摘要:在污水處理過(guò)程中會(huì)有大量的惡臭氣體產(chǎn)生，主要含硫化氫和氨等發(fā)臭物質(zhì)。這些臭味物質(zhì)逸散到空氣中，對(duì)污水處理廠及其周邊的空氣環(huán)境造成危害。針對(duì)清河污水處理廠原有生物除臭設(shè)施除臭效率難以提高的問(wèn)題，對(duì)氣體收集系統(tǒng)和生物除臭濾池內(nèi)的噴淋管路進(jìn)行了改造，并更換了新型生物填料。本研究對(duì)改造前后的除臭效果進(jìn)行了考察，結(jié)果顯示，硫化氫的平均去除率從改造前的36．5%提高到62．9%，最大去除率可以達(dá)到96．2%；氨的去除率從28．2% 提高到接近100%。臭味氣體的處理效果隨除臭濾池的溫度、氣體的相對(duì)濕度的升高而提高。為此，對(duì)臭味氣體的負(fù)荷、流量、溫度以及濕度等因素進(jìn)行了研究，在溫度>20~C、相對(duì)濕度>80% 的條件下，生物除臭濾池能夠有比較理想的處理效果。

關(guān)鍵詞:污水處理廠生物除臭技術(shù) 生物濾池 惡臭(臭味)氣體

在城市污水處理廠污水與污泥處理過(guò)程中有大量的惡臭氣體產(chǎn)生，不僅帶來(lái)感官上的不悅，而且對(duì)人體健康及生態(tài)環(huán)境還會(huì)造成嚴(yán)重危害。發(fā)臭物質(zhì)主要有硫化氫、氨和硫醇等。隨著人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民生活水平的提高和公眾環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，城市污水處理廠在運(yùn)行過(guò)程中所產(chǎn)生的臭氣問(wèn)題，已經(jīng)引起社會(huì)越來(lái)越多的關(guān)注。許多發(fā)達(dá)國(guó)家制定了相關(guān)的法律法規(guī)，嚴(yán)格控制臭味氣體的排放。在設(shè)計(jì)污水處理系統(tǒng)時(shí)，臭味氣體的處理也作為重要組成部分。據(jù)報(bào)道，1987年日本城市污水廠約有166座脫臭裝置治理惡臭物質(zhì)[1-4]。在20世紀(jì)90年代初，我國(guó)就制定了惡臭氣體的排放標(biāo)準(zhǔn)(GB14554—1993)，并開(kāi)展了相關(guān)的研發(fā)工作[5-9]。相關(guān)的排放物標(biāo)準(zhǔn)列于表1。

污水處理廠臭味氣體的特點(diǎn)是量大、濃度低，目前處理方法主要有空氣稀釋法、掩蔽法、化學(xué)吸收法、化學(xué)噴淋法、活性炭吸附法和生物法等¨ 。與常規(guī)物理化學(xué)方法相比，生物方法具有成本低、操作簡(jiǎn)便、技術(shù)清潔、無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)。生物法的原理是利用微生物將臭味氣體中的發(fā)臭物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無(wú)害或低害類物質(zhì)，其方法主要有廢氣直接通人曝氣池法、生物濾池法和生物滴濾池法。廢氣直接通人曝氣池法是將收集到的廢氣直接通人曝氣池中，有機(jī)氣味物質(zhì)在曝氣池中被活性污泥降解。其主要優(yōu)點(diǎn)是方法簡(jiǎn)單，費(fèi)用低，但除臭效果較差，使得曝氣池成為嚴(yán)重的氣味擴(kuò)散源，因此其應(yīng)用有較大的局限性。

