城市污水处理厂恶臭气体的生物过滤处理.pdf

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1、乇琳，等：城市污水处理厂恶臭气体的生物过滤处理 城市污水处理厂恶臭气体的生物过滤处理 王琳许延营 ( 中国海洋大学环境科学与工程学院，山东青岛2 6 6 0 0 3 ) 摘要：指出了城市污水处理厂对其产生的恶臭气体进行处理的必要性，介绍了恶臭气体的特性，探讨了 生物过滤除臭的机理，并以青岛市团岛污水处理厂为例，说明采用生物过滤除臭工艺来对城市污水处理厂 的恶臭气体进行处理，可取得理想效果。 关键词：城市污水处理厂；恶臭气体；生物滤池 城市污水处理厂厂址一般应处于夏季主风向的下风向，并与城镇、工厂区、生活区及农村居民 点保持3 0 0 米以上的距离。但是，由于客观条件的限制和城市建设的发展，有时

2、无法完全满足上述 原则；另一方面，随着人民生活水平的提高，人们对环境质量的要求越来越高，对因恶臭所带来的 污染也更加敏感。目前，在美、曰等发达国家，恶臭物质被列为仅次于噪声的第二大环境公害。我 国1 9 9 5 年修改后颁布的大气污染防治法明确规定向大气排放恶臭气体的排污单位，必须采取措 施防止周围居民区受到污染。因此关于城市污水处理厂恶臭气体的研究和治理必须给予足够的关注。 1 城市污水处理厂恶臭气体成分及其危害 感觉臭味的一个总的先决条件是其化学物质显示出高挥发性( 相对分子质量在3 5 0 以下) 及亲 水性和亲脂性。恶臭气体的致臭原因主要是含有特征发臭基团( 亦是其主要分类依据) ，含

3、发臭基团 的气体分子与嗅觉细胞作用，经嗅觉细胞向脑部神经传递信息，从而完成对气味的鉴别。 城市污水处理厂臭气的主要成分可分为三大类：含硫的化合物( 硫化氢、甲硫醇、甲硫醚等) ； 含氮化合物( 氨、二元胺、甲基吲哚等) ；碳、氢、氧等组成的化合物( 低级醇、醛、脂肪酸等) 。 产生的臭味大致有鱼腥臭、氨臭、腐肉臭、腐蛋臭、腐甘蓝臭、粪臭以及某些生产废水的特殊臭味。 恶臭气体除了刺激人的嗅觉器官使人觉得不愉快外，还对人的呼吸系统、循环系统、消化系统、 内分泌系统、神经系统及精神状态产生不利影响，严重危害人们的身心健康。 2 恶臭气体的测定方法及评价标准 2 1 测定方法 恶臭气体的嗅阈值均较低，

4、对其监测要求较高。另外，恶臭气体的污染以心理影响为主要特征， 目前用定量的方法来表示心理影响在技术上还存在问题。仪器分析法和官能测定法是目前应用较广 的恶臭气体的测定和评价方法。前者可对恶臭气体的单一组份做出定性和定量分析，后者则是依据 嗅检员的嗅觉来判定恶臭的强弱程度。 2 2 恶臭强度标准 我国北京环境监测中心将恶臭强度分为6 级，分级情况见表1 。 3 恶臭污染控制 通常有害气体对人产生的生理影响与其浓度成正比，而恶臭气体给人的感觉( 恶臭强度) 与恶 臭气体的浓度的对数成正比。韦伯费希纳( W e b e r - F e c h n e r ) 公式很好的反映了这种关系： 4 R 3

5、全国排水委员会2 0 0 6 年年会论文集 表1 恶臭强度标准 恶臭强度级别嗅觉对臭气的反应 O未闻到气味 1 能阐到肯气味，不易辨认臭气性质( 感觉闽值) 。感到无所谓 2 能闻剑钉较弱的气味，能辨认气味性质( 识别闽值) 3很容易闻到气味，有所不快，但不反感 4 有很强的气味，很反感，想离开 5 有极强的气味，无法忍受，立即离开 Y 2 l g X 其中Y 一恶臭强度 x 一恶臭物质浓度 从上式推算，即使将恶臭物质去除9 0 ，人的感觉以为只去除了5 0 。因此，恶臭污染既有相 同于大气污染的，即以空气传播为媒介，通过呼吸系统对人体产生影响的特征，又具有以臭味作为 主要特征的特殊性即恶臭气

6、体的臭闽浓度较低，处理后气体中要求的恶臭气体浓度更低甚至为0 这就使得恶臭污染的治理比一般空气污染的治理更加困难。目前治理恶臭气体的主要方法有物理 法、化学法和生物法3 类。 物理法中恶臭气体成分并没有被去除，恶臭气体成分只是被掩蔽或转移，仍然存在；化学法净 化效率高，恶臭物质被彻底氧化分解，但处理成本高，且易造成二次污染；与前两者相比，生物处 理法利用微生物的生命过程把废气中的气态污染物分解转化为少害甚至无害的物质，不需要再生和 其他高级处理过程，具有设备简单、能耗低、安全可靠、无二次污染等优点。根据微生物在处理过 程中存在的形式，可将其处理方法分为生物洗涤法( 悬浮态) 和生物过滤法( 固

