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中图分类号：TU992.25
摘要: 本文综述了污水泵站及污水厂臭气生物处理技术的研究现状,着重介绍了生物滴滤塔工艺的特点和影响其净化效果的因素。文中指出,生物滴滤塔工艺具有构造简单、中等投资、运行费用低、去除效率高、压降低、工艺条件易于控制等优点,是处理污水厂臭气的首选工艺。同时,也指出生物滴滤塔处理污水泵站及污水厂臭气存在的问题和发展方向。
关键词: 污水泵站;污水厂 ;臭气;生物处理
Abstract: This article reviews the sewage pumping station and sewage plant odor biological treatment technology research present situation, emphatically introduced the biological trickling filter tower process characteristics and effect factors of the purification effect of.
Key words: sewage pumping station; sewage plant; ozone; biological treatment
随着人居生活水平的提高和公众环境意识的增强，污水泵站和污水处理厂的恶臭问题正引起越来越多的关注。为防止和避免污水泵站、污水处理厂恶臭气体对周围居民生活的影响，除臭问题不可避免的提到议事日程上来。各类污水提升泵站在运行过程中，无论其是合流制还是分流制，都会产生恶臭气体，不仅对周围环境产生影响，而且对人的身心健康产生危害，对产生臭气的构筑物（进水池、格栅井）进行密封除臭。臭气的主要成分多为挥发性的有机物（VOC），成分复杂多变、有毒有害。因此,污水处理厂臭气已被列入工业废气污染和防治的一个重要内容[1 ] 。生物脱臭法是20 世纪50 年代发展起来的新工艺[2 ] ,它利用微生物分解含臭物质,所需设备简单、不需要药剂与燃料、能耗低、运转费用低、不需再生和其他后续处理、管理维护方便,成为治理恶臭的一个重要发展方向,具有较为广阔的发展前景。
一、污水泵站及污水厂臭气生物处理研究现状
1. 1 臭气的主要成分与特征
资料表明[3 ] ,污水泵站及污水处理厂的恶臭物质主要是氨、硫化氢、甲硫醚和甲硫醇等。从恶臭成分含量来看,氨气最多,其次是硫化氢、甲硫醚和甲硫醇,四者的浓度分别约为4. 857 mg·m- 3 ,3. 643 mg·m- 3 ,0. 415mg·m- 3和0. 214 mg·m- 3 ,其比例约为24∶18∶2∶1。从臭气强度来看甲硫醇和硫化氢较大,分别达到417级和415 级,其臭气强度达到了强臭程度,不仅影响人的感官,而且有害健康。其次是甲硫醚和氨,其强度达3. 2 级。
1. 2 臭氣的主要来源
在服务面积较大的收集系统中,污水必须由排水泵站进行长途输送。在各类泵站中,污水泵站和合流泵站较易产生恶臭气体。污水泵站是指那些将污水输送至污水厂的中途泵站,以及污水厂内的进水泵站。合流泵站是指那些具有雨污水混流输送功能的泵站。泵站恶臭气体产生的原因主要是排水管道内部易形成厌氧条件,此时污水中的含氮、硫有机物会分解成为恶臭物质,当泵站设备启动、运行时会引起水流湍动,从而使原来产生并溶解于污水中的恶臭物质逸出进入大气,从而形成恶臭污染。大多数污水泵站和合流泵站集水井设计均为敞开式,集水井内格栅除污机每天需要不间断地清捞集水井内垃圾,在清捞过程中散发臭气,另外,泵房内的泵机设备检修期间在设备拆装时也会瞬间从进水管道中溢出高浓度的有害气体。一般来说,泵站恶臭污染物的散发量取决于水中恶臭组分的性质和浓度、水体温度、湍动程度和水面及敞开源附近的气象扩散条件。
污水厂臭气主要来自有机物的分解物过程,在格栅间、沉砂池、初沉池、曝气池、污泥浓缩池、消化池、脱水机房等地都有氨、硫化氢、甲硫醇等恶臭物质产生。例如,曝气过程需充入并排出大量气体;压泥过程污泥被压挤排气,并与空气接触加快挥发,硫化氢和甲硫醇的浓度都较高。
