新型聚氨酯海绵填料去除恶臭气体的应用

席婧茹 柳 龙 邓世光 王宝汉

（广州金鹏环保工程有限公司 广东广州 510663）

引言

由于城市污水处理厂自身的特殊性，它在保护环境的同时也成为新的污染源，对周边环境造成影响。其中，城市污水处理厂带来的恶臭问题尤为突出。据调查，恶臭污染问题已经成为城市居民对污水处理厂投诉的主要原因之一[1]。城市污水处理厂恶臭来源主要有预处理工段（进水提升泵房、曝气沉砂池等），生化处理区和污泥处理车间（污泥浓缩池、污泥脱水间）[2][3]。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[4]。生物法由于运行成本低，不产生二次污染，适用于低浓度大风量的恶臭去除，目前在城市污水处理厂除臭应用中最为广泛。

填料介质是生物填料塔的核心部件，理想的生物填料塔填料应该具有以下功能和特征：为生物膜生长提供附着力、较高的空隙率、较高的比表面积、抗物理应力等。生物法废气治理技术常见的生物填料有陶粒、火山岩、竹炭、树皮、多面空心球等。填料表面是生物膜发生气液传质作用的场所，填料比表面积大小是影响生物膜气液传质作用的重要因素，填料比表面积越大提供生物膜气液传质作用的场所就越大，加快臭气污染成分的吸收和降解。

陆立海等经过对比几种常用的填料比表面积得出多面空心球具有最大的比表面积，是最优的选择[5]。赵珊等以短玻璃纤维聚氨酯为生物滤塔填料进行实验，结果显示对高负荷区硫化氢和氨的平均去除率分别约为94%和77%，优于市售除臭填料，具有良好的生物除臭应用前景[6]。孙事昊等研究了活性炭、火山岩、聚氨酯泡沫、聚丙烯环4 种填料在生物滴滤塔中的恶臭气体去除性能发现驯化后的聚氨酯泡沫对市政污水处理厂排放的可挥发性含硫有机物的去除率更高[7]。相比于传统生物填料，新型聚氨酯海绵具有密度小、比表面积大、孔隙率大、可任意切割形状、泡孔尺寸可调的特点，有助于降低生物滴滤塔的单位面积荷载[8]。新型聚氨酯海绵填料的恶臭治理研究目前多数仅停留在实验室小试阶段，将该填料实际应用于城市污水处理厂恶臭气体处理工程项目却很少见[9]。本文以新型聚氨酯海绵填料为主，配合多面空心球做支撑骨架，考察填料对城市污水处理厂恶臭气体实际处理效果。

1 工程背景概述

海南某污水处理厂设计规模为日处理污水50万吨。厂区内恶臭污染严重区域为预处理区和污泥处理区。本次生物填料塔试验装置臭气来源于厂区南侧预处理区（污水提升泵房与曝气沉砂池之间的污水导流槽）。

2 工艺流程与设计参数

生物填料塔试验装置处理风量：500m3/h，设备整体规格为5500×1200×2500 mm。生物洗涤填料：1.2m φ38PP 球，生物滴滤I/II 填料：0.3m 50×50×50mm聚氨酯泡沫，0.3m φ38PP 球，0.3m 50×50×50mm 聚氨酯泡沫，0.3m φ38PP 球（从下至上）。风机：500 m3/h，1000 Pa；洗涤循环泵/滴滤循环泵I：流量2 m3/h，扬程20.5 m；滴滤循环泵II：流量150 L/min，15.8 m。补充水来源为污水处理厂二沉池出水。测试仪器：手持泵吸式硫化氢检测仪APES-ZH2S-F（0-1 000 ppm）；手持泵吸式氨气检测仪APES-ZNH3-F（0-1 000 ppm）。生物填料塔试验装置详细流程见图1。

图1 生物填料塔试验装置流程图

图2 生物填料塔试验装置现场照片

3 运行效果分析

3.1 进出气硫化氢浓度变化

生物填料塔试验装置运行46 天，进出气硫化氢浓度变化和平均去除率情况如图3 所示。

进气硫化氢浓度在0.8-432.6 mg/m3范围波动。试验的前12 天为生物填料的挂膜驯化过程，期间出气硫化氢浓度不稳定，在3.0-92.6 mg/m3范围波动；12 天后填料生物挂膜基本完成，生物填料塔对硫化氢的去除率趋于稳定，平均去除率为98.4%。

3.2 进出气氨气浓度变化

生物填料塔试验装置运行46 天，进出气氨气浓度变化和平均去除率情况如图4 所示。

图4 生物填料塔进出气的氨气浓度变化和平均去除率

进气氨气浓度在1.5-454.2 mg/m3范围波动。试验的前12 天为生物填料的挂膜驯化过程，期间出气氨气浓度不稳定，在3.0-72.9 mg/m3范围波动；12 天后填料生物挂膜基本完成，生物填料塔对氨气的去除率趋于稳定，平均去除率为99.2%。

3.3 循环液的pH变化

生物填料塔试验装置运行过程中循环液的pH变化情况如图5 所示。

图5 生物填料塔补充水和循环液的pH变化

生物填料塔补水pH 值稳定在7 左右。试验开始的前5 天，填料上生物膜尚未形成，循环液pH 与补水pH 接近；试验5-10 天内，填料逐渐挂膜完全，填料表面及内部由功能除臭微生物菌种（优势菌种有硫单胞菌属、乳杆菌属、硫杆菌属、嗜酸菌属等）形成特殊的生态系统，对废气中恶臭物质进行生物分解代谢，使循环液pH 值在短时间内由7 降至2.5 左右；之后试验过程中，循环液pH 值在3 左右上下波动。

3.4 第三方检测的处理效果

生物填料塔试验装置稳定运行45 天后，委托第三方检测对进出气中硫化氢、氨气、臭气浓度、风量进行检测，检测结果见表1。

表1 第三方检测结果

根据第三方的检测结果，白沙门污水处理厂预处理区的恶臭气体经生物填料塔处理后的出气达到《恶臭污染物排放标准》（GB 14554-93）中排气筒高度15 m 对应的臭气浓度排放标准（＜2000），有效减少恶臭气体对周围居民的影响。

结语

试验验证了将聚氨酯海绵填料应用于城市污水处理厂恶臭气体处理工程项目的实际效果。生物填料塔试验装置运行46 天，进气硫化氢、氨气浓度分别在0.8-432.6 mg/m3、1.5-454.2 mg/m3范围波动，运行12 天后填料完成生物挂膜，生物填料塔对硫化氢的平均去除率为98.4%，对氨气的平均去除率为99.2%。在生物填料塔发挥正常除臭作用的过程中，循环液pH 由7 降至2.5 左右，最终循环液pH 值在3左右上下波动，填料生物膜上的功能除臭微生物菌种对恶臭物质的分解代谢作用使循环液成为酸性。

根据第三方的检测结果，白沙门污水处理厂预处理区的恶臭气体经生物填料塔处理后的出气达到相关排放标准，有效减少恶臭气体对周围居民生活的影响。