生物滤池去除污水厂臭气的研究

陈丽洁

摘 要：随着现代城市化进程以及工业的发展，人类在进行生活、生产活动过程中，会产生大量污水，为了保护环境，通常会将这些污水分区域统一进行收集处理、达标排放。但在污水的收集、处理过程中，随着污水的扰动，往往会使得污水中的各种有毒有害污染气体挥发出来，产生大量的恶臭气体，这些臭味气体主要是由有机物腐败和挥发性化合物造成，臭气组分主要硫化氢（H2S）、氨（NH3）、甲烷（CH4）以及一些产生臭味的气体，如胺类、硫醇、有机硫化物、粪臭素、吲哚等微量有机组分气体。。为了防止和消除城市污水处理厂臭味对周围环境及居民生活的影响，一些发达国家先后制定和逐步完善了一些有关的具体规定。从2012年左右开始，中国新建污水厂的环评中也对臭气处理作出了要求。文章介绍了该工艺的基本原理及应用，总结出针对不同臭气浓度及处理要求常用的几种生物滤池除臭工艺，如生物洗涤，生物过滤法，生物滴滤法等，为今后生物除臭工艺在污水厂中的应用提供参考。

关键词：生物滤池 污水厂 臭气 处理

1、导言

恶臭广泛产生于工农业生产、污水处理、污泥处理及垃圾处置过程。根据恶臭污染排放标准的定义，恶臭是指一切刺激嗅觉器官引起人们不愉快及损坏生活环境的气体物质。随着技术的发展和环境要求的提高，在建设污水处理厂的同时，除了设置必要的污水和污泥处理系统外，还需建立除臭系统，对污水处理厂臭气进行收集和处理。

2、臭气的来源

污水处理系统的臭气主要来源于污水处理系统和污泥处理系统 ，而且污水污泥处理、处置工艺不同，产生的臭气成分与浓度也不同。一般来讲，长泥龄工艺（如氧化沟）臭气产量低于低泥龄工艺（如常规曝气工艺），好氧工艺低于厌氧工艺。污水处理系统中的臭气源主要分布在进水头部、预处理、初级处理及滤池反冲洗液、污泥处理上清液等，曝气池的搅拌和充氧也会产生部分臭气。污泥处理系统中的臭气来源主要分布在污泥浓缩、厌氧消化后的污泥脱水和污泥堆放、外运过程，由于对不稳定污泥进行压缩、剪切作用，产生蛋白质类生物高聚物，进而分解产生大量臭气。污水收集、处理设施中的主要臭气产生源、气味值及其相波动范围详见表1 。从表1 中可以看出，污水前处理部分（污水提升泵站、格栅、沉砂池）以及生物反应中的厌氧调节池和污泥处理部分（浓缩池、储泥池、脱水间等）是除臭的重点。

3、除臭装置的构成

3.1 集气罩

通常格栅机等机械设备的集气罩采用耐腐蚀轻质骨架加耐力板覆面形式，该耐力板覆面材料透光不透气，便于观察内部运行情况。经过整个试验的验证，密封效果良好，而且价格低廉。本次试验的对象是进水稳流池以及粗细格栅溢出的臭味气体，采用这种方式进行密封，主要考虑结构简单，方便观察和检修。

其他池体根据自身特点，常常选用玻璃钢加盖或钢骨架反吊膜加盖形式。

3.2 收集风管

目前較适宜污水处理厂除臭风管的管材主要有不锈钢管和有机玻璃钢管。2种管材可按条件选取。目前来看，较多采用外表防紫外的有机玻璃管风管。

风管走向应合理流畅，除臭设备靠近除臭风量最大的构筑物，以降低风管投资，节约能耗；风管布置应力求整齐、美观，应避开检修孔口、吊车设备行走和起吊空间，不妨碍检修。

3.3 主体结构

该除臭装置是一种生物滤池装置，采用生物滴滤法。气体经风机直接进入生物过滤装置，净化后从排气管排放，这是整个生物滤池除臭系统的最关键的处理单元。除臭系统设置2台喷淋水泵，一用一备，对填料表面进行定时间歇喷水加湿，每次喷淋下来的水直接排放。

3.4生物填料与菌种

填料作为微生物的附着物，在整体处理系统中起着重要的作用。从理论上讲，它的总表面积越大，即生物可附着的面积越大，微生物的数量就越多，生物反应器的去除效率就越高。同时，填料还要有相当的空隙度，空隙度越高，在同体积的反应器中，当处理量一定时，实际停留时间越长，反应器的容积利用系数越高。另外，高空隙对防止滤池堵塞、防止产生短流均有好处，又有利于微生物的新陈代谢，气体与喷洒水量既能通畅流动，又能充分接触。因此，填料的粒径与强度均要适宜，既不能过大也不能过小。该生物滴滤滤池采用天然炭质填料，其多孔、比表面积大、保水性好、有良好的的透水性和通气性等特性，非常适合微生物的生存。直接采用污水厂污泥喷洒到填料表面驯化成适宜的除臭微生物菌种。系统采用中水或污水处理系统出水作为喷淋水，因此运行过程中无需添加营养液以维持菌种的生长。