二、臭气生物处理技术的研究现状
最早利用微生物处理恶臭的研究当属1957 年Paneray 的发明专利———“利用土壤微生物处理H2S废气”[ 4 ] 。70 年代,发达国家开始在生物除臭领域开展广泛的研究,其中日本、德国取得的成就最为显著,其主要研究内容包括脱臭的原理和方法、脱臭装置及操作工艺条件、能降解臭气的微生物种群及其在填料表面形成生物膜的条件、生物吸收剂的成分等[5 ] 。80 年代以来,已有微生物除臭装置和设备开始用于冶金、石油、化工、畜牧业和污水处理厂,并取得了明显的效果。我国微生物除臭研究起步较晚,20 世纪80 年代末和90 年代初才开始相关的小试研
究,目前仍停留在这一水平上[6 , 7 , 8 ] 。
2. 1 生物法除臭的机理
恶臭气体在生物处理中的吸附净化一般要经历以下几个步骤:
1. 废气中的有机污染物首先与水接触并溶解(或混合) 于水中,即由气膜扩散进入液膜;
2. 溶解(或混合) 于液膜中的有机污染物在浓度差的推动下进一步扩散到生物膜内,进而被其中的微生物捕获并吸收;
3. 进入微生物体内的有机污染物在其自身的代谢过程中作为能源和营养物质被分解,最终转化为无害的小分子物质。微生物除臭是多种微生物共同作用的结果,这些微生物还可以产生无机酸,形成不利于腐败微生物生活的酸性环境,并从根本上降解恶臭气体成分。
2. 2 生物除臭工艺
气态污染物的生物净化工艺一般分为三类[9 ] :生物洗涤器、生物滤池、生物滴滤塔。
2. 2. 1 生物洗涤器
生物洗涤器是一个悬浮活性污泥处理系统,由一个吸收室和一个再生池构成。生物洗涤器的特点是:水相和生物相均循环流动,生物为悬浮状态,洗涤器中有一定生物量和生物降解作用。其优点是反应条件易控制,压降低,填料不易堵塞;但设备多,需外加营养物,成本较高,填料比表面积小,限制了微溶化合物的应用范围。
2. 2. 2 生物滤池
生物滤池是最早被研究和使用的一种处理挥发性有机污染物和除臭的生物技术。生物滤池的特点是生物相和液相都是不流动的,而且只有一个反应器,气- 液接触面积大,不需外加营养物,运行和启动容易,运行费用低。但反应条件控制较难,占地面积大,基质浓度高时,因生物量增长快而易堵塞滤料,影响传质效果。
2. 2. 3 生物滴滤塔
生物滴滤塔与生物滤池的最大区别是填料上方喷淋循环液,设备内除传质过程外还存在很强的生物降解作用。它要求水流连续地通过有孔的填料,这样可以有效地防止填料干燥,精确地控制营养物浓度与pH 值。另外,生物滴滤塔底部要建有水池来实现水的循环运行。这就意味着:将有大量的污染物质溶解于液相中,从而提高了比去除率。因此,生物滴滤塔的反应器的尺寸可以比生物滤池的小。而且,生物滴滤塔的反应条件(如pH 值、温度等) 易于控制(通过调节循环液的pH 值、温度) ,而生物滤池的pH 控制则主要通过在装填料时投配适当的固体缓冲剂来完成,一旦缓冲剂耗竭则需更新或再生滤料,温度的调节则需外加强制措施来完成,故在处理卤代烃、含硫、含氮等通过微生物降解会产生酸性代谢产物以及产能较大的污染物时,生物滴滤塔较生物滤池更有效。
三、结论与建议
1. 在进行城市污水系统设计时,应从污水的收集、转输及处理全过程着眼,控制臭气污染。
2. 市政污水行业产生的恶臭气体组成复杂,其主要污染成份为氨、硫化氢、甲硫醇等。
3. 由于除臭装置大都属于非标设备,因此要因地制宜地慎重选用各类除臭方案。在新建除臭设施时,应充分考虑各类除臭设施的不同性能和特点。除臭生物滤池工艺较适合于市政污水行业恶臭气体净化,具有操作管理简单、运行方式灵活、处理效果好等优点。
4. 在除臭滤池填料层内设置喷淋水系统、通过鼓风机将恶臭气体先鼓入曝气池等措施将改善整体处理效果,并可节能。
5. 在排水作业区内多选择种植环保植物,形成合理的有层次的环境绿化,以吸附各类污染物,降低污染程度。[10]
参考文献:
[1 ] 陈东旭, 刘金元, 范运湘. 臭气控制[J ] . 市政技术.
