生物除臭技術在污泥干化工程上的應用

蔣 偉 楊 旭 王 濤 王翼鵬 陳海琦

（1、宇星科技發(fā)展（深圳）有限公司，廣東 深圳 518057 2、University of California, Santa Barbara）

1 概述

污泥干化脫水過程中會釋放大量的惡臭污染物到周圍空氣中形成惡臭氣體，惡臭氣體中的污染物對周圍環(huán)境質量、人體健康和經濟建設活動具有嚴重危害。首先，大部分惡臭污染物毒性閾值低或嗅覺閾值低，容易使人產生不舒適的感覺和中毒現(xiàn)象[1]。其次，惡臭污染物排入到大氣中后，在光或大氣中一些顆粒物的作用下，與其它物質發(fā)生反應，從而導致酸雨、灰霾和光化學煙霧等環(huán)境問題[1]。操作人員長期在產生臭氣的環(huán)境下工作，對身體危害比較大，易引起頭痛、頭暈、呼吸道不適等，因此需要對惡臭氣體進行治理，改善環(huán)境治理。

惡臭氣體凈化技術有很多種，按照去除機理可以分為生物法、吸附法、化學洗滌法和低溫等離子法等[1，2]。在這些技術中，生物法除臭技術具有運行成本低、除臭效果好、無二次污染等優(yōu)點，受到廣泛關注[3]。因此，生物法除臭技術在污泥干化脫水過程中臭氣治理上的應用具有重要意義。

2 原理及參數(shù)設計

2.1 化學洗滌原理及堿洗塔設計參數(shù)

以化學藥劑為吸收劑，通過洗滌吸收裝置使排氣中的有害成分被化學藥劑吸收，從而達到凈化目的的處理方法。這種處理方法可以單獨使用，也可以根據(jù)有害成分的特性，采用不同的吸收劑以兩級串聯(lián)形式使用。此外，化學吸收法還可作為一種前處理措施與其他處理方法組合使用。根據(jù)氣體和化學清洗液的相對流向不同，可分為逆流式、順流式、錯流式。其結構通常由塔體、填料、除霧器、循環(huán)噴淋系統(tǒng)等組成。

2.1.1 噴淋塔體

化學洗滌塔采用立式填料塔，逆流式設計，采用耐腐蝕的玻璃鋼材料。

每個塔內配有循環(huán)噴淋系統(tǒng)，循環(huán)噴淋系統(tǒng)包括循環(huán)泵、噴嘴、支撐件、循環(huán)管道等。項目選擇進口無堵塞噴嘴，通過均勻布置噴嘴，保證氣液接觸的均勻性，噴頭所噴的水能覆蓋整個塔體，噴灑角度可達120 度，塔底設有排水系統(tǒng)，見圖1。

圖1 噴嘴安裝布置大樣圖

2.1.2 填料

填料是材質為PVC 的多面空心球，具有較大的比表面積。大的潤濕面積和氣液傳質比表面積，更有利于氣液反應，大大增加吸收效率。

2.1.3 除霧器

除霧器安裝在堿洗塔的出口，分離處理后氣體中的霧滴。除霧器具有良好的結構構造，滿足良好的分離能力。

2.1.4 堿洗塔設計參數(shù)

本項目堿洗塔的詳細設計參數(shù)如表1 所示。

表1 堿洗塔詳細設計參數(shù)表

2.2 生物除臭原理及生物濾池設計參數(shù)

生物濾池除臭工藝是一種安全可靠的處理方法，其原理是臭氣經系統(tǒng)收集后集中送到生物濾池除臭裝置處理。臭氣通過濕潤、多孔和充滿活性的微生物濾層，利用微生物細胞對惡臭物質進行吸附、吸收和降解。微生物細胞具有個體小、表面積大、吸附性強、代謝類型多樣等特點。惡臭物質被吸附后分解成CO2、H2O、SO42-、NO3-等無毒無害的簡單無機物。

