生物濾池去除污水廠臭氣的研究

陳麗潔

摘 要：隨著現代城市化進程以及工業的發展，人類在進行生活、生產活動過程中，會產生大量污水，為了保護環境，通常會將這些污水分區域統一進行收集處理、達標排放。但在污水的收集、處理過程中，隨著污水的擾動，往往會使得污水中的各種有毒有害污染氣體揮發出來，產生大量的惡臭氣體，這些臭味氣體主要是由有機物腐敗和揮發性化合物造成，臭氣組分主要硫化氫（H2S）、氨（NH3）、甲烷（CH4）以及一些產生臭味的氣體，如胺類、硫醇、有機硫化物、糞臭素、吲哚等微量有機組分氣體。。為了防止和消除城市污水處理廠臭味對周圍環境及居民生活的影響，一些發達國家先后制定和逐步完善了一些有關的具體規定。從2012年左右開始，中國新建污水廠的環評中也對臭氣處理作出了要求。文章介紹了該工藝的基本原理及應用，總結出針對不同臭氣濃度及處理要求常用的幾種生物濾池除臭工藝，如生物洗滌，生物過濾法，生物滴濾法等，為今后生物除臭工藝在污水廠中的應用提供參考。

關鍵詞：生物濾池 污水廠 臭氣 處理

1、導言

惡臭廣泛產生于工農業生產、污水處理、污泥處理及垃圾處置過程。根據惡臭污染排放標準的定義，惡臭是指一切刺激嗅覺器官引起人們不愉快及損壞生活環境的氣體物質。隨著技術的發展和環境要求的提高，在建設污水處理廠的同時，除了設置必要的污水和污泥處理系統外，還需建立除臭系統，對污水處理廠臭氣進行收集和處理。

2、臭氣的來源

污水處理系統的臭氣主要來源于污水處理系統和污泥處理系統 ，而且污水污泥處理、處置工藝不同，產生的臭氣成分與濃度也不同。一般來講，長泥齡工藝（如氧化溝）臭氣產量低于低泥齡工藝（如常規曝氣工藝），好氧工藝低于厭氧工藝。污水處理系統中的臭氣源主要分布在進水頭部、預處理、初級處理及濾池反沖洗液、污泥處理上清液等，曝氣池的攪拌和充氧也會產生部分臭氣。污泥處理系統中的臭氣來源主要分布在污泥濃縮、厭氧消化后的污泥脫水和污泥堆放、外運過程，由于對不穩定污泥進行壓縮、剪切作用，產生蛋白質類生物高聚物，進而分解產生大量臭氣。污水收集、處理設施中的主要臭氣產生源、氣味值及其相波動范圍詳見表1 。從表1 中可以看出，污水前處理部分（污水提升泵站、格柵、沉砂池）以及生物反應中的厭氧調節池和污泥處理部分（濃縮池、儲泥池、脫水間等）是除臭的重點。

3、除臭裝置的構成

3.1 集氣罩

通常格柵機等機械設備的集氣罩采用耐腐蝕輕質骨架加耐力板覆面形式，該耐力板覆面材料透光不透氣，便于觀察內部運行情況。經過整個試驗的驗證，密封效果良好，而且價格低廉。本次試驗的對象是進水穩流池以及粗細格柵溢出的臭味氣體，采用這種方式進行密封，主要考慮結構簡單，方便觀察和檢修。

其他池體根據自身特點，常常選用玻璃鋼加蓋或鋼骨架反吊膜加蓋形式。

3.2 收集風管

目前較適宜污水處理廠除臭風管的管材主要有不銹鋼管和有機玻璃鋼管。2種管材可按條件選取。目前來看，較多采用外表防紫外的有機玻璃管風管。

風管走向應合理流暢，除臭設備靠近除臭風量最大的構筑物，以降低風管投資，節約能耗；風管布置應力求整齊、美觀，應避開檢修孔口、吊車設備行走和起吊空間，不妨礙檢修。

3.3 主體結構

該除臭裝置是一種生物濾池裝置，采用生物滴濾法。氣體經風機直接進入生物過濾裝置，凈化后從排氣管排放，這是整個生物濾池除臭系統的最關鍵的處理單元。除臭系統設置2臺噴淋水泵，一用一備，對填料表面進行定時間歇噴水加濕，每次噴淋下來的水直接排放。

3.4生物填料與菌種

填料作為微生物的附著物，在整體處理系統中起著重要的作用。從理論上講，它的總表面積越大，即生物可附著的面積越大，微生物的數量就越多，生物反應器的去除效率就越高。同時，填料還要有相當的空隙度，空隙度越高，在同體積的反應器中，當處理量一定時，實際停留時間越長，反應器的容積利用系數越高。另外，高空隙對防止濾池堵塞、防止產生短流均有好處，又有利于微生物的新陳代謝，氣體與噴灑水量既能通暢流動，又能充分接觸。因此，填料的粒徑與強度均要適宜，既不能過大也不能過小。該生物滴濾濾池采用天然炭質填料，其多孔、比表面積大、保水性好、有良好的的透水性和通氣性等特性，非常適合微生物的生存。直接采用污水廠污泥噴灑到填料表面馴化成適宜的除臭微生物菌種。系統采用中水或污水處理系統出水作為噴淋水，因此運行過程中無需添加營養液以維持菌種的生長。