清河污水處理廠采用了生物濾池方法處理污水處理過(guò)程中散發(fā)的臭味氣體。檢測(cè)分析結(jié)果表明，該廠臭味氣體中主要發(fā)臭物質(zhì)為硫化氫和氨。生物除臭濾池建成運(yùn)行后，臭味氣體得到了一定的處理，但是處理效果不理想，硫化氫的平均去除率為36．5% ，氨的平均去除率為28．2% ，主要問(wèn)題是：氣體收集效果差，部分帶有臭味的氣體未進(jìn)入除臭濾池；氣量大，臭味氣體在除臭濾池內(nèi)的停留時(shí)間短；除臭濾池內(nèi)布水不均勻；填料易腐爛，腐爛的填料也會(huì)散發(fā)臭味，加重污染。清河污水處理廠地處人口密度大、經(jīng)濟(jì)繁榮的北京市海淀區(qū)，周邊有商業(yè)區(qū)、多個(gè)居民小區(qū)和交通要道。因此，建立完善的臭味氣體控制系統(tǒng)是十分必要的。

針對(duì)原有生物濾池除臭系統(tǒng)存在的問(wèn)題進(jìn)行了一系列的改造，包括氣體收集系統(tǒng)改造、風(fēng)量調(diào)整措施、重新排布噴淋管以及更換填料等。臭味氣體主要來(lái)源于污水處理廠的曝氣沉砂池、細(xì)格柵間和進(jìn)水渠道等處，本研究比較了改造前后生物除臭濾池對(duì)氣體中的主要發(fā)臭物質(zhì)硫化氫和氨的去除效果，考察了臭味氣體的負(fù)荷、流量、溫度、濕度以及填料的種類等因素對(duì)臭味物質(zhì)的處理效果的影響，確立了生物除臭濾池的最佳運(yùn)行參數(shù)。

1 生物除臭設(shè)施

1．1 原生物除臭設(shè)施

污水廠原有生物除臭設(shè)施由生物除臭濾池(圖1)和氣體收集系統(tǒng)構(gòu)成。生物除臭濾池長(zhǎng)8．05 m，寬3．75 m，高2．7 m，頂部有蓋板。除臭濾池內(nèi)部為1 m高的濾料層，濾料為樹(shù)皮，濾料層底部設(shè)有由混凝土多孔板制成的承托層；頂部設(shè)置噴淋管)，定期給濾料噴水加濕。

水源來(lái)自廠區(qū)中水管網(wǎng)，當(dāng)中水不能保證時(shí)，可將廠區(qū)的中水作為臨時(shí)加濕用水。除臭池側(cè)面設(shè)有2套疊梁閘，每套閘板9塊，閘框?qū)?600 121121，高300 mm，便于濾料的更換。臭味氣體來(lái)源于進(jìn)水泵房、粗格柵間，曝氣沉砂池、細(xì)格柵間和沉砂池進(jìn)水渠、洗砂間和沉砂池出水渠。3臺(tái)離心風(fēng)機(jī)將收集的臭味氣體從除臭濾池底部的3個(gè)進(jìn)氣口(圖2)送入除臭濾池，風(fēng)機(jī)出風(fēng)口安裝可調(diào)節(jié)氣量的蝶閥和止回閥?？傔M(jìn)氣量為18 000 m ／h.

1．2 生物除臭設(shè)施改造

1．2．1 氣體收集系統(tǒng)的改造

被改造的氣體收集系統(tǒng)是細(xì)格柵間的臭味氣體收集口。原有的臭味氣體收集口距離臭氣源較遠(yuǎn)(圖3)，一方面，氣體收集效率較低，部分發(fā)臭物質(zhì)沒(méi)有進(jìn)入收集系統(tǒng)而散布到空氣中使細(xì)格柵間內(nèi)的臭味較重；另一方面，進(jìn)入收集口內(nèi)臭味氣體被周?chē)目諝庀♂?，使進(jìn)口濃度過(guò)低。改造的方法是將連接氣體收集口的管道延伸至臭氣濃度較高的點(diǎn)源處(圖4)，以保證臭味氣體的有效收集，減少細(xì)格柵間的臭味。

1．2．2 更換風(fēng)機(jī)

