生物除臭技术在污泥干化工程上的应用

2021-10-18王翼鹏陈海琦

科学技术创新 2021年27期

蒋伟杨旭王涛王翼鹏陈海琦

（1、宇星科技发展（深圳）有限公司，广东深圳 518057 2、University of California, Santa Barbara）

1 概述

污泥干化脱水过程中会释放大量的恶臭污染物到周围空气中形成恶臭气体，恶臭气体中的污染物对周围环境质量、人体健康和经济建设活动具有严重危害。首先，大部分恶臭污染物毒性阈值低或嗅觉阈值低，容易使人产生不舒适的感觉和中毒现象[1]。其次，恶臭污染物排入到大气中后，在光或大气中一些颗粒物的作用下，与其它物质发生反应，从而导致酸雨、灰霾和光化学烟雾等环境问题[1]。操作人员长期在产生臭气的环境下工作，对身体危害比较大，易引起头痛、头晕、呼吸道不适等，因此需要对恶臭气体进行治理，改善环境治理。

恶臭气体净化技术有很多种，按照去除机理可以分为生物法、吸附法、化学洗涤法和低温等离子法等[1，2]。在这些技术中，生物法除臭技术具有运行成本低、除臭效果好、无二次污染等优点，受到广泛关注[3]。因此，生物法除臭技术在污泥干化脱水过程中臭气治理上的应用具有重要意义。

2 原理及参数设计

2.1 化学洗涤原理及碱洗塔设计参数

以化学药剂为吸收剂，通过洗涤吸收装置使排气中的有害成分被化学药剂吸收，从而达到净化目的的处理方法。这种处理方法可以单独使用，也可以根据有害成分的特性，采用不同的吸收剂以两级串联形式使用。此外，化学吸收法还可作为一种前处理措施与其他处理方法组合使用。根据气体和化学清洗液的相对流向不同，可分为逆流式、顺流式、错流式。其结构通常由塔体、填料、除雾器、循环喷淋系统等组成。

2.1.1 喷淋塔体

化学洗涤塔采用立式填料塔，逆流式设计，采用耐腐蚀的玻璃钢材料。

每个塔内配有循环喷淋系统，循环喷淋系统包括循环泵、喷嘴、支撑件、循环管道等。项目选择进口无堵塞喷嘴，通过均匀布置喷嘴，保证气液接触的均匀性，喷头所喷的水能覆盖整个塔体，喷洒角度可达120 度，塔底设有排水系统，见图1。

图1 喷嘴安装布置大样图

2.1.2 填料

填料是材质为PVC 的多面空心球，具有较大的比表面积。大的润湿面积和气液传质比表面积，更有利于气液反应，大大增加吸收效率。

2.1.3 除雾器

除雾器安装在碱洗塔的出口，分离处理后气体中的雾滴。除雾器具有良好的结构构造，满足良好的分离能力。

2.1.4 碱洗塔设计参数

本项目碱洗塔的详细设计参数如表1 所示。

表1 碱洗塔详细设计参数表

2.2 生物除臭原理及生物滤池设计参数

生物滤池除臭工艺是一种安全可靠的处理方法，其原理是臭气经系统收集后集中送到生物滤池除臭装置处理。臭气通过湿润、多孔和充满活性的微生物滤层，利用微生物细胞对恶臭物质进行吸附、吸收和降解。微生物细胞具有个体小、表面积大、吸附性强、代谢类型多样等特点。恶臭物质被吸附后分解成CO2、H2O、SO42-、NO3-等无毒无害的简单无机物。

影响恶臭气体降解效率的因素有多种，如填料、pH、温度、生物菌种等多方面因素，现就影响因素做以下分析。

2.2.1 填料

填料层是生物除臭的核心部分，填料作为微生物生长繁殖的载体，对微生物的繁殖速率有重要影响，理想的填料应同时具有以下功能：较大的比表面积、良好的机械强度、优良的气体传质效率和保水能力以及较长的使用寿命、不易堵塞等。本项目生物填料采用火山岩和竹炭组合填料。

2.2.2 pH

酸碱度是影响生物降解效率的重要因素，当微生物处在较适宜的pH 范围内，微生物的活性较高，本项目控制pH 在7 左右，保证恶臭物质的降解效率最高。

2.2.3 温度

温度是影响微生物活性的重要因素，在恶臭气体的降解过程中，为保证微生物在最佳工作环境温度（为20～40℃）下产生最大臭气处理负荷，本项目在除臭系统预洗段、生物降解段设置热量补偿器，安装在循环液池内，循环水在流动状态下给恶臭气体和填料传热，保持滤池内温度维持在微生物正常生长温度15～40℃范围内，以保证微生物的正常工作。

2.2.4 生物菌种

用于臭气处理的微生物为生物滤池除臭系统的核心部分，微生物的活性直接决定了除臭效果，必须掌握了解相关微生物菌种分析技术和研究设备才能根据臭气成分培育出相应的菌种对恶臭物质进行吸附降解，否则难以保证除臭效果。

2.2.5 填料停留时间

填料停留时间是影响除臭效果的主要因素。填料停留时间不足将影响处理效果，填料停留时间过久又会使填料成本和设备成本增加，导致整个项目首次投资成本增加。本项目综合考虑环保达标排放要求以及设备投资运行成本，填料停留时间定为20s。

2.2.6 生物滤池设计参数

本项目生物滤池的详细设计参数如表2 所示。

表2 生物滤池详细设计参数表

3 工艺流程

污泥干化厂房的臭气被离心风机输送至洗涤塔，在洗涤塔中喷淋氢氧化钠碱性药剂。利用氢氧化钠溶液更容易吸收臭气中残留粉尘以及去除以H2S 为主的酸性气体，同时可提高废气湿度利于生物滤池中微生物的生长驯化。经过洗涤塔处理后的臭气，进入生物滤池进一步处理，利用滤层中微生物对废气中的污染物质进行吸附、吸收和降解，将废气中的污染物转化为无毒无害物质，净化后的尾气经过20m 排气筒达标排放，见图2。

图2 碱洗+生物滤池处理工艺流程图

4 项目应用实例

项目日处理脱水污泥200 吨（含水率80%），年处理脱水污泥6.6 万吨。项目建两条污泥干化生产线，每条干化生产线日处理能力为100t/d。在污泥干化过程中会产生恶臭气体，经收集后臭气总风量为50000m3/h，温度在20～40℃范围，臭气治理工艺为化学吸收+生物滤池除臭，经除臭设备处理后的气体浓度符合GB14554-93《恶臭污染物排放标准》和GB 18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》废气排放二级标准要求，见表3。