鈣基復合填料在生物除臭領域應用探討

程 輝

(杭州綠然環保集團有限公司，浙江 杭州 311100)

1 引言

惡臭氣體的產生，不僅影響生態環境，也會危害人體健康[1]。目前，惡臭處理方法常見如氧化法、燃燒法、吸附法、中和法等，而生物除臭技術的應用，具有成本低、效果好、操作方便、環境友好等特點，在除臭領域發展迅猛。為了適應新形勢下的環保需求，生物除臭期間，應該進一步提高去除效率、研發新型填料、培養優勢菌種。以下結合工作實踐，探討鈣基復合填料的應用。

2 生物除臭技術應用概述

2.1 工藝流程

生物除臭的工藝流程可以分為三步：第一步，廢氣中的毒害、惡臭污染物和水接觸，相溶后成為液相分子或離子，完成物理形態的轉化。第二步，加入特定菌種，微生物能吸收惡臭成分，此時惡臭物質從水中轉移到微生物體內。第三步，惡臭物質在微生物細胞酶的催化作用下，可以實現氧化分解，生成CO2、H2O等無機物；同時微生物代謝產生新的細胞。

2.2 技術特點

分析生物除臭技術的特點如下：①除臭過程清潔、環保，不會產生二次污染，可對多種污染物同時處理；②處理時間短，一般5～10 s即可完成凈化，除臭效率達到95%以上[2]；③抗沖擊能力強，當廢氣濃度在3～150×10-6之間波動時，不會影響正常的除臭過程；④生物菌種的類型多，不僅接種時間短，而且運行費用低，除臭期間不會使用其他藥劑；⑤復合濾料的透氣性好，不容易發生板結，因此使用壽命長；⑥PLC技術、夾層保溫材料的應用，不僅實現了除臭的自動化，而且能在低溫天氣下運行。

2.3 適用范圍

結合生物除臭的工藝流程和技術特點，適用范圍包括：一是城市污水站，用來處理泵站臭氣、污泥臭氣；二是垃圾處理廠，處理收集站臭氣、分選車間臭氣；三是工業生產企業，例如涂料廠、橡膠廠、食品飲料廠、制藥廠、飼料加工廠等。

3 生物除臭效果的影響因素

生物除臭效果，會受到生物濾床的氣流流場、當地氣候條件影響，此外，還和以下幾個因素密切有關。

3.1 溫度

結合實踐，生物除臭系統應用時，一般將溫度控制在20～40 ℃之間，其中35 ℃是好氧微生物的最佳生長溫度。除臭過程中，隨著溫度升高，擴散、生化反應速度均會加快，可改善除臭效果；溫度越低，會削弱生物活性，除臭效果變差。

3.2 pH值

相關研究顯示[3]，用于降解氣相硫化物的微生物主要分為兩種：一是化能自養型微生物，二是甲基乙養型微生物。這些微生物的使用，可將硫化物氧化成CO2，其中后者會促使環境呈現為酸性。但是，微生物適宜生存在pH值為中性的環境中，酸性會降低生物的代謝效率。此外，二甲基硫代謝酶在酸性條件下，其自身性能不穩定，也會影響除臭效果。

3.3 填料類型

在生物除氧工藝中，填料是一個關鍵因素，相同工藝下，選用不同的填料類型，會產生不同的除臭效果。分析原因在于，不同填料的理化性質、生長速度、掛膜程度均不同。優良填料的比表面積大、保水性好，其理化性質穩定，不僅方便掛膜，還能為微生物提供營養物質，因此除臭效果好。

3.4 填料含水率

生物濾池運行期間，運行參數的設置必須考慮到填料的含水率指標。在微生物的生長、代謝過程中，水分均是一個重要因素，填料保持合理的含水率，可以增強自身的緩沖能力，充分發揮出除臭作用。

