生物滴滤除臭技术填料比较

李 亮

(中国市政工程西南设计研究总院，四川 成都 610081)

城市污水处理厂污水污泥处理过程中，产生大量的恶臭气体。臭味给人以感官不悦，甚至会危及人体生理健康。我国于1994年和2003年起分别实施了《恶臭污染物排放标准》(GB145542－1993)和《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB189182－2002)，对恶臭污染物的排放作了严格的规定。除臭工程已成为新建污水处理厂不可或缺的部分和已建污水处理厂改造的重要部分。

1 除臭工艺选择

城市污水处理厂溢出的恶臭物质一般可以分为五类［1］:第一类为含硫化合物，如硫化氢(H2S)、硫醇类等;第二类为含氮化合物，如氨(NH3);第三类为烃类化合物;第四类为含氧有机化合物，如醇、醛、酮、酚、有机酸等;第五类为卤素及其衍生物。针对污水处理厂的臭味，有直接焚烧法、催化剂氧化法、酸碱洗净法、臭气氧化法、化学吸附法、活性碳物理吸附法、生物除臭法等。

2 生物滴滤除臭技术

滴滤式生物除臭是在适宜条件下，利用载体填料比表面积上微生物的作用除臭。臭气通过生物滤床时，恶臭污染物从气相中转移到生物膜表面，以下3个过程同时进行，可达到除臭的目的(图1)。

(1)臭气在散水的作用下与湿润状态的生物填料表面水膜接触，污染物通过传质作用溶解于水膜中;

(2)进入生物膜的恶臭污染物成分在生物膜中微生物的吸收分解下被清除;

图1 滴滤式生物除臭传质原理

(3)微生物把吸收的恶臭污染物作为能量来源，用于进一步的繁殖，使得生物膜不断更新。

臭气物质先被填料上附着的水膜吸收，然后被填料上附着的微生物氧化分解，从而完成臭气的除臭过程。为了使微生物保持高的活性，必须为之创造一个良好的生存环境，比如:适宜的湿度、pH值、氧气含量、温度和营养成分等。

因为填料是微生物生存和工作的场所，既是微生物生长的支撑载体，又是气液固传质介质，其性能直接影响除臭效果，因此填料是生物除臭装置最核心技术。一种好的载体填料必须满足以下条件:①比表面积大，容许生长的微生物种类丰富，微生物的相容性好;②亲水保湿性能好，能为微生物的生存创造良好的环境;③抗强酸耐腐蚀，对产生的强酸有耐腐蚀性;④具有一定的机械强度，无压密性，保证气体停留时间和通量;⑤不随水分的多少产生膨胀和收缩，保证各种情况下的通气量;⑥结构均匀孔隙率大，压力损失小，通气阻力小;⑦自身无异味，具有一定的吸附能力;⑧耐老化，使用寿命长;⑨填料材料易得且价格便宜;⑩运行、养护简单。

3 生物滴滤除臭用填料及比较

3.1 填料分类

生物滴滤填料种类繁多，如塑料、半软性塑料、炭质生物媒、干树皮(木片)、干草、陶粒、沸石、纤维性泥炭或其混合物等等。污水厂除臭工程中常用的大致可划分为木片树皮类有机填料、塑料填料、陶粒填料和炭质填料几种。

3.2 填料比较

笔者从填料理化性能和经济性两个方面对这四类填料进行简单的比较(表1、表2)。

3.3 木片树皮类有机填料

木片树皮类有机填料由于成本低，取材方便，在我国污水处理厂导入生物除臭技术的早期阶段被广泛采用，应用实例较多。

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该类填料存在下述几个比较明显的缺欠。首先，木片树皮类填料抗酸能力较差，容易腐烂。往往除臭装置在使用初期效果尚可，但是在使用2～3年之后，由于填料变形腐烂，逐渐失去原有的形状，物理性质也发生了改变。填料的最终充填高度塌陷至初始充填高度的60%左右，致使除臭系统的长期费用明显增加。频繁的更换填料不但造成工程量的增加，也给日常的运行管理造成很多麻烦，每次更换填料后的微生物驯养(工程调试)阶段，势必会对周围的环境造成一定的影响，除臭系统长期稳定运行会受到影响。其次，木片树皮类填料机械强度差，塌陷变形后，降低了空气在填料中的停留时间，从而降低了处理效果;同时导致空气通过阻力增加，通过风量减少，容易造成气流、水流在填料中的不均匀分布，影响传质过程。从而使整个系统处理能力和处理效果大幅度下降。

