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【摘要】随着当前各地城市污水处理厂的大量建设,污水厂附属产品的臭气也越来越严重地影响着人民的身心健康,因此当前臭气处理成为社会普遍关注的话题的关注。本文主要介绍了生物土壤系统除臭法在污水处理厂工程中的具体应用情况。
【关键词】除臭系统；土壤法；生物滴滤；等离子体
市政污水厂的臭气成分主要有H2S、NH3、有机硫化物、有机胺和其他含苯、含氮化合物。臭气中的恶臭物质,对人体呼吸、消化、心血管、内分泌及神经系统都会造成不同程度的毒害,其中芳香族化合物还能使人体产生畸变、癌变。随着国家排放标准的推广执行,如何控制臭气、保护环境、保障良好的生存空间、保证人们的身体健康,已成为厂家的当务之急。
某污水处理厂1、2、3期工程设计规模为55万m3/d,均采用A2/O工艺,加盖除臭项目主要有:厂外污水泵房,厂内污水泵房(3期工程),二沉池配水井(3期工程),生物反应池(2期、3期工程),浓缩池(3期工程)等。城市污水处理厂产生臭气的主要构筑物为污水的预处理部分,生物反应池及污泥处理部分。工程设计中,这个污水处理厂根据厂区各部分臭气情况运用了生物土壤系统除臭法和生物滴滤法。
1.生物土壤系统除臭法
该法是人们最早利用的微生物除臭法。臭气源产生的臭气经密闭设施,由收集系统有序收集后,经鼓风机进入到布气系统,然后进入经特殊技术一次性配置的活性土壤过滤层进行除臭处理。臭气化合物,主要是硫化氢和有机气体,向上流动,穿过生物过滤器填充介质,并暂时吸附在孔道表面或者微生物细胞表面或者吸附在薄膜水层中,这些薄膜水层形成在颗粒表面与细胞表面。
在被微生物吸收前,污染气体分子在空气和滤体介质间被分配多次。当臭气接触含有大量微生物的透气土壤介质时,将被微生物完全氧化并转化成CO2、H2O和微生物细胞物质。生物土壤滤体系统流程:臭氧源密闭系统→臭气收集系统→风机→布气管系统→活性土壤过滤层。生物土壤过滤包括一个工程加固的土壤介质床,由穿孔管构成的空气分布系统位于生物过滤器的底部,而穿孔管周围布满了沙砾层。从各种封闭构筑物收集的臭气鼓入穿孔管,然后在土壤介质中缓慢地处理。有机气体被微生物吸收后,参与微生物代谢,自身被氧化成CO2、H2O,这些微生物在环境中普遍存在,生物过滤器的介质为微生物代谢提供氧气、水分和矿物质营养物质。生物过滤器可能需要连续几天的运行才能取得所需的臭气控制性能。初始适应期间,在土壤介质中形成广泛的微生物种群,生物过滤介质必须有适当的湿度以适应微生物生长生存的需求;而增湿器喷嘴和灌溉系统组合在一起以保证生物过滤介质足够的湿度;土壤的微生物量与臭气成分相适应后继而达到最佳氧化状态。任何时候,只要关闭风机和增湿器喷嘴,就可以使生物过滤系统停止运行。
生物过滤器按连续运行设计,但在扩建期间,可以关掉生物过滤系统而不会产生有害的影响。如果处理单元关闭了连续2周以上的时间,生物过滤系统再次运行就需要一个适应期。生物土壤过滤器由2个运行部件组成:布气系统,增湿系统,活性生物土壤滤体介质,绿化及灌溉系统。在选用和设计生物滤体系统时,最重要的是系统滤料的组成和可靠性。影响系统效率的主要因素是被污染物的生物化学反应,气体的流速和介质。