2002 ,4 :29 - 34.
[2 ] 谢冰, 等. 恶臭的微生物处理概述[J ] . 环境导报.
1997 ,1 :6 - 10
[3 ] 加藤龍夫, 石黑智彦, 重田芳广. 恶臭的仪器分析[M] .
北京: 中国环境科学出版社, 1992.
[4 ] H Brauet G,Varma. Air Pollution control equipment [M] .
Berlin :Springer Verlag. 1981.
[5 ] 吴玉祥,等. 有机废气的生物处理[J ] . 环境污染与防治.
1992 , 14 (4) : 20 - 22 , 84.
[6 ] 吴志超. 生物脱臭技术初探[J ] . 重庆环境科学,
1994 ,16 (4) :26 - 29.
[7 ] 马红, 李国建. 固定化微生物含氨臭气的研究[J ] . 中国环境科学. 1995 , 15 (4) : 302 - 305.
[8 ] 孙佩石,等. 生物膜填料塔净化有机废气研究[J ] . 中国环境科学. 1996 , 16 (2) : 92 - 95.
[9 ] Findlay G Edwards etal. Biological Treatment of Airstreams
Contaminated with VOCs : An Overview[J ] . Water Science
and Technology , 1996 , 34 (3 - 4) : 565 - 571.
[10]何厚波，等. 污水行业除臭技术及其应用[J ] . 环境科学与管理. 2007，32（2）：67-87.
摘要: 本文综述了污水泵站及污水厂臭气生物处理技术的研究现状,着重介绍了生物滴滤塔工艺的特点和影响其净化效果的因素。文中指出,生物滴滤塔工艺具有构造简单、中等投资、运行费用低、去除效率高、压降低、工艺条件易于控制等优点,是处理污水厂臭气的首选工艺。同时,也指出生物滴滤塔处理污水泵站及污水厂臭气存在的问题和发展方向。
关键词: 污水泵站;污水厂 ;臭气;生物处理
Abstract: This article reviews the sewage pumping station and sewage plant odor biological treatment technology research present situation, emphatically introduced the biological trickling filter tower process characteristics and effect factors of the purification effect of.
Key words: sewage pumping station; sewage plant; ozone; biological treatment
随着人居生活水平的提高和公众环境意识的增强，污水泵站和污水处理厂的恶臭问题正引起越来越多的关注。为防止和避免污水泵站、污水处理厂恶臭气体对周围居民生活的影响，除臭问题不可避免的提到议事日程上来。各类污水提升泵站在运行过程中，无论其是合流制还是分流制，都会产生恶臭气体，不仅对周围环境产生影响，而且对人的身心健康产生危害，对产生臭气的构筑物（进水池、格栅井）进行密封除臭。臭气的主要成分多为挥发性的有机物（VOC），成分复杂多变、有毒有害。因此,污水处理厂臭气已被列入工业废气污染和防治的一个重要内容[1 ] 。生物脱臭法是20 世纪50 年代发展起来的新工艺[2 ] ,它利用微生物分解含臭物质,所需设备简单、不需要药剂与燃料、能耗低、运转费用低、不需再生和其他后续处理、管理维护方便,成为治理恶臭的一个重要发展方向,具有较为广阔的发展前景。