3.4 塑料填料

塑料填料是最廉价、形式最多种多样的无机填料，具有强度高、通透性和结构稳定性良好;生物膜易生易落;pH值稳定;压力损失低;使用寿命长;不易被腐蚀;不易产生厌氧情况而产生另外的臭味等优点，但是同时也存在比表面积小，保湿性亲水性差，吸附能力差的缺点。以前用在对工业臭气的化学处理上面比较多，比如酸碱液洗涤、植物提取液洗涤等等，主要起到吸收液再分布、扩大气液接触面积的作用。

3.5 陶粒填料

陶粒是以粘土、陶瓷等为主要生产原料，掺加少量辅助原料和造孔剂，经配料、破碎、成球、高温烧制、筛分等一系列工艺加工而成的球形材料。表面粗糙微孔发达，颗粒粒径分为多种，其机械强度、孔隙率、比表面面积、容重等理化指标因制作原料和工艺不同而有所区别。

陶粒填料的内部孔隙主要由孔径约5μm左右的不贯通孔洞构成，属较大孔径，因此其吸附能力虽强于塑料填料，但弱于炭质填料。但同时这类尺寸的孔径有利于微生物附着生长，有更多种类的微生物可以进入陶粒内部，进而被吸附的有机物可以有更长的时间被降解。同时由于微生物分布情况和所处的条件不同，较容易形成不同微生物群落，继而处理不同性质的污染物。陶粒填料是一种是较理想的生物载体，具有广阔的应用前景。

3.6 炭质填料

炭质填料其特性是多孔质、保水性高、有良好的透水性和通气性。其具有多孔性表面，与微生物的相容性好，有利于多种微生物生长，可形成种类丰富的生物群落，使各种臭气成分同时被有效去除。由于炭质填料保湿性好，可在较长时间内维持一定的含水率，有利于微生物的存活，喷淋水间歇运行，水的消耗量少，并且脱臭装置在闲置一定时间后重新运行启动相对容易，可长期稳定运行。

炭质填料内部孔隙主要由纳米级的微孔构成，因此炭质填料与陶粒相比，有数倍于陶粒的表面积，因此其自身具有较强的吸附能力，在运转前期生物没有培养好的时候，也可以保证对臭气起到处理作用。但该吸附能力随运行时间增长而趋于饱和，取而代之是生物吸附。

4 应用实例

4.1 木片树皮类有机填料

深圳市罗芳污水处理厂二期工程厌氧池生物除臭系统。此系统处理设计气量2万m3/h。此系统于2001年设计，2002年8月建成并投入运行，经测试臭气处理效率大于90%。深圳市环境保护局监测站的采样监测，除臭设备排气中硫化氢的浓度平均为值0.0005 mg/m3，氨浓度平均为值0.05 mg/m3。

运行中发现除臭生物滤池中的填料出现了压实现象，是由于有机填料的腐烂，在填料自重的作用下出现了填料压实现象。

4.2 塑料填料

广州某污水厂一、二期泥系统生物除臭工程的臭气源为一、二期污泥浓缩池、离心脱水机房、污泥料仓等产生的臭气，通过臭气管路系统将臭气分别收集至洗涤－生物滤床联合除臭装置进行除臭处理，污泥浓缩池处理气量23000 m3/h，离心脱水机房及污泥料仓处理气量40000 m3/h。

洗涤－生物滤床联合除臭装置前段为化学洗涤，采用塑料填料。后段生物滤床采用多种粒径无机混合填料。该系统于于2005年底投入调试运行，2006年1月，经过广州市环境保护科学研究所的采样监测，除臭设备排气中硫化氢的浓度平均为值0.020 mg/m3。

4.3 陶粒填料

宁波某泵站生物除臭工程，泵站格栅、泵坑等部位臭气通过臭气管路收集至生物滤床除臭装置进行除臭处理，处理气量4000 m3/h。生物滤床除臭装置采用陶粒惰性填料。该系统于于2005年11月通过验收，经过宁波市环保监测中心检测结果表明，尾气排放完全符合GB/T14544－1993标准的要求。

4.4 炭质填料

深圳市某污水处理厂生物除臭工程的臭气源为离心脱水机房、污泥料仓顶部、卸泥间、A段前浓缩池、后浓缩池及污泥均质池产生的臭气，通过臭气管路系统将臭气收集至生物除臭装置进行除臭处理，处理气量37000 m3/h。除臭装置用炭质填料滤床，喷淋加湿采用沉淀池出水，该系统试运转一个半月之后，经过深圳市环境保护局监测站的采样监测，除臭设备排气中硫化氢的浓度平均为值0.010 mg/m3，远远低于厂界二级标注的0.06 mg/m3。

5 结束语

经过多年的工程实践，多种生物填料在生物滴滤除臭装置中，均可以取得较好的微生物膜生长及臭气吸附效果，综合考虑，认为陶粒和炭质填料更为理想。