生物濾池在污水廠臭氣治理中的應(yīng)用

王子霞

(蘇州中晟環(huán)境修復(fù)有限公司，江蘇 蘇州 215000)

污水處理廠本身是一個(gè)良性的環(huán)境保護(hù)項(xiàng)目，建成后對(duì)改善地區(qū)環(huán)境和水質(zhì)都會(huì)產(chǎn)生巨大作用。但污水處理設(shè)施的運(yùn)行和污水生化反應(yīng)的進(jìn)行對(duì)周圍環(huán)境也會(huì)產(chǎn)生一定的影響，主要表現(xiàn)為隨著厭氧反應(yīng)的進(jìn)行，會(huì)產(chǎn)生一定濃度的硫化氫、氨氣、甲烷和甲硫醇等具有刺激性臭味的氣體[1]，而污水廠會(huì)因發(fā)生厭氧反應(yīng)而產(chǎn)生臭氣的單元眾多，如未及時(shí)清理柵渣的格柵池、進(jìn)行厭氧反應(yīng)的厭氧缺氧池、因污泥回流和曝氣量不足而產(chǎn)生臭氣的好氧池、未及時(shí)排泥而導(dǎo)致底部污泥缺氧而發(fā)生厭氧反應(yīng)的污泥池和污泥處理池及其附屬設(shè)施等[2-3]。同時(shí)，由于臭氣的臭閾值寬闊[4]，會(huì)使周圍環(huán)境及居民對(duì)其極其敏感，臭氣污染成為了污水廠非常棘手的次生污染問(wèn)題[5-6]。

生物濾池因其高負(fù)荷、效率高、占地少等優(yōu)勢(shì)已在廢水處理領(lǐng)域得到成熟應(yīng)用[7]。自20世紀(jì)60年代起，一些發(fā)達(dá)國(guó)家開始研究生物濾池在臭氣治理方面的應(yīng)用，到21世紀(jì)初得到成熟應(yīng)用，我國(guó)雖起步較晚但進(jìn)展迅速，生物濾池在污水廠臭氣治理方面越來(lái)越受到青睞。

1 臭氣的組分及來(lái)源

1.1 臭氣的組分

惡臭物質(zhì)的種類很多，除了氨和硫化氫等少數(shù)物質(zhì)屬于無(wú)機(jī)化合物外，實(shí)驗(yàn)室中接觸到的惡臭物質(zhì)基本都是有機(jī)化合物。其中以硫類化合物(如H2S、硫醇類和硫醚類等)和氮類化合物(如氨、胺、腈等)最為典型，是污水廠臭氣的主要組成因子。具體分類及其除臭方法見表1[8]。

表1 惡臭化學(xué)品的分類Table 1 Classification of the odorous chemicals

1.2 臭氣的來(lái)源

污水廠臭氣來(lái)源主要分為兩類：水質(zhì)本身自帶的惡臭和污水廠運(yùn)營(yíng)過(guò)程中產(chǎn)生的臭氣。

污水廠的水源主要來(lái)自于生活污水和工業(yè)污水，生活污水含有較多的有機(jī)質(zhì)，在通過(guò)地下管網(wǎng)輸送至污水廠的過(guò)程中，由于有機(jī)質(zhì)的生化反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生部分臭氣；部分工業(yè)污水含有硫醇、胺類、酚類、醛類等惡臭化學(xué)品成分，導(dǎo)致其自身巨臭無(wú)比。

國(guó)內(nèi)污水廠的主流工藝是格柵-沉砂池-AAO-二沉池-消毒，污水廠臭氣主要來(lái)源于格柵池、沉砂池、厭氧池、缺氧池和污泥池。污水池與其所產(chǎn)生的臭氣成分見表2。

表2 污水池與其所產(chǎn)生的臭氣成分對(duì)照表Table 2 Comparison table of the sewage tank and its odor composition

表3 臭氣處理工藝比較Table 3 Odor treatment technology comparison

2 臭氣處理方法及工藝選擇

關(guān)于污水廠臭氣的治理方法與其他廢氣治理方式類似，首先是污水廠設(shè)計(jì)要采用綠色工藝，其次臭氣治理工藝的選擇也至關(guān)重要。

2.1 優(yōu)化完善污水廠設(shè)計(jì)及管理

首先，在設(shè)計(jì)污水處理廠時(shí)，應(yīng)考慮污水處理廠的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、流程、空間布局及污水處理工藝等，采用更嚴(yán)格的封閉技術(shù)，如玻璃鋼加蓋密封、軟簾隔離等以減少污水處理廠的污染物排放[9]。

其次，制定和完善污水處理廠的運(yùn)行規(guī)程，建立定期檢查機(jī)制，確保污水處理設(shè)備和工藝技術(shù)的正常運(yùn)行，以防因機(jī)械設(shè)備的損壞導(dǎo)致污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)生惡臭。

