生物滴濾技術(shù)處理污水處理廠廢氣中VOCs 的效果評價

杜 聰

（梅州源源環(huán)?？萍加邢薰?，廣東 梅州 514000）

污水處理廠是大氣污染物的重要來源，由于廢水的復(fù)雜性，其排放的廢氣成分也特別復(fù)雜，惡臭污染物會嚴重影響周邊環(huán)境[1]。生物滴濾（BTF）是一種廢氣處理技術(shù)，相比物理化學(xué)方法，它具有更好的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益，受到普遍認可[2]。生物滴濾塔可以去除廢氣中的苯、甲苯、氯苯、三氯乙烯、苯乙烯、NH3和H2S 等[3]。然而，污水處理廠排放的廢氣不盡相同，成分復(fù)雜，它們會相互作用，導(dǎo)致微生物之間的競爭或抑制[4]。受工藝過程影響，污染物濃度每天可能都不同。這些因素可能導(dǎo)致BTF 性能下降[5]。因此，污水處理廠廢氣中污染物的鑒定和定量分析就顯得尤為重要。本文以某污水處理廠為例，對其排放的廢氣成分和濃度進行分析，并安裝中試規(guī)模的生物滴濾塔對含VOCs 的廢氣進行凈化，評估其處理效果。

1 材料與方法

1.1 試驗設(shè)備

中試規(guī)模的生物滴濾塔采用直徑2 m、總高度6 m 的玻璃纖維柱，將其安裝在鋼板支架中。生物滴濾塔的有效容積設(shè)計為9 m3，分為上、中、下三級，每級高1 m。每層底部安裝多孔聚氨酯填料支撐板，作為液體和氣體的分配器。生物滴濾塔頂部均勻分布16 個噴嘴，以保證營養(yǎng)液能夠充分噴射到包裝材料中。物料搬運口設(shè)置在每級上部，直徑為0.45 m。從這些孔中取出陶瓷顆粒進行生物膜分析。污水處理池裝有集氣罩，其排出的廢氣在氣體混合罐中與環(huán)境空氣混合，然后進入生物滴濾塔。一個裝滿5 L 無機鹽培養(yǎng)基溶液的營養(yǎng)罐通過回流管與生物滴濾塔底部相連，進行再循環(huán)。利用水泵將營養(yǎng)液從生物滴濾塔頂部加入填料中，與流動氣體形成逆流模式。營養(yǎng)液以475 L/h 的流量周期性自動滴注，通過培養(yǎng)基床。

1.2 微生物接種

將污水處理廠4 個污水處理池的活性污泥混合液作為生物滴濾塔的微生物來源?；钚晕勰嗪泻醚蹙图嫘詤捬蹙?，其優(yōu)勢菌株可以降解目標污染物。微生物接種過程分為兩個階段。第一階段，活性污泥以60 L/min 的流量直接連續(xù)噴灑在填料上，持續(xù)3 h。第二階段，活性污泥以60 L/min 的流量每小時滴入1 次，滴入時間為1 min。

1.3 操作條件和分析方法

生物滴濾塔的空床停留時間為32 s，流速為550 m3/h 和1 008 m3/h，環(huán)境溫度為20 ～30 ℃，濕度為41%～80%。環(huán)境的溫度和濕度由探測器監(jiān)測。采用分光光度計和大氣進樣儀，分別用亞甲基藍分光光度法和納什試劑分光光度法分析H2S 和NH3氣體樣品。有機氣體樣品采用氣相色譜儀進行分析，配備火焰電離檢測器和毛細管柱。最后，測定不同空床停留時間下的VOCs 去除率，評估生物滴濾塔對廢氣中VOCs 的處理效果。

2 結(jié)果與分析

2.1 污水處理廠廢氣特性

4 個污水處理池會排放多種廢氣，經(jīng)分析，污水處理廠產(chǎn)生的大氣污染物主要由甲醇、乙醇、乙酸甲酯、三氯乙烯、H2S 和NH3組成。各污染物濃度隨時間的變化趨勢如圖1 所示，其濃度隨時間波動劇烈，廢水的主要成分隨著生產(chǎn)工藝的變化而變化。除個別天格柵井的甲醇濃度高于其他池外，4 個污水處理池的甲醇濃度相似，最大濃度為979 mg/m3。乙醇主要產(chǎn)生于第20 天至第35 天，平均濃度僅為0.8 mg/m3。應(yīng)急池排放的主要污染物是乙酸甲酯，其濃度波動較大。乙酸甲酯的最大濃度可達1 351.3 mg/m3，最小濃度僅為0 mg/m3。氧化池和調(diào)節(jié)池生成的三氯乙烯平均濃度分別為8.4 mg/m3和7.5 mg/m3。調(diào)節(jié)池含典型污染物H2S和NH3。該池創(chuàng)造厭氧環(huán)境，容易導(dǎo)致H2S 出現(xiàn)，H2S和NH3的平均濃度分別為0.29 mg/m3和0.96 mg/m3?？偟膩碚f，污水處理廠排放的廢氣主要含有甲醇、乙醇、乙酸甲酯、三氯乙烯、NH3、H2S 等。廢氣組成與廢水成分密切相關(guān)，具有復(fù)雜性、高毒性和不穩(wěn)定性。

2.2 污水處理廠廢氣中VOCs 去除率的變化

如圖2 所示，運行至第13 天時，生物滴濾塔對廢氣中VOCs 的去除率超過90%。隨后，生物滴濾塔的VOCs 去除率先下降再上升。入口VOCs 濃度最高可達508 mg/m3，但在隨后的幾天內(nèi)，VOCs 去除率可穩(wěn)定保持在90%以上?？沾餐Ａ魰r間為59 s 時，生物滴濾塔對污染物的去除率均高于90%。當(dāng)空床停留時間調(diào)整為32 s 時，生物滴濾塔的VOCs 去除率明顯降低。適當(dāng)?shù)乜刂瓶沾餐Ａ魰r間，有助于提高生物滴濾塔的VOCs 去除率。在中試過程中，最佳空床停留時間為32 ～59 s。中試結(jié)果表明，生物滴濾塔成功啟動需要13 d，VOCs 去除率可以保持在90%以上，營養(yǎng)液中微量元素的減少對生物滴濾塔的性能影響不大。

圖2 污水處理廠廢氣中VOCs 去除率的變化趨勢

3 結(jié)論

生物滴濾技術(shù)是處理污水處理廠廢氣中VOCs 的有效手段。該污水處理廠運行期間會產(chǎn)生多種廢氣，其主要由甲醇、乙醇、乙酸甲酯、三氯乙烯、H2S 和NH3組成。空床停留時間為59 s 時，中試規(guī)模的生物滴濾塔VOCs 去除率可大于90%。經(jīng)評估，營養(yǎng)液中微量元素的減少對生物滴濾塔的性能影響不大。