4、几种生物滤池及组合工艺的研究应用

4.1 生物过滤除臭滤池

生物过滤滤池除臭设备前端一般设有水洗加湿段，臭气经加湿后进入生物过滤滤池主段，主段大多无顶盖，基本无排水。

早在1923年，Bach就利用土壤过滤床去除污水处理厂排放的含硫化氢等恶臭污染物的气体。欧洲之后，美国日本等发达国家又将这一工艺广泛研究并运行到实际工程项目中，多采用树皮木片等廉价易得的天热材质作为填料。这种工艺在臭气浓度不高的场合，一般情况下能达到处理效率在70%左右。国内早期的生物除臭设备多采用这种工艺。

4.2 生物滴滤除臭滤池

生物滴滤滤池是生物过滤工艺的改进，和生物过滤滤池均属于固定生物床生物处理工艺。生物滴滤滤池的床层填料一般是由非活性介质组成，如塑料制品（拉西环，球等）、火山灰石块、聚氨酯泡沫等。微生物附着在填料的表面，喷淋液被加入到反应器中，为生物新陈代谢提供足够的营养和湿度，流下的水直接排放。废气与液体在床层内充分接触，污染物被吸附到填料/微生物膜的表层，被微生物在好氧的条件下分解为CO2和H20。

生物滴滤反应器的床层填料多为惰性物质（比如陶瓷或塑料等），具有较高的机械强度和孔隙率（可以到达95%），与生物过滤相比，降低了气体通过床层的阻力。由于连续流动的液体通过填充层，使得反应条件（如pH、营养物浓度）易于控制，也可以避免反应产物在床层内的积累。生物滴滤滤池在运行前需要预先在填料表面挂上一层微生物膜，反应过程中产生的剩余污泥和分解转化臭气物质所转化成的无机物随排放水一起流走。采用不同的填料对不同的臭气处理效率有所不同。这种工艺对中等浓度约50ppm的硫化氢去除率最高可达99.5%。

4.3 生物洗涤除臭滤池

此生物洗涤除臭工艺与生物滴滤不同的是，设备下部设有储水层，内部24小时连续循环喷淋填料表面，其液相中具有高浓度的悬浮微生物，大大提高了处理能力和处理效果。生物洗涤除臭滤池主要解决了两个方面的问题：（1）提高污染物在液相中的吸附量；（2）延长微生物消化污染物的时间。采用特定的多孔惰性填料的时候，其对高浓度硫化氢去处率可达99%以上。

4.4 生物滤池组合工艺

当需处理的臭气浓度较高、成分复杂，不易处理的时候，单一的生物滤池处理方式可能无法满足处理要求，可考虑采用生物滤池组合工艺。比如硫化氢浓度高，并且现场占地有限的香港沙田污水厂，设计采用的是双层填料塔以减小占地，选用的炭质生物填料，塔体内部的下层填料是采用的生物洗涤工艺，喷淋水24小时连续不断循环喷淋，上层填料采用的生物滴滤方式，间歇喷淋，两层的喷淋水共用底部水箱。装置正常运行后，随着硫化氢浓度的波动，出口可以稳定达到排放要求。不用考虑占地的时候，一般都采用单层填料形式的生物滤池。根据不同的工况，可以采用生物洗涤+生物滴滤的方式，也可以采用2级生物滴滤等不同的组合工艺。

当臭气中有部分成分是微生物难以处理的时候，还可以采用生物滤池串联其他种类的除臭方法，如：化学洗涤除臭、活性炭除臭等。

5、结论与展望

生物滤池除臭工艺（生物除臭法）是一種应用前景良好的依靠微生物处理臭气的方法。可根据不同的处理目的和臭气特性进行工艺选择，可以选择采用单一的或者多种生物滤池工艺相结合的方法；复杂的臭气，也可以采用以生物除臭为主，以化学洗涤或者其他物理化学工艺为辅的方式，辅助的方法可以作为完善应急保障手段，取长补短， 提升处理效果。研究过程仍存在很多问题，包括臭气成分的复杂性，因为污水处理流程特点造成的臭气浓度的不稳定性，增加了臭气处理的难度，生物除臭滤池的效果和应用范围可以进行更深入的研究。

结束语

综上所述，生物除臭工艺应根据臭气特点、工程规模和运行成本等合理选择，同时生物除臭填料需根据臭气处理浓度、臭气风压及填料使用寿命要求等进行选配，以保证除臭效果和控制运行成本。

总之，与污水处理方式一样，生物法是除臭技术的核心和基础，因其无二次污染、运行成本低、运行维护简单、填料性能优异、抗冲击负荷和处理效果稳定等特点，也是最经济合理的一种方式，目前正被广泛运用于去除污水厂、污水泵站各部位的臭气。

参考文献

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