4、幾種生物濾池及組合工藝的研究應用

4.1 生物過濾除臭濾池

生物過濾濾池除臭設備前端一般設有水洗加濕段，臭氣經加濕后進入生物過濾濾池主段，主段大多無頂蓋，基本無排水。

早在1923年，Bach就利用土壤過濾床去除污水處理廠排放的含硫化氫等惡臭污染物的氣體。歐洲之后，美國日本等發達國家又將這一工藝廣泛研究并運行到實際工程項目中，多采用樹皮木片等廉價易得的天熱材質作為填料。這種工藝在臭氣濃度不高的場合，一般情況下能達到處理效率在70%左右。國內早期的生物除臭設備多采用這種工藝。

4.2 生物滴濾除臭濾池

生物滴濾濾池是生物過濾工藝的改進，和生物過濾濾池均屬于固定生物床生物處理工藝。生物滴濾濾池的床層填料一般是由非活性介質組成，如塑料制品（拉西環，球等）、火山灰石塊、聚氨酯泡沫等。微生物附著在填料的表面，噴淋液被加入到反應器中，為生物新陳代謝提供足夠的營養和濕度，流下的水直接排放。廢氣與液體在床層內充分接觸，污染物被吸附到填料/微生物膜的表層，被微生物在好氧的條件下分解為CO2和H20。

生物滴濾反應器的床層填料多為惰性物質（比如陶瓷或塑料等），具有較高的機械強度和孔隙率（可以到達95%），與生物過濾相比，降低了氣體通過床層的阻力。由于連續流動的液體通過填充層，使得反應條件（如pH、營養物濃度）易于控制，也可以避免反應產物在床層內的積累。生物滴濾濾池在運行前需要預先在填料表面掛上一層微生物膜，反應過程中產生的剩余污泥和分解轉化臭氣物質所轉化成的無機物隨排放水一起流走。采用不同的填料對不同的臭氣處理效率有所不同。這種工藝對中等濃度約50ppm的硫化氫去除率最高可達99.5%。

4.3 生物洗滌除臭濾池

此生物洗滌除臭工藝與生物滴濾不同的是，設備下部設有儲水層，內部24小時連續循環噴淋填料表面，其液相中具有高濃度的懸浮微生物，大大提高了處理能力和處理效果。生物洗滌除臭濾池主要解決了兩個方面的問題：（1）提高污染物在液相中的吸附量；（2）延長微生物消化污染物的時間。采用特定的多孔惰性填料的時候，其對高濃度硫化氫去處率可達99%以上。

4.4 生物濾池組合工藝

當需處理的臭氣濃度較高、成分復雜，不易處理的時候，單一的生物濾池處理方式可能無法滿足處理要求，可考慮采用生物濾池組合工藝。比如硫化氫濃度高，并且現場占地有限的香港沙田污水廠，設計采用的是雙層填料塔以減小占地，選用的炭質生物填料，塔體內部的下層填料是采用的生物洗滌工藝，噴淋水24小時連續不斷循環噴淋，上層填料采用的生物滴濾方式，間歇噴淋，兩層的噴淋水共用底部水箱。裝置正常運行后，隨著硫化氫濃度的波動，出口可以穩定達到排放要求。不用考慮占地的時候，一般都采用單層填料形式的生物濾池。根據不同的工況，可以采用生物洗滌+生物滴濾的方式，也可以采用2級生物滴濾等不同的組合工藝。

當臭氣中有部分成分是微生物難以處理的時候，還可以采用生物濾池串聯其他種類的除臭方法，如：化學洗滌除臭、活性炭除臭等。

5、結論與展望

生物濾池除臭工藝（生物除臭法）是一種應用前景良好的依靠微生物處理臭氣的方法。可根據不同的處理目的和臭氣特性進行工藝選擇，可以選擇采用單一的或者多種生物濾池工藝相結合的方法；復雜的臭氣，也可以采用以生物除臭為主，以化學洗滌或者其他物理化學工藝為輔的方式，輔助的方法可以作為完善應急保障手段，取長補短， 提升處理效果。研究過程仍存在很多問題，包括臭氣成分的復雜性，因為污水處理流程特點造成的臭氣濃度的不穩定性，增加了臭氣處理的難度，生物除臭濾池的效果和應用范圍可以進行更深入的研究。

結束語

綜上所述，生物除臭工藝應根據臭氣特點、工程規模和運行成本等合理選擇，同時生物除臭填料需根據臭氣處理濃度、臭氣風壓及填料使用壽命要求等進行選配，以保證除臭效果和控制運行成本。

總之，與污水處理方式一樣，生物法是除臭技術的核心和基礎，因其無二次污染、運行成本低、運行維護簡單、填料性能優異、抗沖擊負荷和處理效果穩定等特點，也是最經濟合理的一種方式，目前正被廣泛運用于去除污水廠、污水泵站各部位的臭氣。

參考文獻

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