原臭味氣體收集系統(tǒng)有3臺(tái)離心風(fēng)，分別安裝在細(xì)格柵間、粗格柵間和洗砂車(chē)間，風(fēng)量均為6000 m ／h，進(jìn)入生物除臭濾池的總風(fēng)量為18 000 m ／h。由于填料層的體積為40 m ，相應(yīng)地，氣體在填料中的停留時(shí)間為8 s。風(fēng)量過(guò)大，流速過(guò)快，使得停留時(shí)間短，氣體與附著生長(zhǎng)在填料上的微生物接觸時(shí)間少，氣體中的發(fā)臭物質(zhì)未能及時(shí)被微生物降解，導(dǎo)致處理效果不明顯。

通過(guò)對(duì)細(xì)格柵間、粗格柵間和洗砂車(chē)間散發(fā)的臭味氣體的測(cè)定，細(xì)格柵間臭味濃度較高，而粗格柵間和洗砂車(chē)間的臭味濃度很低。為此，對(duì)細(xì)格柵間的進(jìn)氣口位置進(jìn)行了改造，同時(shí)更換了細(xì)格柵間的離心風(fēng)機(jī)，將風(fēng)量調(diào)整為2750 m/h，安裝在粗格柵間和洗砂車(chē)間的風(fēng)機(jī)暫停運(yùn)行。

1．2．3 重新布設(shè)噴淋管

原生物除臭濾池頂部的噴淋管只有1條(圖5)，布水不均，填料層內(nèi)部的含水率有顯著差異，部分填料長(zhǎng)期處于干燥狀態(tài)。經(jīng)過(guò)改造，使噴淋管增加到3條管線，直管上分別安裝多個(gè)三通管，便于均勻布水(圖6)。在運(yùn)行中，使用該污水處理廠的中水作為噴淋用水，定期對(duì)填料進(jìn)行淋灑加濕，既節(jié)約成本，又可利用中水中的剩余營(yíng)養(yǎng)物作為微生物的外加營(yíng)養(yǎng)源，定期補(bǔ)充。

1．2．4 更換填料

生物除臭濾池內(nèi)裝填有一定厚度的填料。原有的填料采用的是按一定比例混合的木片和樹(shù)皮的混合物(圖7)，每塊大小約為30×10×5(mm)。使用了2年后，部分木片和樹(shù)皮腐爛，填料層發(fā)生板結(jié)和塌陷，導(dǎo)致除臭濾池內(nèi)的壓力損失升高，能耗增大。另外，腐爛的填料散發(fā)出臭味，加重了污染。因此，將除臭濾池內(nèi)的填料全部更換(圖8)。新填料采用聚氨酯泡沫塊，尺寸為20×20×20(mm)。這種填料的優(yōu)點(diǎn)是多孔，表面適合微生物附著生長(zhǎng)；孔隙率大，透氣性好，壓力損失??；保水性強(qiáng)，便于控制濕度，減少噴淋水的用量；不易腐爛，可長(zhǎng)期使用，且沒(méi)有異味。

2 臭味氣體分析方法

含硫化合物：島津GC一9A(日本)氣相色譜分析儀，檢測(cè)器為火焰光度檢測(cè)器(FPD)；氨：納氏試劑光度法；相對(duì)濕度(RH)：OAKTON(德國(guó))溫濕度儀；pH值：PHS一3C(上海雷磁)酸度計(jì)。

3 結(jié)果與討論

3．1 改造前后臭昧氣體處理效果比較

經(jīng)上述設(shè)備改造后，生物除臭濾池運(yùn)行了7個(gè)月。臭味氣體的去除效果明顯提高。設(shè)備改造前后生物除臭濾池的運(yùn)行條件及臭味氣體的去除效果列于表2。