一、污水泵站及污水厂臭气生物处理研究现状
1. 1 臭气的主要成分与特征
资料表明[3 ] ,污水泵站及污水处理厂的恶臭物质主要是氨、硫化氢、甲硫醚和甲硫醇等。从恶臭成分含量来看,氨气最多,其次是硫化氢、甲硫醚和甲硫醇,四者的浓度分别约为4. 857 mg·m- 3 ,3. 643 mg·m- 3 ,0. 415mg·m- 3和0. 214 mg·m- 3 ,其比例约为24∶18∶2∶1。从臭气强度来看甲硫醇和硫化氢较大,分别达到417级和415 级,其臭气强度达到了强臭程度,不仅影响人的感官,而且有害健康。其次是甲硫醚和氨,其强度达3. 2 级。
1. 2 臭氣的主要来源
在服务面积较大的收集系统中,污水必须由排水泵站进行长途输送。在各类泵站中,污水泵站和合流泵站较易产生恶臭气体。污水泵站是指那些将污水输送至污水厂的中途泵站,以及污水厂内的进水泵站。合流泵站是指那些具有雨污水混流输送功能的泵站。泵站恶臭气体产生的原因主要是排水管道内部易形成厌氧条件,此时污水中的含氮、硫有机物会分解成为恶臭物质,当泵站设备启动、运行时会引起水流湍动,从而使原来产生并溶解于污水中的恶臭物质逸出进入大气,从而形成恶臭污染。大多数污水泵站和合流泵站集水井设计均为敞开式,集水井内格栅除污机每天需要不间断地清捞集水井内垃圾,在清捞过程中散发臭气,另外,泵房内的泵机设备检修期间在设备拆装时也会瞬间从进水管道中溢出高浓度的有害气体。一般来说,泵站恶臭污染物的散发量取决于水中恶臭组分的性质和浓度、水体温度、湍动程度和水面及敞开源附近的气象扩散条件。
污水厂臭气主要来自有机物的分解物过程,在格栅间、沉砂池、初沉池、曝气池、污泥浓缩池、消化池、脱水机房等地都有氨、硫化氢、甲硫醇等恶臭物质产生。例如,曝气过程需充入并排出大量气体;压泥过程污泥被压挤排气,并与空气接触加快挥发,硫化氢和甲硫醇的浓度都较高。
二、臭气生物处理技术的研究现状
最早利用微生物处理恶臭的研究当属1957 年Paneray 的发明专利———“利用土壤微生物处理H2S废气”[ 4 ] 。70 年代,发达国家开始在生物除臭领域开展广泛的研究,其中日本、德国取得的成就最为显著,其主要研究内容包括脱臭的原理和方法、脱臭装置及操作工艺条件、能降解臭气的微生物种群及其在填料表面形成生物膜的条件、生物吸收剂的成分等[5 ] 。80 年代以来,已有微生物除臭装置和设备开始用于冶金、石油、化工、畜牧业和污水处理厂,并取得了明显的效果。我国微生物除臭研究起步较晚,20 世纪80 年代末和90 年代初才开始相关的小试研
究,目前仍停留在这一水平上[6 , 7 , 8 ] 。
2. 1 生物法除臭的机理
恶臭气体在生物处理中的吸附净化一般要经历以下几个步骤:
1. 废气中的有机污染物首先与水接触并溶解(或混合) 于水中,即由气膜扩散进入液膜;
2. 溶解(或混合) 于液膜中的有机污染物在浓度差的推动下进一步扩散到生物膜内,进而被其中的微生物捕获并吸收;
3. 进入微生物体内的有机污染物在其自身的代谢过程中作为能源和营养物质被分解,最终转化为无害的小分子物质。微生物除臭是多种微生物共同作用的结果,这些微生物还可以产生无机酸,形成不利于腐败微生物生活的酸性环境,并从根本上降解恶臭气体成分。
2. 2 生物除臭工艺
气态污染物的生物净化工艺一般分为三类[9 ] :生物洗涤器、生物滤池、生物滴滤塔。
2. 2. 1 生物洗涤器
生物洗涤器是一个悬浮活性污泥处理系统,由一个吸收室和一个再生池构成。生物洗涤器的特点是:水相和生物相均循环流动,生物为悬浮状态,洗涤器中有一定生物量和生物降解作用。其优点是反应条件易控制,压降低,填料不易堵塞;但设备多,需外加营养物,成本较高,填料比表面积小,限制了微溶化合物的应用范围。