(1)布气系统。污水处理厂的废气经气罩收集,然后由风机送到生物土壤滤体系统处理。每个构筑物配用1套风机系统,包括电机、控制柜、防振垫、轴承座、风门及调节阀等。送气采用高密聚乙烯管(HDPE管)焊接连接。布气管道采用有狭缝的高密聚乙烯波纹管(HDPE管)焊接连接,狭缝尺寸规格应符合系统布气要求。为防止受紫外线的降解而老化,管材及配件中均匀加入不少于2%的碳黑加以保护。
(2)增湿系统。增湿是维持生物土壤中足够水分的主要方法,饱和空气在整个生物介质中分配水分。其控制过程与风机同步,一旦风机正常运行,增湿器都应该运行。增湿系统的关键操作部件为能将细雾型的水膜喷洒在空气风管中的喷嘴,对臭气和床体进行加湿,它能够提高污染气体的相对湿度到100%;喷嘴安装在风机的下流风管内,通过预留检查孔的方式为定期清洗喷嘴提供了入口,带有细小网孔的滤网用于防止喷嘴积聚污垢。与喷嘴配套的为供水系统:其主要管材为PVC材料,水源采用厂区内自来水,当供水水压不能满足供水要求时,可配置合理的增压泵。
(3)活性生物土壤滤体介质。生物滤体介质是由本地土壤调配成的混合物,它可以作为永久性的基质,这种稳定主要是无机性的基质不会随时间推移而降解,也不要求添加水以外的物质,土壤中的矿物质可以缓冲pH值,并提供微生物所需的营养物质。土壤介质具有高度的可渗透性,可以在整个生物滤体介质中维持良好的均匀流,但生物滤体介质也很容易通过增湿和喷洒接收和滞留水分。温度、pH值、水分应控制适当,不应过高或过低。一般温度5-30℃(此温度生物活性较高),pH值为6-8。碱性状态一般不会发生在生物滤体中,生物滤体中常会产生硫酸和含氮酸,从而可能产生酸性环境,但土壤滤体介质有良好的pH缓冲能力,所以避免了酸性环境的产生。在微生物种群中,其大部分均存在于滤体介质颗粒表面的薄膜水层中,因此,为了最优的运行效果,水分应控制适当,一般在40%-70%比较合适;过于干燥的土壤需装设水喷淋器,种植草坪的土壤表面应保持倾斜,作为防降暴雨的措施。
(4)绿化及灌溉系统。在选择植物物种时,可根据耐污性、生长适应能力、根系的发达程度、经济价值和美观要求确定,也要考虑因地制宜。种植草坪的土壤表面保持倾斜,作为防降暴雨的措施;多余的水分须能够很容易地从生物滤床排出,排出的水返回污水处理系统[3]。生物土壤系统除臭法对低浓度的工业废气来说是一种简单、稳定、经济的处理方法,作为一种绿色技术,它对环境冲击少,不需要化学药品(材料),不会造成二次污染,表面种植的植物亦有一定的净化功能,具有经济、美观、管理方便、运行稳定、处理效果好等优点(除臭效果与活性炭法相当)。其最大的缺点是占地面积大(处理占地为2.5-3.3 m2/m3气体),不适于多暴雨多雪地区,对于高温、高湿和含水尘等气体须进行预处理,限制了使用[1]。
2.生物滴滤法
生物滴滤塔(填充塔型脱臭法),是近年发展起来的空气污染控制技术,采用的是生物可降解的有机废气通过生物活性物质得以降解的原理。以其装置的合理性、高效性和占地面积少等优点成为目前生物脱臭法的主流。生物滴滤塔净化技术与常规处理法相比,具有设备简单、运行费用低、较少形成二次污染等优点。臭气由塔下部通入,在通过填充层时,有机污染物通过多种途径传质作用进入生物膜,被生物膜内专性降解细菌降解而达到脱臭目的;为了提供微生物生长繁殖所需的水分和营养物质,并冲走生物代谢生成物,需要在填充塔的顶部连续或间歇地喷淋水;净化后的废气从系统中排出[2]。