2.2 臭氣處理工藝選擇

污水廠運(yùn)行期間難免產(chǎn)生臭氣，在收集率達(dá)到90%以上的前提下，選擇合理的處理工藝尤為關(guān)鍵[10]。臭氣處理工藝的選擇，首先需要滿足臭氣組分、排放標(biāo)準(zhǔn)要求，然后綜合考慮工藝的可靠性、成熟性、適用性、去除污染物的效率、投資省、操作管理簡(jiǎn)單、運(yùn)行費(fèi)用低等多因素，選擇最優(yōu)的工藝方案[11]。

綜上，由于污水廠臭氣濃度不高，且可生物降解，同時(shí)，生物法處理效率高，工藝簡(jiǎn)單，投資運(yùn)行費(fèi)用低，無(wú)二次污染，因此，生物濾池為處理污水廠臭氣處理的最優(yōu)工藝[13]。

3 生物濾池工藝

3.1 生物濾池凈化原理

凈化原理是臭氣與填料接觸后從氣相轉(zhuǎn)移到水-微生物混合相(生物層)[14]，利用微生物的生物化學(xué)作用，使污染物分解，轉(zhuǎn)化為無(wú)害的物質(zhì)[15]。其主要原理包括：

(1)氨氧化作用：利用氨氧化菌將氨氣轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽、硝酸鹽等無(wú)害物質(zhì)。

(2)硫化氫氧化作用：利用光合細(xì)菌、硫化氫氧化菌等將硫化氫轉(zhuǎn)化為硫酸鹽和硫等無(wú)害物質(zhì)。

(3)有機(jī)物降解作用：利用厭氧菌、好氧菌等將有機(jī)物分解為二氧化碳和水等無(wú)害物質(zhì)。

3.2 生物濾池除臭設(shè)計(jì)

生物濾池的設(shè)計(jì)主要包括池體尺寸的設(shè)計(jì)及濾料的選擇。

(1)工藝計(jì)算

生物濾池尺寸的計(jì)算，一般是根據(jù)氣體在濾床中的停留時(shí)間、氣體的單位負(fù)荷率、以及組分去除能力的考慮來(lái)定，臭氣在濾床中的停留時(shí)間一般為20 s。

表面負(fù)荷率選用：δ=280 m3/m2·h；

生物濾料裝填高度一般為：h=1.5 m；

生物濾池濾料截面面積：S=Q/δ=L×B；

生物濾料的需要量：V=S×h；

臭氣在池內(nèi)接觸時(shí)間的核算：t= V/Q；

式中：Q為風(fēng)量，m3/h；V為生物濾池濾料體積，m3；L為濾池長(zhǎng)度，m；B為濾池寬度，m。

(2)濾料的選擇

濾料是生物濾池的核心，理想的填料具有以下特點(diǎn)：較高的持水能力，孔隙率高，比表面積大，適宜多種微生物生長(zhǎng)，不易堵塞，壓降低，一定的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，較低的密度，價(jià)格低，對(duì)惡臭氣體具有一定的吸附能力，對(duì)降解產(chǎn)物的酸類物質(zhì)具有緩沖能力[16]。因此生物濾池濾料常以表面含有醛化纖綸的塑料環(huán)為骨架，適合微生物生存的天然碳質(zhì)填料為濾料[17]。

4 工程案例

地處蘇州市的某污水廠日處理污水量為80000 m3/d，污水廠對(duì)格柵預(yù)處理區(qū)，生化池厭氧區(qū)、缺氧區(qū)及污泥處理區(qū)產(chǎn)生的臭氣進(jìn)行了收集，收集率達(dá)90%以上，共設(shè)置二座生物濾池進(jìn)行除臭，考核指標(biāo)為氨、硫化氫和臭氣濃度，氣體排放執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)表四二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，臭氣處理工藝為生物濾池工藝，具體參數(shù)如下：濾床停留時(shí)間20 s，表面負(fù)荷率280 m3/m2·h，濾料高度1.5 m，處理風(fēng)量20000 m3/h的生物濾池設(shè)計(jì)尺寸為12.0 m×6.0 m×2.6 m，處理風(fēng)量8000 m3/h的生物濾池設(shè)計(jì)尺寸為6.7 m×4.0 m×2.6 m。

5 結(jié) 語(yǔ)

隨著國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)的日益重視，以及企業(yè)對(duì)降本增效理念的日益增強(qiáng)，探索新型高效的臭氣處理技術(shù)刻不容緩，生物濾池因其停留時(shí)間短，表面負(fù)荷率高，運(yùn)行成本低，去除效率高等特點(diǎn)成為污水廠臭氣和低濃度廢氣較為理想的處理工藝。