引起人們不愉快及損壞生活環(huán)境的氣體物質(zhì)。隨著技術(shù)的發(fā)展和環(huán)境要求的提高，在建設(shè)污水處理廠的同時(shí)，除了設(shè)置必要的污水和污泥處理系統(tǒng)外，還需建立除臭系統(tǒng)，對(duì)污水處理廠臭氣進(jìn)行收集和處理。

2、臭氣的來(lái)源

污水處理系統(tǒng)的臭氣主要來(lái)源于污水處理系統(tǒng)和污泥處理系統(tǒng) ，而且污水污泥處理、處置工藝不同，產(chǎn)生的臭氣成分與濃度也不同。一般來(lái)講，長(zhǎng)泥齡工藝（如氧化溝）臭氣產(chǎn)量低于低泥齡工藝（如常規(guī)曝氣工藝），好氧工藝低于厭氧工藝。污水處理系統(tǒng)中的臭氣源主要分布在進(jìn)水頭部、預(yù)處理、初級(jí)處理及濾池反沖洗液、污泥處理上清液等，曝氣池的攪拌和充氧也會(huì)產(chǎn)生部分臭氣。污泥處理系統(tǒng)中的臭氣來(lái)源主要分布在污泥濃縮、厭氧消化后的污泥脫水和污泥堆放、外運(yùn)過(guò)程，由于對(duì)不穩(wěn)定污泥進(jìn)行壓縮、剪切作用，產(chǎn)生蛋白質(zhì)類(lèi)生物高聚物，進(jìn)而分解產(chǎn)生大量臭氣。污水收集、處理設(shè)施中的主要臭氣產(chǎn)生源、氣味值及其相波動(dòng)范圍詳見(jiàn)表1 。從表1 中可以看出，污水前處理部分（污水提升泵站、格柵、沉砂池）以及生物反應(yīng)中的厭氧調(diào)節(jié)池和污泥處理部分（濃縮池、儲(chǔ)泥池、脫水間等）是除臭的重點(diǎn)。

3、除臭裝置的構(gòu)成

3.1 集氣罩

通常格柵機(jī)等機(jī)械設(shè)備的集氣罩采用耐腐蝕輕質(zhì)骨架加耐力板覆面形式，該耐力板覆面材料透光不透氣，便于觀察內(nèi)部運(yùn)行情況。經(jīng)過(guò)整個(gè)試驗(yàn)的驗(yàn)證，密封效果良好，而且價(jià)格低廉。本次試驗(yàn)的對(duì)象是進(jìn)水穩(wěn)流池以及粗細(xì)格柵溢出的臭味氣體，采用這種方式進(jìn)行密封，主要考慮結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，方便觀察和檢修。

其他池體根據(jù)自身特點(diǎn)，常常選用玻璃鋼加蓋或鋼骨架反吊膜加蓋形式。

3.2 收集風(fēng)管

目前較適宜污水處理廠除臭風(fēng)管的管材主要有不銹鋼管和有機(jī)玻璃鋼管。2種管材可按條件選取。目前來(lái)看，較多采用外表防紫外的有機(jī)玻璃管風(fēng)管。

風(fēng)管走向應(yīng)合理流暢，除臭設(shè)備靠近除臭風(fēng)量最大的構(gòu)筑物，以降低風(fēng)管投資，節(jié)約能耗；風(fēng)管布置應(yīng)力求整齊、美觀，應(yīng)避開(kāi)檢修孔口、吊車(chē)設(shè)備行走和起吊空間，不妨礙檢修。

3.3 主體結(jié)構(gòu)

該除臭裝置是一種生物濾池裝置，采用生物滴濾法。氣體經(jīng)風(fēng)機(jī)直接進(jìn)入生物過(guò)濾裝置，凈化后從排氣管排放，這是整個(gè)生物濾池除臭系統(tǒng)的最關(guān)鍵的處理單元。除臭系統(tǒng)設(shè)置2臺(tái)噴淋水泵，一用一備，對(duì)填料表面進(jìn)行定時(shí)間歇噴水加濕，每次噴淋下來(lái)的水直接排放。