填充塔能实现高效率脱臭,极重要的是要使填料表面能附着大量的微生物,填料的选择至关重要。填充塔内的填料应具有以下性能:①为惰性填料,且有较好的表面性质,适合于微生物在其表面附着生长;②有较大的比表面积,以尽可能大地提高微生物量及提高单位体积的有机污染物降解量;③具备一定的空隙率,以防止堵塞和压降升高引起短流;④有较好的持水性,以保持生物滴滤塔正常运行所需的液体环境;⑤填料尚需一定的结构强度和防腐蚀能力。生物滴滤塔的填料,本身不含有微生物新陈代谢所需要的微量元素和营养物质,但以上条件是保证生物滴滤塔运行良好的基本条件,生物滴滤塔装置的改进和发展很大一部分反映在填料的改进和发展上。生物滴滤塔中目前常用的主要填料为聚丙烯小球、陶瓷、木炭、塑料等惰性材料。
国内外研究表明,采用生物滴滤法净化低浓度有机废气是经济、实用、高效的,具有设备投资少、运行费用低、操作简便、处理彻底、无二次污染等优点,特别适合于处理水溶性差(苯、甲苯、二甲苯等)、不易生物降解(硝基苯、甲基叔丁基醚)以及含酸性物質的有机废气,具有广泛的工业应用前景[3]。该污水水处理厂采用生物滴滤法对厂区沉淀池臭气进行处理。外型尺寸是10.25 m×3.65 m×4.2 m,工作质量32 t,处理能力2万m3/h,采用下面进气,上面喷水、出气的方式,填料采用陶瓷和聚丙烯小球。
结语:
随着国家排放标准的推广执行,为给污水厂及周边地区创造良好的工作、生活、投资环境,对污水厂厂区部分构筑物加盖除臭是非常必要的,同时在整个污水处理系统中,在实际对恶臭污染物处理过程中,应针对实际处理对象和处理工艺的特点考虑相对应的控制对策,根据恶臭物质的来源、浓度、性质、以及处理要求来确定采用何种处理工艺。
【参考文献】
［1］．吴荣芳等.生物滤床工艺处理城市污水处理厂恶臭气体.大气污染治理,2005(5):24-25.
［2］．郭桂悦等.生物法治理恶臭研究进展.江苏化工,2005,33(4):24-25.
［3］．解清杰等.城市污水处理厂生物滤床除臭系统工艺设计.华中科技大学学报,2006,23(1) :56-58.
【关键词】除臭系统；土壤法；生物滴滤；等离子体
市政污水厂的臭气成分主要有H2S、NH3、有机硫化物、有机胺和其他含苯、含氮化合物。臭气中的恶臭物质,对人体呼吸、消化、心血管、内分泌及神经系统都会造成不同程度的毒害,其中芳香族化合物还能使人体产生畸变、癌变。随着国家排放标准的推广执行,如何控制臭气、保护环境、保障良好的生存空间、保证人们的身体健康,已成为厂家的当务之急。
某污水处理厂1、2、3期工程设计规模为55万m3/d,均采用A2/O工艺,加盖除臭项目主要有:厂外污水泵房,厂内污水泵房(3期工程),二沉池配水井(3期工程),生物反应池(2期、3期工程),浓缩池(3期工程)等。城市污水处理厂产生臭气的主要构筑物为污水的预处理部分,生物反应池及污泥处理部分。工程设计中,这个污水处理厂根据厂区各部分臭气情况运用了生物土壤系统除臭法和生物滴滤法。
1.生物土壤系统除臭法
该法是人们最早利用的微生物除臭法。臭气源产生的臭气经密闭设施,由收集系统有序收集后,经鼓风机进入到布气系统,然后进入经特殊技术一次性配置的活性土壤过滤层进行除臭处理。臭气化合物,主要是硫化氢和有机气体,向上流动,穿过生物过滤器填充介质,并暂时吸附在孔道表面或者微生物细胞表面或者吸附在薄膜水层中,这些薄膜水层形成在颗粒表面与细胞表面。