4 鈣基復合填料在生物除臭中的應用

4.1 填料特點

鈣基復合填料的主要成分是碳酸鈣CaCO3，分為兩種類型：一是重質碳酸鈣，使用白云石、貝殼、方解石、石灰石、大理石等為原料，經粉碎風選處理，得到一定細度；二是輕質碳酸鈣，其粒徑一般在0.5～6.0 μm，采用化學沉淀法獲得。在生物除臭領域，使用的鈣基復合填料是重質碳酸鈣。

4.2 除臭原理

一些常見的惡臭污染物，微生物轉化的產物如下：①硫化氫：H2S+O2→H2SO4；②甲硫醇：2CH3SH+7O2→2H2SO4+2CO2+2H2O；③三甲胺：2(CH3)3N+13O2→2HNO3+6CO2+8H2O；④氨：NH3+2O2→HNO3+H2O。惡臭成分在降解時會產生酸性物質，如果除臭過程中沒有清除這些酸性物質，就會降低微生物的活性，繼而影響除臭效率。為了提高系統pH值，可使用鈣基復合填料中和酸性，填料中的CaCO3和水接觸后會緩慢釋放，形成緩沖體系[4]。如果惡臭污染物的濃度較大，此時CaCO3可以中和酸性，將pH值控制在合適范圍內，從而提高微生物的活性，最終獲得良好的除臭效果。

4.3 方案設計

4.3.1 搭建平臺

生物除臭性能測試平臺，是由生物濾池、循環水泵、離心風機、自動補水閥、自動排水閥、PLC系統組成。其中，生物濾池的長、寬、高為1.5 m、1.0 m、1.0 m，填料的裝填體積為1.5 m3，填料體積負荷設計值為150 m3/h，設計處理量為225 m3/h，設計排出量為200 L/d。調節管路閥門的開啟程度，即可調整風量、噴淋量；設定排水時間、頻率，即可調整排水量。

4.3.2 臭氣取樣

對臭氣進行取樣，可以使用DN100管道，和目標工廠的臭氣排風管道相連接。

4.3.3 檢測方法

檢測H2S的濃度，采用亞甲藍分光光度法；檢測NH3的濃度，采用納米試劑分光光度法；檢測pH值，采用精密試紙；測定風量，采用渦輪流量計；測定噴淋量，采用玻璃轉子流量計[5]。

4.3.4 接種馴化

利用好氧曝氣池中的活性污泥進行接種馴化，操作如下：首先將活性污泥混合液，噴淋在填料床表面，流過填料床會在塔底水箱聚集；然后開啟風機、噴淋循環泵，調整至設計的運行參數；最后活性污泥混合液在噴淋循環中，即可完成掛膜。

4.3.5 數據分析

該平臺使用期間，應該對各項數進行監測，保證運行工況的穩定性。采集數據時，周期設置為45 d，每日采樣1次。分析進口、出口的H2S和NH3濃度變化、pH值變化，評價除臭效果。

4.4 案例分析

以某城市的污水處理廠為例，采用生物除臭技術對惡臭進行處理，按照設計方案開展除臭工作。分析可知：①該除臭系統運行后，前10 d的H2S、NH3濃度降低明顯，說明水對H2S、NH3的吸收能力較強。②從第20 d開始，H2S出口濃度維持在0.4 mg/m3以下，其去除效率達到98%以上；③從第15 d開始，NH3出口濃度維持在1.0 mg/m3以下，其去除效率達到85%以上；④參考該城市的《惡臭污染物排放標準》，處理后的H2S、NH3濃度均滿足排放限值。

而在pH值變化上，精密試紙測定結果顯示，在45 d的除臭周期內，循環液的pH值均在7.0左右，能提高微生物的活性，沒有對除臭結果造成影響。

5 結語

在污染物治理工作中，生物除臭是一種新型的技術方案，具有諸多應用優勢。分析可知，影響生物除臭效果的因素，主要包括溫度、pH值、填料類型、填料含水率等。文中以鈣基復合填料為核心，搭建生物除臭性能測試平臺，結合實例分析了生物除臭效果。結果顯示，處理后的H2S、NH3濃度均滿足排放限值，且pH值穩定在7.0左右，系統運行穩定、除臭效率高，值得推廣。