7、着态) 两类，后者 是目前研究最多，技术也较成熟，在实际中也最常用的生物脱臭法。 4 生物过滤法脱臭原理 生物过滤法是用含有微生物的固体颗粒吸收废气中的污染物。然后微生物再将其转化为无害物 质。其净化过程一般要经历以下几个步骤： 废气中的恶臭污染物首先同水接触并溶解于水中( 即由气膜扩散进入液膜) 。 溶解于液膜中的恶臭污染物成分在浓度差的推动下进一步扩散到生物膜，进而被其中的微生 物捕获并吸收。 在此条件下，微生物对有机物进行氧化分解和同化合成，产生的代谢物一部分溶入液相，一 部分作为细胞物质或细胞代谢能源，还有一部分( 如C 0 2 ) 则析出到空气中。废气中的有机物通过 上述过程不断减少

8、，从而得到净化。 同废水的生物处理一样，特定的待处理成分都有其特定的适宜的微生物群落，起净化作用的多 种微生物在相同的条件下均可正常繁殖，因此，在一个装置里可同时处理含多种成分的气体。用来 进行气态污染物降解的微生物也分为白养菌和异养菌两类。自养菌可靠硫化氢、硫和铁离子及氨的 氧化获得能量，其生存所必需的碳由恶臭气体中的V O C s ( 挥发性有机物1 提供，或由二氧化碳通过循 环提供。异养菌则是通过有机物的氧化来获得碳源和能量，适合进行V O C s 的转化，在适当的温度、 酸碱度、营养物和有氧的条件下，此类微生物能较快地完成污染物的降解。通过种类繁多的微生物 的协同作用，几乎所有的有机和

9、无机污染物都能被转化。 4 8 4 王琳，等：城市污水处理厂恶臭气体的生物过滤处珲 5 生物滤池性能影响因素 生物过滤法主要依靠微生物的作用来去除恶臭气体，微生物的活性决定了反应器的性能。因此， 反应器的条件应适合微生物的生长，这些条件包括填料( 介质) 及其湿度、P H 、营养物质、温度和污 染物浓度等。 5 1 填料选择 生物滤池中的滤料不仅是生物膜附着的支撑体，而且还能对微生物胞外酶和废气中的有机物进 行吸附富集。理想的填料应具有以下性质： 晟佳的微生物生长环境：营养物、湿度、p H 和碳源的供应应不受限制； 较大的比表面积：接触面积、吸附容量、单位体积的反应点更多； 一定的结构强度：防

10、止填料压实，以防止压降升高，或造成局部短流。 5 2 填料的湿度( 含水量) 填料的湿度是生物滤池最重要的操作参数。水是微生物生长不可缺少的条件，如果填料湿度太 低，则会使微生物失活，并且填料会收缩破裂而产生气体短流。然而，如果填料湿度太高，则不仅 会使气体通过滤床的压降增高、停留时间降低，而且由于空气，水界面的减少而引起供氧不足，形成 厌氧区域，从而产生臭味并使降解速率降低。大多数试验表明，填料的湿度在4 0 6 0 ( 湿重) 范围 内时生物滤膜的性能较为稳定；对于致密的、排水困难的填料和憎水性挥发性有机物，最佳含水量 在4 0 附近；而对于密度较小、多孔性的填料和亲水性挥发性有机物，则最

11、佳湿度为6 0 或更多。 5 3 温度 无论自养微生物还是异养微生物，均是中温、高温菌占优势。一般的生物过滤器可在2 5 3 5 下运行，很多研究表明3 5 是好氧微生物的最佳温度。但是温度的提高会降低挥发性有机物在水中 的溶解度以及在填料上的吸附，从而影响气相中挥发性有机物的去除。同时，会增加运行成本。 5 4 p H 同通常的生化处理相同，生物过滤器的最佳p H 值是7 8 。由于在一些有机物的降解中会产生 酸性物质，一是硫化氢和含硫有机物导致H 2 S O + 积累；二是氨和含氮有机物导致H N 0 3 的积累；三 是氯代有机物导致H C l 的积累，这些过程均会使生物滤池的P H 环境

12、发生变化。一般地是采取在填 料中添加石灰、大理石、贝壳等，增加缓冲能力。当然由于添加量总是有限的，这使得生物滤池的 寿命受到限制。此外，高有机负荷引起的不完全氧化也会导致乙酸等有机酸的生成，也影响P H 值。 6 工程实例 青岛市团岛污水处理厂由于排水体系的限制，厂址毗邻居民区，投入运行以后，尤其在夏季， 对周边居民生活影响较大；在进行I S O1 4 0 0 1 环境管理体系认证过程中，恶臭气体被识别为重要环 境因素，必须加以控制；同时，恶臭气体的去除亦是劳动保护的题中应有之义。在进行综合分析、 比较之后，鉴于生物过滤脱臭法是目前研究最多，在实际中也最常用的生物脱臭法，青岛市团岛污 水处理厂