在被微生物吸收前,污染气体分子在空气和滤体介质间被分配多次。当臭气接触含有大量微生物的透气土壤介质时,将被微生物完全氧化并转化成CO2、H2O和微生物细胞物质。生物土壤滤体系统流程:臭氧源密闭系统→臭气收集系统→风机→布气管系统→活性土壤过滤层。生物土壤过滤包括一个工程加固的土壤介质床,由穿孔管构成的空气分布系统位于生物过滤器的底部,而穿孔管周围布满了沙砾层。从各种封闭构筑物收集的臭气鼓入穿孔管,然后在土壤介质中缓慢地处理。有机气体被微生物吸收后,参与微生物代谢,自身被氧化成CO2、H2O,这些微生物在环境中普遍存在,生物过滤器的介质为微生物代谢提供氧气、水分和矿物质营养物质。生物过滤器可能需要连续几天的运行才能取得所需的臭气控制性能。初始适应期间,在土壤介质中形成广泛的微生物种群,生物过滤介质必须有适当的湿度以适应微生物生长生存的需求;而增湿器喷嘴和灌溉系统组合在一起以保证生物过滤介质足够的湿度;土壤的微生物量与臭气成分相适应后继而达到最佳氧化状态。任何时候,只要关闭风机和增湿器喷嘴,就可以使生物过滤系统停止运行。
生物过滤器按连续运行设计,但在扩建期间,可以关掉生物过滤系统而不会产生有害的影响。如果处理单元关闭了连续2周以上的时间,生物过滤系统再次运行就需要一个适应期。生物土壤过滤器由2个运行部件组成:布气系统,增湿系统,活性生物土壤滤体介质,绿化及灌溉系统。在选用和设计生物滤体系统时,最重要的是系统滤料的组成和可靠性。影响系统效率的主要因素是被污染物的生物化学反应,气体的流速和介质。
(1)布气系统。污水处理厂的废气经气罩收集,然后由风机送到生物土壤滤体系统处理。每个构筑物配用1套风机系统,包括电机、控制柜、防振垫、轴承座、风门及调节阀等。送气采用高密聚乙烯管(HDPE管)焊接连接。布气管道采用有狭缝的高密聚乙烯波纹管(HDPE管)焊接连接,狭缝尺寸规格应符合系统布气要求。为防止受紫外线的降解而老化,管材及配件中均匀加入不少于2%的碳黑加以保护。
(2)增湿系统。增湿是维持生物土壤中足够水分的主要方法,饱和空气在整个生物介质中分配水分。其控制过程与风机同步,一旦风机正常运行,增湿器都应该运行。增湿系统的关键操作部件为能将细雾型的水膜喷洒在空气风管中的喷嘴,对臭气和床体进行加湿,它能够提高污染气体的相对湿度到100%;喷嘴安装在风机的下流风管内,通过预留检查孔的方式为定期清洗喷嘴提供了入口,带有细小网孔的滤网用于防止喷嘴积聚污垢。与喷嘴配套的为供水系统:其主要管材为PVC材料,水源采用厂区内自来水,当供水水压不能满足供水要求时,可配置合理的增压泵。
(3)活性生物土壤滤体介质。生物滤体介质是由本地土壤调配成的混合物,它可以作为永久性的基质,这种稳定主要是无机性的基质不会随时间推移而降解,也不要求添加水以外的物质,土壤中的矿物质可以缓冲pH值,并提供微生物所需的营养物质。土壤介质具有高度的可渗透性,可以在整个生物滤体介质中维持良好的均匀流,但生物滤体介质也很容易通过增湿和喷洒接收和滞留水分。温度、pH值、水分应控制适当,不应过高或过低。一般温度5-30℃(此温度生物活性较高),pH值为6-8。碱性状态一般不会发生在生物滤体中,生物滤体中常会产生硫酸和含氮酸,从而可能产生酸性环境,但土壤滤体介质有良好的pH缓冲能力,所以避免了酸性环境的产生。在微生物种群中,其大部分均存在于滤体介质颗粒表面的薄膜水层中,因此,为了最优的运行效果,水分应控制适当,一般在40%-70%比较合适;过于干燥的土壤需装设水喷淋器,种植草坪的土壤表面应保持倾斜,作为防降暴雨的措施。
