城市污水處理廠惡臭氣體的生物處理方法

摘 要：城市污水處理廠城主要的臭氣源是進水和污泥處理部分，即進水格柵、曝氣沉砂池、生化池、污泥濃縮池以及最終貯泥池等工序。國內外治理臭氣所采用的方法主要有吸附法、吸收法、焚燒、化學氧化和催化燃燒等，然而這些傳統的物理化學法存在設備復雜、工藝過程繁瑣、能耗高、二次污染后再生困難等問題。生物法具有處理效率高、環境友好、能耗低、運行費用低廉等優點，已廣泛應用于惡臭污染問題的解決。

關鍵詞：城市污水處理廠；臭氣；治理；生物法

中圖分類號 X703 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2013）23-64-02

惡臭物質是指一切刺激嗅覺器官引起人們不愉快及損害生活環境的氣體物質，惡臭（offensive odor）即難聞的臭味。惡臭可對人體產生嗅覺傷害，是引起嘔吐、導致疾病的公害之一。城市污水處理廠在污水收集、運輸、處理過程中以及濃縮污泥的處理過程中，都有惡臭氣體產生，其中H2S和NH3是臭味的主要組成成分。

1 惡臭氣體的治理方法

從宏觀上可以將惡臭治理分為兩類：一類是源頭控制，指的是將生產工藝進行改良和完善，主要通過添加惡臭抑制劑等途徑實現；另外一類是末端凈化，指的是將臭氣收集并采用物理法、化學法、生物法及等離子法進行處理。表1總結了主要的惡臭治理方法。

2 城市污水廠處理惡臭氣體的生物除臭技術

生物除臭技術是指在適宜的環境條件下，利用微生物的生理代謝降解惡臭物質，達到去除臭味的方法。生物法凈化惡臭氣體的機理最初是由荷蘭學者Ottengraf提出的[1]，即“吸收-生物膜”理論。該理論認為生物法處理廢氣一般經過3個步驟：（1）廢氣中的污染物由氣膜擴散進入液膜；（2）溶解于液膜中的污染物在濃度差的推動下進一步擴散到生物膜，并被其中的微生物吸附、吸收；（3）進入微生物細胞的污染物在微生物體內的代謝過程中作為營養物質和能源分解、利用，將污染物去除。

2.1 生物過濾法 生物過濾法除臭是將惡臭氣體增濕后輸送到生物濾池，臭氣附著在填料層的生物膜上，被微生物吸附、吸收，經過不同的生理代謝途徑被分解為簡單的無機物，以達到凈化的目的。

2.2 生物滴濾法 生物滴濾法除臭是將廢氣吹入生物滴濾池，當濕潤的廢氣通過附有生物膜的填料層時，氣體中的惡臭物質被充滿營養物質的循環液和填料表面的微生物所吸附、吸收、降解，并最終分解成CO2、H2O等簡單無害的無機物，消除致臭成分，凈化后向大氣排放。

2.3 生物洗滌法 生物洗滌塔是由吸收塔和再生池兩部分組成。在吸收塔內，循環營養液由塔頂噴淋而下，與底部進入的惡臭氣體逆流接觸，使臭氣組分由氣相轉入液相，進入再生池；再生池內有懸浮生長的活性污泥，以及維持其生長的營養物質，惡臭物質在再生池內得以降解。

3 生物法處理臭氣的微生物種類

目前國內的生物脫臭處理大多采用的是活性污泥直接掛膜馴化，生物滴濾池內的脫臭微生物是經馴化而篩選得到的復合菌群。但是，活性污泥中微生物種類復雜，可能存在一些能適應環境但是不具有除臭作用的微生物。這些微生物占據填料的空間，可能會影響系統的處理效果。而且采用活性污泥馴化時間比較長，往往需要14～180d才可以投入使用[2]。為了提高生物處理效率，國內外研究者進行了高效脫臭微生物的篩選和培養工作。實驗研究結果表明，高效脫臭微生物在脫臭過程中，馴化期縮短，可以直接投入運行，保持穩定的處理效果。

劉波[3]等把氧化硫硫桿菌（T.thioxidans）、排硫硫桿菌（T.thioparus）組成的自養菌群和黃單胞菌（Xanthomonas）為主的異養菌群分別接種在2個生物滴濾反應器中，依次串聯凈化處理H2S和甲硫醇混合臭氣，一級反應器的復合自養菌在酸性環境下對進氣負荷為7～8g/（m3·h）的H2S平均去除率可達94%，且不受混合氣體中甲硫醇含量的影響。二級反應器適于中性環境，甲硫醇進氣負荷為4～5g/（m3·h）的情況下，去除率達到83%。

鄭連英[4]等從土壤中篩選出以甲苯為唯一碳源的高效降解甲苯的假單胞菌Pseudomonas sp.ZD5，并研究了溫度10～50℃、入口甲苯濃度為1 000～4 500mg/m3，氣流量為0.3～0.7m3/h、相對濕度為50%～80%等因素對甲苯降解率的影響。

Xue[5]等將亞硝化細菌（ammonia-oxidizing bacteria）和硝化細菌（nitrite-oxidizing bacteria）接種在生物滴濾反應器中，與沒有生物膜的階段和以活性污泥掛膜的階段相比，NH3的去除率分別提高59.9%和15.0%。

楊義飛、姜安璽等[6]將分離得到的異養菌黃單胞菌H10接種到生物滴濾池中，對H2S進行脫臭實驗研究，試驗結果表明：該菌具有較高的H2S去除能力，當H2S進氣濃度不大于1 170mg/m3時，出氣中不會檢測到H2S的存在，H2S的最大容積負荷為2.897gH2S·L-1（填料）·d-1，同時對H2S的降解并沒有表現出延遲期，這意味著使用該菌掛膜進行H2S的脫臭具有很好的應用前景。

4 結束語

生物法治理污染空氣始于20世紀50年代，最初是用土壤來治理生活污水廠散發的惡臭氣體。由于生物法治理廢氣具有經濟、高效和環保的優點，目前已經得到廣泛應用，并開展了大量有關工藝、填料及影響處理效率的各種元素（如溫度、pH、營養物質等）等方面的應用研究。處理系統中微生物的生長受到各種環境因素的影響，只有深入了解微生物的種群結構以及微生物與環境因素的相互作用關系，才能通過調整運行參數和改進工藝，控制微生物的適度生長，并保持相對的穩定，從而提高生物法治理惡臭氣體的效率和性能。

參考文獻

[1]Ottengraf S P P，van Den Oever A H C.Kinetics of organic compound removal from waste gases with a biological filter[J].Biotechnology and Bioengineering，1983，25：3 089-3 102.

[2]Cho Kyeoung-Suk.Enhanced removal efficiency of malodorous gases in a pilot-scale peat biofiter inculated with Thiopacillus DW44[J].Journal of Fermentation and Bioengineering，1992，73（1）：46-50.

[3]劉波，姜安璽.兩級滴濾去除硫化氫和甲硫醇混合惡臭氣體[J].中國環境科學，2003，23（6）：618-621.

[4]鄭連英，鄧獻存.生物法降解低濃度含甲苯廢氣的研究[J].環境污染與防治，2002，24（5）：277-278.

[5]Xue N T，Wang Q H，et al.Enhanced removal of NH3 during composting by a biotrickling filter inoculated with nitrifying bacteria[J].Biochemical Engineering Journal，2010（51）：86-93.

[6]楊義飛，姜安璽，王曉輝，等.利用異養菌脫臭H2S惡臭的實驗研究[J].哈爾濱建筑大學學報，2002，35（1）：73-76. （責編：張宏民）