影響惡臭氣體降解效率的因素有多種，如填料、pH、溫度、生物菌種等多方面因素，現(xiàn)就影響因素做以下分析。

2.2.1 填料

填料層是生物除臭的核心部分，填料作為微生物生長繁殖的載體，對微生物的繁殖速率有重要影響，理想的填料應同時具有以下功能：較大的比表面積、良好的機械強度、優(yōu)良的氣體傳質效率和保水能力以及較長的使用壽命、不易堵塞等。本項目生物填料采用火山巖和竹炭組合填料。

2.2.2 pH

酸堿度是影響生物降解效率的重要因素，當微生物處在較適宜的pH 范圍內，微生物的活性較高，本項目控制pH 在7 左右，保證惡臭物質的降解效率最高。

2.2.3 溫度

溫度是影響微生物活性的重要因素，在惡臭氣體的降解過程中，為保證微生物在最佳工作環(huán)境溫度（為20～40℃）下產生最大臭氣處理負荷，本項目在除臭系統(tǒng)預洗段、生物降解段設置熱量補償器，安裝在循環(huán)液池內，循環(huán)水在流動狀態(tài)下給惡臭氣體和填料傳熱，保持濾池內溫度維持在微生物正常生長溫度15～40℃范圍內，以保證微生物的正常工作。

2.2.4 生物菌種

用于臭氣處理的微生物為生物濾池除臭系統(tǒng)的核心部分，微生物的活性直接決定了除臭效果，必須掌握了解相關微生物菌種分析技術和研究設備才能根據(jù)臭氣成分培育出相應的菌種對惡臭物質進行吸附降解，否則難以保證除臭效果。

2.2.5 填料停留時間

填料停留時間是影響除臭效果的主要因素。填料停留時間不足將影響處理效果，填料停留時間過久又會使填料成本和設備成本增加，導致整個項目首次投資成本增加。本項目綜合考慮環(huán)保達標排放要求以及設備投資運行成本，填料停留時間定為20s。

2.2.6 生物濾池設計參數(shù)

本項目生物濾池的詳細設計參數(shù)如表2 所示。

表2 生物濾池詳細設計參數(shù)表

3 工藝流程

污泥干化廠房的臭氣被離心風機輸送至洗滌塔，在洗滌塔中噴淋氫氧化鈉堿性藥劑。利用氫氧化鈉溶液更容易吸收臭氣中殘留粉塵以及去除以H2S 為主的酸性氣體，同時可提高廢氣濕度利于生物濾池中微生物的生長馴化。經過洗滌塔處理后的臭氣，進入生物濾池進一步處理，利用濾層中微生物對廢氣中的污染物質進行吸附、吸收和降解，將廢氣中的污染物轉化為無毒無害物質，凈化后的尾氣經過20m 排氣筒達標排放，見圖2。

圖2 堿洗+生物濾池處理工藝流程圖

4 項目應用實例

項目日處理脫水污泥200 噸（含水率80%），年處理脫水污泥6.6 萬噸。項目建兩條污泥干化生產線，每條干化生產線日處理能力為100t/d。在污泥干化過程中會產生惡臭氣體，經收集后臭氣總風量為50000m3/h，溫度在20～40℃范圍，臭氣治理工藝為化學吸收+生物濾池除臭，經除臭設備處理后的氣體濃度符合GB14554-93《惡臭污染物排放標準》和GB 18918-2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》廢氣排放二級標準要求，見表3。

5 治理效果分析

本項目系統(tǒng)建成運行后，通過第三方檢測，從煙囪取樣檢測數(shù)據(jù)來看達標情況良好，各分項指標遠低于國家排放標準要求，具體檢測數(shù)據(jù)見表4。

表4 除臭設備運行檢測結果

6 結論

生物法除臭技術具有運行成本低、除臭效果好、無二次污染等優(yōu)點，在污泥干化脫水過程中臭氣治理上具有良好的應用效果和推廣價值。

我國現(xiàn)有的生物濾池除臭技術仍不夠完善，除臭效率相對較低，與國外技術相比，在生物除臭機理研究以及工程上的應用方面還有很大的進步空間，后期將繼續(xù)作為重點研究。