(4)绿化及灌溉系统。在选择植物物种时,可根据耐污性、生长适应能力、根系的发达程度、经济价值和美观要求确定,也要考虑因地制宜。种植草坪的土壤表面保持倾斜,作为防降暴雨的措施;多余的水分须能够很容易地从生物滤床排出,排出的水返回污水处理系统[3]。生物土壤系统除臭法对低浓度的工业废气来说是一种简单、稳定、经济的处理方法,作为一种绿色技术,它对环境冲击少,不需要化学药品(材料),不会造成二次污染,表面种植的植物亦有一定的净化功能,具有经济、美观、管理方便、运行稳定、处理效果好等优点(除臭效果与活性炭法相当)。其最大的缺点是占地面积大(处理占地为2.5-3.3 m2/m3气体),不适于多暴雨多雪地区,对于高温、高湿和含水尘等气体须进行预处理,限制了使用[1]。
2.生物滴滤法
生物滴滤塔(填充塔型脱臭法),是近年发展起来的空气污染控制技术,采用的是生物可降解的有机废气通过生物活性物质得以降解的原理。以其装置的合理性、高效性和占地面积少等优点成为目前生物脱臭法的主流。生物滴滤塔净化技术与常规处理法相比,具有设备简单、运行费用低、较少形成二次污染等优点。臭气由塔下部通入,在通过填充层时,有机污染物通过多种途径传质作用进入生物膜,被生物膜内专性降解细菌降解而达到脱臭目的;为了提供微生物生长繁殖所需的水分和营养物质,并冲走生物代谢生成物,需要在填充塔的顶部连续或间歇地喷淋水;净化后的废气从系统中排出[2]。
填充塔能实现高效率脱臭,极重要的是要使填料表面能附着大量的微生物,填料的选择至关重要。填充塔内的填料应具有以下性能:①为惰性填料,且有较好的表面性质,适合于微生物在其表面附着生长;②有较大的比表面积,以尽可能大地提高微生物量及提高单位体积的有机污染物降解量;③具备一定的空隙率,以防止堵塞和压降升高引起短流;④有较好的持水性,以保持生物滴滤塔正常运行所需的液体环境;⑤填料尚需一定的结构强度和防腐蚀能力。生物滴滤塔的填料,本身不含有微生物新陈代谢所需要的微量元素和营养物质,但以上条件是保证生物滴滤塔运行良好的基本条件,生物滴滤塔装置的改进和发展很大一部分反映在填料的改进和发展上。生物滴滤塔中目前常用的主要填料为聚丙烯小球、陶瓷、木炭、塑料等惰性材料。
国内外研究表明,采用生物滴滤法净化低浓度有机废气是经济、实用、高效的,具有设备投资少、运行费用低、操作简便、处理彻底、无二次污染等优点,特别适合于处理水溶性差(苯、甲苯、二甲苯等)、不易生物降解(硝基苯、甲基叔丁基醚)以及含酸性物質的有机废气,具有广泛的工业应用前景[3]。该污水水处理厂采用生物滴滤法对厂区沉淀池臭气进行处理。外型尺寸是10.25 m×3.65 m×4.2 m,工作质量32 t,处理能力2万m3/h,采用下面进气,上面喷水、出气的方式,填料采用陶瓷和聚丙烯小球。
结语:
随着国家排放标准的推广执行,为给污水厂及周边地区创造良好的工作、生活、投资环境,对污水厂厂区部分构筑物加盖除臭是非常必要的,同时在整个污水处理系统中,在实际对恶臭污染物处理过程中,应针对实际处理对象和处理工艺的特点考虑相对应的控制对策,根据恶臭物质的来源、浓度、性质、以及处理要求来确定采用何种处理工艺。
【参考文献】
［1］．吴荣芳等.生物滤床工艺处理城市污水处理厂恶臭气体.大气污染治理,2005(5):24-25.
［2］．郭桂悦等.生物法治理恶臭研究进展.江苏化工,2005,33(4):24-25.
［3］．解清杰等.城市污水处理厂生物滤床除臭系统工艺设计.华中科技大学学报,2006,23(1) :56-58.