3.4生物填料與菌種

填料作為微生物的附著物，在整體處理系統(tǒng)中起著重要的作用。從理論上講，它的總表面積越大，即生物可附著的面積越大，微生物的數(shù)量就越多，生物反應(yīng)器的去除效率就越高。同時(shí)，填料還要有相當(dāng)?shù)目障抖?，空隙度越高，在同體積的反應(yīng)器中，當(dāng)處理量一定時(shí)，實(shí)際停留時(shí)間越長(zhǎng)，反應(yīng)器的容積利用系數(shù)越高。另外，高空隙對(duì)防止濾池堵塞、防止產(chǎn)生短流均有好處，又有利于微生物的新陳代謝，氣體與噴灑水量既能通暢流動(dòng)，又能充分接觸。因此，填料的粒徑與強(qiáng)度均要適宜，既不能過(guò)大也不能過(guò)小。該生物滴濾濾池采用天然炭質(zhì)填料，其多孔、比表面積大、保水性好、有良好的的透水性和通氣性等特性，非常適合微生物的生存。直接采用污水廠污泥噴灑到填料表面馴化成適宜的除臭微生物菌種。系統(tǒng)采用中水或污水處理系統(tǒng)出水作為噴淋水，因此運(yùn)行過(guò)程中無(wú)需添加營(yíng)養(yǎng)液以維持菌種的生長(zhǎng)。

4、幾種生物濾池及組合工藝的研究應(yīng)用

4.1 生物過(guò)濾除臭濾池

生物過(guò)濾濾池除臭設(shè)備前端一般設(shè)有水洗加濕段，臭氣經(jīng)加濕后進(jìn)入生物過(guò)濾濾池主段，主段大多無(wú)頂蓋，基本無(wú)排水。

早在1923年，Bach就利用土壤過(guò)濾床去除污水處理廠排放的含硫化氫等惡臭污染物的氣體。歐洲之后，美國(guó)日本等發(fā)達(dá)國(guó)家又將這一工藝廣泛研究并運(yùn)行到實(shí)際工程項(xiàng)目中，多采用樹(shù)皮木片等廉價(jià)易得的天熱材質(zhì)作為填料。這種工藝在臭氣濃度不高的場(chǎng)合，一般情況下能達(dá)到處理效率在70%左右。國(guó)內(nèi)早期的生物除臭設(shè)備多采用這種工藝。

4.2 生物滴濾除臭濾池

生物滴濾濾池是生物過(guò)濾工藝的改進(jìn)，和生物過(guò)濾濾池均屬于固定生物床生物處理工藝。生物滴濾濾池的床層填料一般是由非活性介質(zhì)組成，如塑料制品（拉西環(huán)，球等）、火山灰石塊、聚氨酯泡沫等。微生物附著在填料的表面，噴淋液被加入到反應(yīng)器中，為生物新陳代謝提供足夠的營(yíng)養(yǎng)和濕度，流下的水直接排放。廢氣與液體在床層內(nèi)充分接觸，污染物被吸附到填料/微生物膜的表層，被微生物在好氧的條件下分解為CO2和H20。

生物滴濾反應(yīng)器的床層填料多為惰性物質(zhì)（比如陶瓷或塑料等），具有較高的機(jī)械強(qiáng)度和孔隙率（可以到達(dá)95%），與生物過(guò)濾相比，降低了氣體通過(guò)床層的阻力。由于連續(xù)流動(dòng)的液體通過(guò)填充層，使得反應(yīng)條件（如pH、營(yíng)養(yǎng)物濃度）易于控制，也可以避免反應(yīng)產(chǎn)物在床層內(nèi)的積累。生物滴濾濾池在運(yùn)行前需要預(yù)先在填料表面掛上一層微生物膜，反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的剩余污泥和分解轉(zhuǎn)化臭氣物質(zhì)所轉(zhuǎn)化成的無(wú)機(jī)物隨排放水一起流走。采用不同的填料對(duì)不同的臭氣處理效率有所不同。這種工藝對(duì)中等濃度約50ppm的硫化氫去除率最高可達(dá)99.5%。