2. 2. 2 生物滤池
生物滤池是最早被研究和使用的一种处理挥发性有机污染物和除臭的生物技术。生物滤池的特点是生物相和液相都是不流动的,而且只有一个反应器,气- 液接触面积大,不需外加营养物,运行和启动容易,运行费用低。但反应条件控制较难,占地面积大,基质浓度高时,因生物量增长快而易堵塞滤料,影响传质效果。
2. 2. 3 生物滴滤塔
生物滴滤塔与生物滤池的最大区别是填料上方喷淋循环液,设备内除传质过程外还存在很强的生物降解作用。它要求水流连续地通过有孔的填料,这样可以有效地防止填料干燥,精确地控制营养物浓度与pH 值。另外,生物滴滤塔底部要建有水池来实现水的循环运行。这就意味着:将有大量的污染物质溶解于液相中,从而提高了比去除率。因此,生物滴滤塔的反应器的尺寸可以比生物滤池的小。而且,生物滴滤塔的反应条件(如pH 值、温度等) 易于控制(通过调节循环液的pH 值、温度) ,而生物滤池的pH 控制则主要通过在装填料时投配适当的固体缓冲剂来完成,一旦缓冲剂耗竭则需更新或再生滤料,温度的调节则需外加强制措施来完成,故在处理卤代烃、含硫、含氮等通过微生物降解会产生酸性代谢产物以及产能较大的污染物时,生物滴滤塔较生物滤池更有效。
三、结论与建议
1. 在进行城市污水系统设计时,应从污水的收集、转输及处理全过程着眼,控制臭气污染。
2. 市政污水行业产生的恶臭气体组成复杂,其主要污染成份为氨、硫化氢、甲硫醇等。
3. 由于除臭装置大都属于非标设备,因此要因地制宜地慎重选用各类除臭方案。在新建除臭设施时,应充分考虑各类除臭设施的不同性能和特点。除臭生物滤池工艺较适合于市政污水行业恶臭气体净化,具有操作管理简单、运行方式灵活、处理效果好等优点。
4. 在除臭滤池填料层内设置喷淋水系统、通过鼓风机将恶臭气体先鼓入曝气池等措施将改善整体处理效果,并可节能。
5. 在排水作业区内多选择种植环保植物,形成合理的有层次的环境绿化,以吸附各类污染物,降低污染程度。[10]
参考文献:
[1 ] 陈东旭, 刘金元, 范运湘. 臭气控制[J ] . 市政技术.
2002 ,4 :29 - 34.
[2 ] 谢冰, 等. 恶臭的微生物处理概述[J ] . 环境导报.
1997 ,1 :6 - 10
[3 ] 加藤龍夫, 石黑智彦, 重田芳广. 恶臭的仪器分析[M] .
北京: 中国环境科学出版社, 1992.
[4 ] H Brauet G,Varma. Air Pollution control equipment [M] .
Berlin :Springer Verlag. 1981.
[5 ] 吴玉祥,等. 有机废气的生物处理[J ] . 环境污染与防治.
1992 , 14 (4) : 20 - 22 , 84.
[6 ] 吴志超. 生物脱臭技术初探[J ] . 重庆环境科学,
1994 ,16 (4) :26 - 29.
[7 ] 马红, 李国建. 固定化微生物含氨臭气的研究[J ] . 中国环境科学. 1995 , 15 (4) : 302 - 305.
[8 ] 孙佩石,等. 生物膜填料塔净化有机废气研究[J ] . 中国环境科学. 1996 , 16 (2) : 92 - 95.
[9 ] Findlay G Edwards etal. Biological Treatment of Airstreams
Contaminated with VOCs : An Overview[J ] . Water Science
and Technology , 1996 , 34 (3 - 4) : 565 - 571.
[10]何厚波，等. 污水行业除臭技术及其应用[J ] . 环境科学与管理. 2007，32（2）：67-87.