生物除臭技术在污水处理厂中的应用

2021-05-08王国胜

皮革制作与环保科技 2021年4期

王国胜

（合肥祯祥污水处理有限公司，安徽合肥 230088）

近年来我国污水处理能力显著提高，但污水处理过程中产生的恶臭气体对环境的影响同样不容忽视，生物除臭技术利用微生物代谢活动降解恶臭物质，其操作比较简单、费用低、效率高，非常适合应用于解决污水处理过程中产生的废气污染。

1 生物过滤法

微生物除臭的过程是：首先溶解臭味气体，将其由气相转移到液相；然后液相中臭味成分被微生物吸附；最后进入微生物细胞的臭味物质作为营养物质被微生物所分解、利用，达到去除臭气污染物质的目的。生物过滤法处理恶臭气体的机理是通过构建微生物填料层，附着在填料上的微生物形成生物膜，当恶臭废气从反应器的底部进入并通过填料层时，恶臭物质会被吸附、吸收，并被微生物氧化，降解为无臭无害的物质，然后利用喷淋液冲洗微生物填料层，将降解产物和脱落的生物膜清除，保证微生物填料层的结构稳定，维持较好的除臭效果。常见的生物过滤除臭技术依据填料类型、喷淋液类型可分为土壤处理法、生物滤池法及生物滴滤池法[1]。

1.1 土壤处理法

土壤处理法是早期解决污水处理过程产生臭气的方法之一，利用土壤中的土壤胶粒吸附难降解和难溶解的恶臭物质，同时土壤中的细菌、霉菌、放线菌等能够分解臭味物质，将臭气以较缓慢的速度通过约0.5 m深的土壤，臭气被土壤颗粒吸附或溶解在土壤水溶液中，然后被氧化、降解，除去臭气。土壤除臭系统包括污染场所密封系统、臭气收集运送系统和土壤过滤系统，应用土壤处理法要求土壤的质地疏松、富含有机质、保水性好，且土壤层越厚微生物越多，除臭效果越好。土壤除臭法的设备简单、使用寿命长、维护方便，运行成本比较低，而且生物滤体为活性土壤介质，在土壤之上可种植植物，无二次污染，但土壤滤层在一段时间后会板结，需要定期翻土或更换，许多污水处理厂都在应用这种工艺进行除臭。此外，在土壤中加入某种改良剂，如少量鸡粪和珍珠岩后，可以提高对恶臭气体的去除率。随着生物除臭技术的不断改进，这种方法也可以用于难降解恶臭物质的处理，如处理硫化氢气体、甲醛、氨以及脂肪类碳氢化合物等。

1.2 生物滤池法

生物滤池法是基于土壤过滤法改良而来，将臭气经过加湿处理后通过湿润多孔且含有大量微生物的滤层，吸附并分解臭味物质，其中微生物固定附着在填料上，填料为微生物提供营养物质，生物滤层的使用寿命可达到5年。生物滤池中的高效生物填料具有良好的结构稳定性和透气性能，可以保证经过长时间的运行压力损失基本保持不变，且臭味处理效率高，湿度保持性好。生物滤池将致臭污染物降解成二氧化碳和水，不会产生二次污染。最初的生物滤池以木屑、废气生物物质为主要填料，用水作喷淋液，后经过优化将堆肥、树皮等混合作为填料，其除臭效果虽得到一定程度的提高，但这种填料在生物滤池使用的过程中会被降解，导致填料层不稳定，影响除臭效果。近年来，在生物滤池中常使用火山岩、活性炭等惰性物质作为填料，其表面积更大，官能团更多，对臭气的吸附能力更强且更稳定。

曝气生物滤池是在普通生物滤池的基础上，融合给水滤池工艺而开发的污水处理技术，是废水好氧生物处理的一种常见工艺，其优点是能提高普通滤池的负荷能力，强化供氧能力，某废水处理规模达2 500 t/d的啤酒厂应用该技术处理污水，在有效除臭的同时保障废水排放达标，避免对水体富营养化污染。