4.3 生物洗滌除臭濾池

此生物洗滌除臭工藝與生物滴濾不同的是，設(shè)備下部設(shè)有儲(chǔ)水層，內(nèi)部24小時(shí)連續(xù)循環(huán)噴淋填料表面，其液相中具有高濃度的懸浮微生物，大大提高了處理能力和處理效果。生物洗滌除臭濾池主要解決了兩個(gè)方面的問(wèn)題：（1）提高污染物在液相中的吸附量；（2）延長(zhǎng)微生物消化污染物的時(shí)間。采用特定的多孔惰性填料的時(shí)候，其對(duì)高濃度硫化氫去處率可達(dá)99%以上。

4.4 生物濾池組合工藝

當(dāng)需處理的臭氣濃度較高、成分復(fù)雜，不易處理的時(shí)候，單一的生物濾池處理方式可能無(wú)法滿足處理要求，可考慮采用生物濾池組合工藝。比如硫化氫濃度高，并且現(xiàn)場(chǎng)占地有限的香港沙田污水廠，設(shè)計(jì)采用的是雙層填料塔以減小占地，選用的炭質(zhì)生物填料，塔體內(nèi)部的下層填料是采用的生物洗滌工藝，噴淋水24小時(shí)連續(xù)不斷循環(huán)噴淋，上層填料采用的生物滴濾方式，間歇噴淋，兩層的噴淋水共用底部水箱。裝置正常運(yùn)行后，隨著硫化氫濃度的波動(dòng)，出口可以穩(wěn)定達(dá)到排放要求。不用考慮占地的時(shí)候，一般都采用單層填料形式的生物濾池。根據(jù)不同的工況，可以采用生物洗滌+生物滴濾的方式，也可以采用2級(jí)生物滴濾等不同的組合工藝。

當(dāng)臭氣中有部分成分是微生物難以處理的時(shí)候，還可以采用生物濾池串聯(lián)其他種類(lèi)的除臭方法，如：化學(xué)洗滌除臭、活性炭除臭等。

5、結(jié)論與展望

生物濾池除臭工藝（生物除臭法）是一種應(yīng)用前景良好的依靠微生物處理臭氣的方法?？筛鶕?jù)不同的處理目的和臭氣特性進(jìn)行工藝選擇，可以選擇采用單一的或者多種生物濾池工藝相結(jié)合的方法；復(fù)雜的臭氣，也可以采用以生物除臭為主，以化學(xué)洗滌或者其他物理化學(xué)工藝為輔的方式，輔助的方法可以作為完善應(yīng)急保障手段，取長(zhǎng)補(bǔ)短， 提升處理效果。研究過(guò)程仍存在很多問(wèn)題，包括臭氣成分的復(fù)雜性，因?yàn)槲鬯幚砹鞒烫攸c(diǎn)造成的臭氣濃度的不穩(wěn)定性，增加了臭氣處理的難度，生物除臭濾池的效果和應(yīng)用范圍可以進(jìn)行更深入的研究。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，生物除臭工藝應(yīng)根據(jù)臭氣特點(diǎn)、工程規(guī)模和運(yùn)行成本等合理選擇，同時(shí)生物除臭填料需根據(jù)臭氣處理濃度、臭氣風(fēng)壓及填料使用壽命要求等進(jìn)行選配，以保證除臭效果和控制運(yùn)行成本。

總之，與污水處理方式一樣，生物法是除臭技術(shù)的核心和基礎(chǔ)，因其無(wú)二次污染、運(yùn)行成本低、運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單、填料性能優(yōu)異、抗沖擊負(fù)荷和處理效果穩(wěn)定等特點(diǎn)，也是最經(jīng)濟(jì)合理的一種方式，目前正被廣泛運(yùn)用于去除污水廠、污水泵站各部位的臭氣。

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