13、选择了预洗一生物过滤工艺对预处理过程中产生的恶臭气体进行处理。 6 1 设计参数 处理能力：8 0 0 0 m 3 h ；压力：1 5 0 0 P a ；生物滤池工艺尺寸：长7 5 m ，宽6 2 m ，高1 8m 循 环水量：1 0 0L ，h ；滤料：碎木块。 4 8 5 全国排水委员会2 0 0 6 年年会论文集 6 2 工艺过程 清洁气体 F I流量表 】( 3 生物填料 图生物过滤池示意图 恶臭气体由径流风机吸至预洗池，水平通过螺旋丝球填充床，由填充床项部持续地喷水以湿润 废气，废气中的有机污染物首先同水接触并溶解于水中( 即由气膜扩散进入液膜) ；预洗池同时充作 缓冲器，平抑高峰负

14、荷。加湿所需水量由循环泵提供，采用压力监控( 若压力超出设定值，则需对 喷嘴进行清洗) ，保证生物过滤池相对湿度的恒定。储备水箱的水量采用液位计控制，超出液位则自 动排放，以避免过量水浸至生物滤料，使气体通过滤床的压降增高、停留时间降低，而且由于空气 水界面的减少而引起供氧不足，形成厌氧区域，从而产生臭味并使降解速率降低。 湿润的废气然后进入生物滤池下面的膨胀箱，均匀分配至生物过滤池，溶解于液膜中的恶臭污 染物成份在浓度差的推动下进一步扩散到生物膜，进而被其中的微生物捕获并吸收。气温低时，则 对废气加热，以加快生化反应速度。 在此条件下，微生物进行氧化分解和同化合成，产生的代谢物一部分溶入液相

15、，一部分作为细 胞物质或细胞代谢能源，还有一部分( 如C 0 2 ) 则析出到空气中。其过程可简要表示如下： 恶臭气体+ 氧气吗细胞物质+ c o ：+ H 2 0 6 3 处理效果 团岛污水处理厂生物除臭设施运转正常后，委托青岛市环境监测站对其处理效果进行了评价， 显示厂界空气中的检测结果符合恶臭污染物排放标准( G B l 4 5 5 4 - 9 3 ) 中二级( 新扩改建) 标准 的要求。 7 结语 随着我国环保事业的推进，重污染、中等污染问题的逐步解决，以及经济的发展，城市污水处 理厂恶臭气体的污染己引起人们越来越多的关注，目前我国制定的城镇污水处理厂污染物排放标 准( G B1 8

16、9 1 8 2 0 0 2 ) 已纳入有关大气污染物排放标准，对此类物质的处理必须给以足够的重视。 同常规的物理法、化学法等处理方法比较，生物脱臭法能在常温常压下将废气中的臭味物质分解为 无害物质，处理步到位，不产生二次污染，工艺、设备和操作都较简单，投资及运行费用低，应 用前景广阔。 4 8 6 王琳，等：城市污水处理厂恶臭气体的生物过滤处理 参考文献 【1 】刘天齐，三废处理工程技术手册一废气卷【M 】北京：化学工业出版社，1 9 9 9 【2 】蒋齐举，宁平大气污染控制工程 h 日四川：四川大学出版社，2 0 0 1 【3 】吴忠标大气污染控制技术咖化学工业出版社，2 0 0 2 4 】

17、陈坚，任洪强，堵国成，华兆哲环境生物技术应用与发展【 q 北京：中国轻工业出版社，2 0 0 1 年 5 】徐哑同，黄民生废水生物处理的日常管理与异常对策【h q 北京：化学工业出版社，2 0 0 3 许延营 电话：0 5 3 2 8 2 0 3 2 6 0 3 - 4 8 7 - 城市污水处理厂恶臭气体的生物过滤处理城市污水处理厂恶臭气体的生物过滤处理 作者：王琳， 许延营 作者单位：中国海洋大学,环境科学与工程学院,山东,青岛,266003 相似文献(9条)相似文献(9条) 1.期刊论文 张剑.曾凡勇.谢水波.刘文碧.王志勇.沃留杰.Zhang Jian.Zeng Fanyong.Xie

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19、一种新的技术.介绍该技术处理恶臭的机理及相关工艺流程和处理效果.针对污水处理厂恶臭气体低浓 度、大流量的排放状况,实验室进行模拟性小试,较优参数下,低温等离子体技术对恶臭的平均净化效率在95%以上.结果表明该技术对污水处理厂恶臭气体 的治理十分有效. 3.期刊论文 原培胜.张永.尹晓峰.王彬林.韩志强.YUAN Pei-sheng.ZHANG Yong.YIN Xiao-feng.WANG Bin-lin. HAN Zhi-qiang 城镇污水处理厂除臭技术 -舰船科学技术2008,30(z2) 城镇污水处理厂恶臭气体产生源较多,恶臭气体主要由氨、硫化氢、甲硫醇等组成.污水处理厂臭味气体的特点

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