摘要:在污水處理過程中會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，對污水處理廠及其周邊的空氣環(huán)境造成危害。針對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題，對氣體收集系統(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、氣體的相對濕度的升高而提高。為此，對臭味氣體的負(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程中有大量的惡臭氣體產(chǎn)生，不僅帶來感官上的不悅，而且對人體健康及生態(tài)環(huán)境還會造成嚴(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)保意識的增強(qiáng)，城市污水處理廠在運(yùn)行過程中所產(chǎn)生的臭氣問題，已經(jīng)引起社會越來越多的關(guān)注。許多發(fā)達(dá)國家制定了相關(guān)的法律法規(guī)，嚴(yán)格控制臭味氣體的排放。在設(shè)計污水處理系統(tǒng)時，臭味氣體的處理也作為重要組成部分。據(jù)報道，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，我國就制定了惡臭氣體的排放標(biāo)準(zhǔn)(GB14554—1993)，并開展了相關(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、操作簡便、技術(shù)清潔、無二次污染等優(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程中散發(fā)的臭味氣體。檢測分析結(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。

針對原有生物濾池除臭系統(tǒng)存在的問題進(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。

水源來自廠區(qū)中水管網(wǎng)，當(dāng)中水不能保證時，可將廠區(qū)的中水作為臨時加濕用水。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臺離心風(fēng)機(jī)將收集的臭味氣體從除臭濾池底部的3個進(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)臭味氣體被周圍的空氣稀釋，使進(jìn)口濃度過低。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臺離心風(fēng)，分別安裝在細(xì)格柵間、粗格柵間和洗砂車間，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間為8 s。風(fēng)量過大，流速過快，使得停留時間短，氣體與附著生長在填料上的微生物接觸時間少，氣體中的發(fā)臭物質(zhì)未能及時被微生物降解，導(dǎo)致處理效果不明顯。

通過對細(xì)格柵間、粗格柵間和洗砂車間散發(fā)的臭味氣體的測定，細(xì)格柵間臭味濃度較高，而粗格柵間和洗砂車間的臭味濃度很低。為此，對細(xì)格柵間的進(jìn)氣口位置進(jìn)行了改造，同時更換了細(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，部分填料長期處于干燥狀態(tài)。經(jīng)過改造，使噴淋管增加到3條管線，直管上分別安裝多個三通管，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養(yǎng)物作為微生物的外加營養(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；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，可長期使用，且沒有異味。

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，檢測器為火焰光度檢測器(FPD)；氨：納氏試劑光度法；相對濕度(RH)：OAKTON(德國)溫濕度儀；pH值：PHS一3C(上海雷磁)酸度計。

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、磷和鉀等無機(jī)鹽，因此，在給填料加濕的同時，也定期給附著在填料上的微生物提供了生長繁殖所必需的營養(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繁殖。生物除臭濾池經(jīng)過氣體收集系統(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濕度等因素對除臭效果的影響。

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)的一項重要系統(tǒng)參數(shù)。不同的流速是否會影響到除臭的效果，當(dāng)流速過大時，氣體中的有害物質(zhì)與微生物的接觸時間過短，未及時被微生物降解就已經(jīng)溢出。流速過小，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。

濕度的控制對于生物除臭濾池的運(yùn)行非常重要，干燥的環(huán)境會使微生物體內(nèi)的蛋白質(zhì)變性，引起代謝活動停止[10]。水是微生物生長所必不可少的，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。因為水的比熱容高，是熱的良好導(dǎo)體，能有效地吸收代謝過程中產(chǎn)生的熱并及時地將多余熱量散發(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%，相對濕>99% 。氣體的相對濕度對去除效果的影響試驗結(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濕度(>80%)條件下獲得的；相對濕度較低時，去除率也較低。實(shí)際中，通過調(diào)節(jié)噴淋系統(tǒng)的噴淋量、噴淋時間和噴淋次數(shù)，可以有效地使填料保持適合微生物生長的濕度條件。

除必需的營養(yǎng)成分以外，微生物的生長還需要適宜的溫度，適宜的溫度可以使微生物大量生長繁殖。一般地，溫度高，生物反應(yīng)器的去除能力也高。但是，過高過低的溫度均會降低微生物的代謝速率和生長速率[10-11]，降低對氣體中發(fā)臭物質(zhì)的吸附能力和降解能力。溫度過低會造成微生物的活性降低處于休眠狀態(tài)，溫度過高則會導(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，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。溫度對硫化氫的去除效果有明顯的影響。除臭濾池內(nèi)的溫度對氣體的相對濕度也有影響，當(dāng)溫度高于20~C時，生物除臭濾池對硫化氫有較高的去除率。圖13顯示了氣體相對濕度隨溫度的變化情況。在15~C以下時，氣體的相對濕度無明顯變化；隨著溫度的升高，氣體的相對濕度明顯下降，但仍可保持80% 以上。

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

3．3 微生物的接種、培養(yǎng)和馴化

在氣味的生物處理過程中，微生物的作用是不容忽視的，在有氧條件下，生長在填料內(nèi)的微生物將氣體中的有機(jī)物氧化為簡單無機(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，對填料上的微生物進(jìn)行了培養(yǎng)和馴化。通過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濕度等因素對除臭效果有不同程度的影響。提高負(fù)荷，提高溫度，相對濕度>80% 時，可以提高對發(fā)臭物質(zhì)的去除能力。

參考文獻(xiàn)
 
 
 

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