比較表2的試驗(yàn)結(jié)果可知，臭味氣體收集系統(tǒng)改造后，硫化氫的平均進(jìn)氣濃度由改造前的4．48 rag／m 3提高到7．06 mg／m 3，進(jìn)入除臭濾池的硫化氫濃度增加了近1倍，提高了臭味氣體的收集效果，減少了臭氣的泄漏。通過(guò)更換風(fēng)機(jī)，減少除臭濾池的進(jìn)氣量，有效提高了氣體在生物除臭濾池內(nèi)的停留時(shí)間；噴淋系統(tǒng)改造后，噴淋效率明顯提高，布水比較均勻，位于濾池中部和周邊的填料的含水率相差不大。由于噴淋液采用的是本廠的中水，水中含有一定量的氮、磷和鉀等無(wú)機(jī)鹽，因此，在給填料加濕的同時(shí)，也定期給附著在填料上的微生物提供了生長(zhǎng)繁殖所必需的營(yíng)養(yǎng)成分。新填料持水性好，含水率平均為69% 。除臭濾池內(nèi)氣體的相對(duì)濕度可保持85% 以上，通常為99．9% 。更換填料后，壓力損失明顯降低。微生物分析結(jié)果顯示，新填料適合微生物的生長(zhǎng)繁殖。生物除臭濾池經(jīng)過(guò)氣體收集系統(tǒng)改造、更換風(fēng)機(jī)、重新排布噴淋管以及更換新填料等4個(gè)方面的改造，臭味氣體的去除率明顯提高，硫化氫的平均去除率由改造前的36．5% 提高到62．9% ，最大去除率可以達(dá)到96．2% ，氨的平均去除率提高到100% 。絕大多數(shù)的出氣濃度達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，分析結(jié)果表明，以上4個(gè)方面的改造是行之有效的。

3．2 影響除臭效果的主要因素

本研究中以除臭濾池去除硫化氫為例，重點(diǎn)考察了臭味氣體的負(fù)荷、除臭濾池的溫度以及氣體的相對(duì)濕度等因素對(duì)除臭效果的影響。

進(jìn)氣濃度和氣體流量發(fā)生變化均能引起負(fù)荷的改變?？刂七M(jìn)氣口的氣體流量是除臭系統(tǒng)的一項(xiàng)重要系統(tǒng)參數(shù)。不同的流速是否會(huì)影響到除臭的效果，當(dāng)流速過(guò)大時(shí)，氣體中的有害物質(zhì)與微生物的接觸時(shí)間過(guò)短，未及時(shí)被微生物降解就已經(jīng)溢出。流速過(guò)小，使總處理量減小，不能滿足處理需求。由于進(jìn)入除臭濾池的氣體流量保持2750 m ／h，因此負(fù)荷的變化主要由進(jìn)氣濃度的變化引起。硫化氫的進(jìn)氣濃度與負(fù)荷成正比(圖9)。去除能力與負(fù)荷也成正比關(guān)系(圖10)，負(fù)荷增加，去除能力明顯提高。在較高的負(fù)荷下，可以獲得較高的硫化氫的去除能力。

濕度的控制對(duì)于生物除臭濾池的運(yùn)行非常重要，干燥的環(huán)境會(huì)使微生物體內(nèi)的蛋白質(zhì)變性，引起代謝活動(dòng)停止[10]。水是微生物生長(zhǎng)所必不可少的，水在細(xì)胞中起到溶劑與運(yùn)輸介質(zhì)的作用，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收與代謝產(chǎn)物的分泌必須以水為介質(zhì)才能完成。因?yàn)樗谋葻崛莞撸菬岬牧己脤?dǎo)體，能有效地吸收代謝過(guò)程中產(chǎn)生的熱并及時(shí)地將多余熱量散發(fā)，從而有效地控制細(xì)胞內(nèi)溫度的變化。所以填料保持適宜的含水率和濕度，能夠使微生物保持降解活性，使生物除臭濾池能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。通常生物濾池的含水率一般控制在40% ～80%，相對(duì)濕>99% 。氣體的相對(duì)濕度對(duì)去除效果的影響試驗(yàn)結(jié)果表明(圖11)：在相同條件下(硫化氫的平均進(jìn)氣濃度為1．75 ms／m ，溫度為18．5℃)，較高的硫化氫去除率是在較高的相對(duì)濕度(>80%)條件下獲得的；相對(duì)濕度較低時(shí)，去除率也較低。實(shí)際中，通過(guò)調(diào)節(jié)噴淋系統(tǒng)的噴淋量、噴淋時(shí)間和噴淋次數(shù)，可以有效地使填料保持適合微生物生長(zhǎng)的濕度條件。