1.3 生物滴滤池法

生物滴滤池法吸收了生物滤池的优点，通过使用营养液辅助，增加滤层中的微生物量，其处理恶臭气体的能力是相应生物滤池的2～3倍，且采用无机填料，空隙率大、压降小、抗水力负荷和冲击负荷能力很强，且能通过调整循环营养液中的pH值和温度控制滤池的条件。生物滴滤池常采用聚丙烯环、陶瓷颗粒、火山岩等惰性材料，填料的表面系数比较低，为气体通过提供了更大的空间，减少了气体通过填料时的压力损失，避免由微生物生长和生物膜输送引起的空间堵塞现象。其中填料不能为微生物提供营养，因此会设置添加营养液的装置，也可以在喷淋液中加入营养物质。在喷淋时采用短周期间歇喷淋，这样除臭过程中的产物不容易积累。生物滴滤池的示意图如图 1 所示。

图1 生物滴滤池示意图

2 活性污泥曝气法

活性污泥是微生物群体及其所依附的有机物质和无机物质的总称，活性污泥曝气法是将恶臭物质通过曝气的形式分散到活性污泥的混合液体底部，将臭气溶解在混合液中，并利用其中悬浮的微生物降解恶臭物质。这种方法可以和污水处理厂的活性污泥曝气池并用，节约能源和污水处理成本，但需要控制空气和污水的体积比，避免对活性污泥中的微生物产生不利影响。试验数据表明采用活性污泥曝气法，硫化氢气体的去除率超过98%，甲、丁酮的去除率也超过95%。这种方法比较适用于处理臭气浓度比较低、氧气浓度较高的气体。

3 生物吸收法

生物吸收法也称生物洗涤法，多采用活性污泥的方法，先将恶臭成分转移到水中，然后再将受污染的水进行微生物处理。按气液接触方式分为两种形式:曝气式和洗涤式。曝气式与污水处理厂的生物曝气类似，只是用臭气代替空气注入活性污泥中，所用的设备通常是曝气罐，该方法适用各种不同的恶臭气体，效果较好，其去除率与活性污泥的浓度、pH值、DO以及曝气强度有关。在部分污水处理场进行的臭气处理实验结果表明:对于多种高浓度恶臭气体，生物吸收法几乎能够完全去除臭味物质。洗涤式生物吸收法是利用微生物、营养物质和水组成的微生物吸收液来处理废气，此法适合吸收可溶性气态物。吸收废气的微生物混合液再进行好氧处理，去除液体中吸收的污染物，经处理后的吸收液可以重复利用。在生物洗涤法中，微生物及其营养物配料存在于液体中，气体中的污染物通过与悬浮液接触后转移到液体中被微生物降解，其典型的形式有喷淋塔、鼓泡塔和穿孔板塔等生物洗涤器。这种方法可以处理大量的臭气，同时操作条件易于控制，占地面积较小，压力损失也较小[2]。目前这种方法在实际应用中有较宽的适用范围，一些铸造厂和印刷厂采用该法处理恶臭气体都取得了很好的除臭效果，但这种方法设备所需费用高、操作复杂而且需要投加营养物质，导致其应用受到了一定的限制。

4 源头生物除臭技术

由于污水收集和输送时污水的溶解氧含量很低，因此污水中的硫酸根离子和硝酸根离子被还原为硫化氢、氨气等恶臭污染气体，污水中的恶臭污染物浓度随着污水中氧气浓度降低而升高，在污水集中处理过程中不断溢散到空气中。因此减少污水处理系统入口处的恶臭气体浓度，可以有效降低污水处理过程中恶臭污染物的排放量，从源头提高除臭效率。因此诞生了活性污泥回流法，使流入二沉池的沉降活性污泥被重新抽升到曝气池首端，与在曝气池首端入流的废水进行混合，达到降解吸附有机物的目的。此外，还有氨氧化产物回流法，可以使硝酸根和亚硝酸根离子浓度较高的消化池出水回流到污水处理系统的入口，部分污水中的微生物消耗硫酸根和亚硫酸根将恶臭气体转化为氮、硫或弱臭物质[3]。