除必需的營(yíng)養(yǎng)成分以外，微生物的生長(zhǎng)還需要適宜的溫度，適宜的溫度可以使微生物大量生長(zhǎng)繁殖。一般地，溫度高，生物反應(yīng)器的去除能力也高。但是，過(guò)高過(guò)低的溫度均會(huì)降低微生物的代謝速率和生長(zhǎng)速率[10-11]，降低對(duì)氣體中發(fā)臭物質(zhì)的吸附能力和降解能力。溫度過(guò)低會(huì)造成微生物的活性降低處于休眠狀態(tài)，溫度過(guò)高則會(huì)導(dǎo)致微生物大量的死亡。平均進(jìn)氣濃度為7．04 ms／nl ，溫度在5～22℃時(shí)，硫化氫的去除率隨溫度的變化情況如圖12所示。在不同的溫度條件下，生物除臭濾池對(duì)硫化氫的去除效果有明顯的差異。隨著溫度的升高，硫化氫的去除率提高顯著。溫度對(duì)硫化氫的去除效果有明顯的影響。除臭濾池內(nèi)的溫度對(duì)氣體的相對(duì)濕度也有影響，當(dāng)溫度高于20~C時(shí)，生物除臭濾池對(duì)硫化氫有較高的去除率。圖13顯示了氣體相對(duì)濕度隨溫度的變化情況。在15~C以下時(shí)，氣體的相對(duì)濕度無(wú)明顯變化；隨著溫度的升高，氣體的相對(duì)濕度明顯下降，但仍可保持80% 以上。

試驗(yàn)結(jié)果表明，在20~C以上，氣體的相對(duì)濕度>80% 時(shí)，生物除臭濾池對(duì)硫化氫的去除率較高，并且增大負(fù)荷，去除能力也會(huì)提高。

3．3 微生物的接種、培養(yǎng)和馴化

在氣味的生物處理過(guò)程中，微生物的作用是不容忽視的，在有氧條件下，生長(zhǎng)在填料內(nèi)的微生物將氣體中的有機(jī)物氧化為簡(jiǎn)單無(wú)機(jī)物(如水、二氧化碳等)。其中，部分有機(jī)物被轉(zhuǎn)化為新細(xì)胞物質(zhì)。本試驗(yàn)中，由于更換的新填料是有機(jī)聚合物，自身不帶有微生物，因此，在填料加人生物濾池前進(jìn)行了初步的微生物接種；在填料加入并通氣后，對(duì)填料上的微生物進(jìn)行了培養(yǎng)和馴化。通過(guò)微生物的接種可以使生物除臭濾池較快地進(jìn)入正常運(yùn)行，達(dá)到較好的處理效果。

4 結(jié) 論

(1)生物除臭濾池經(jīng)過(guò)氣體收集系統(tǒng)改造、更換風(fēng)機(jī)、重新排布噴淋管以及更換新填料等4個(gè)方面的改造，臭味氣體的去除率明顯提高，硫化氫的平均去除率由改造前的36．5% 提高到62．9% ，最大去除率可以達(dá)到96．2% ，絕大多數(shù)時(shí)間的出氣濃度達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。分析結(jié)果表明，現(xiàn)行的改造是行之有效的。

(2)臭味氣體的負(fù)荷、除臭濾池的溫度以及氣體的相對(duì)濕度等因素對(duì)除臭效果有不同程度的影響。提高負(fù)荷，提高溫度，相對(duì)濕度>80% 時(shí)，可以提高對(duì)發(fā)臭物質(zhì)的去除能力。

參考文獻(xiàn)
 
 
 

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