生物滤池在污水厂臭气治理中的应用

王子霞

(苏州中晟环境修复有限公司，江苏 苏州 215000)

污水处理厂本身是一个良性的环境保护项目，建成后对改善地区环境和水质都会产生巨大作用。但污水处理设施的运行和污水生化反应的进行对周围环境也会产生一定的影响，主要表现为随着厌氧反应的进行，会产生一定浓度的硫化氢、氨气、甲烷和甲硫醇等具有刺激性臭味的气体[1]，而污水厂会因发生厌氧反应而产生臭气的单元众多，如未及时清理栅渣的格栅池、进行厌氧反应的厌氧缺氧池、因污泥回流和曝气量不足而产生臭气的好氧池、未及时排泥而导致底部污泥缺氧而发生厌氧反应的污泥池和污泥处理池及其附属设施等[2-3]。同时，由于臭气的臭阈值宽阔[4]，会使周围环境及居民对其极其敏感，臭气污染成为了污水厂非常棘手的次生污染问题[5-6]。

生物滤池因其高负荷、效率高、占地少等优势已在废水处理领域得到成熟应用[7]。自20世纪60年代起，一些发达国家开始研究生物滤池在臭气治理方面的应用，到21世纪初得到成熟应用，我国虽起步较晚但进展迅速，生物滤池在污水厂臭气治理方面越来越受到青睐。

1 臭气的组分及来源

1.1 臭气的组分

恶臭物质的种类很多，除了氨和硫化氢等少数物质属于无机化合物外，实验室中接触到的恶臭物质基本都是有机化合物。其中以硫类化合物(如H2S、硫醇类和硫醚类等)和氮类化合物(如氨、胺、腈等)最为典型，是污水厂臭气的主要组成因子。具体分类及其除臭方法见表1[8]。

表1 恶臭化学品的分类Table 1 Classification of the odorous chemicals

1.2 臭气的来源

污水厂臭气来源主要分为两类：水质本身自带的恶臭和污水厂运营过程中产生的臭气。

污水厂的水源主要来自于生活污水和工业污水，生活污水含有较多的有机质，在通过地下管网输送至污水厂的过程中，由于有机质的生化反应会产生部分臭气；部分工业污水含有硫醇、胺类、酚类、醛类等恶臭化学品成分，导致其自身巨臭无比。

国内污水厂的主流工艺是格栅-沉砂池-AAO-二沉池-消毒，污水厂臭气主要来源于格栅池、沉砂池、厌氧池、缺氧池和污泥池。污水池与其所产生的臭气成分见表2。

表2 污水池与其所产生的臭气成分对照表Table 2 Comparison table of the sewage tank and its odor composition

表3 臭气处理工艺比较Table 3 Odor treatment technology comparison

2 臭气处理方法及工艺选择

关于污水厂臭气的治理方法与其他废气治理方式类似，首先是污水厂设计要采用绿色工艺，其次臭气治理工艺的选择也至关重要。

2.1 优化完善污水厂设计及管理

首先，在设计污水处理厂时，应考虑污水处理厂的结构特点、流程、空间布局及污水处理工艺等，采用更严格的封闭技术，如玻璃钢加盖密封、软帘隔离等以减少污水处理厂的污染物排放[9]。

其次，制定和完善污水处理厂的运行规程，建立定期检查机制，确保污水处理设备和工艺技术的正常运行，以防因机械设备的损坏导致污泥厌氧发酵产生恶臭。

2.2 臭气处理工艺选择

污水厂运行期间难免产生臭气，在收集率达到90%以上的前提下，选择合理的处理工艺尤为关键[10]。臭气处理工艺的选择，首先需要满足臭气组分、排放标准要求，然后综合考虑工艺的可靠性、成熟性、适用性、去除污染物的效率、投资省、操作管理简单、运行费用低等多因素，选择最优的工艺方案[11]。

综上，由于污水厂臭气浓度不高，且可生物降解，同时，生物法处理效率高，工艺简单，投资运行费用低，无二次污染，因此，生物滤池为处理污水厂臭气处理的最优工艺[13]。

3 生物滤池工艺

3.1 生物滤池净化原理

净化原理是臭气与填料接触后从气相转移到水-微生物混合相(生物层)[14]，利用微生物的生物化学作用，使污染物分解，转化为无害的物质[15]。其主要原理包括：

(1)氨氧化作用：利用氨氧化菌将氨气转化为亚硝酸盐、硝酸盐等无害物质。

(2)硫化氢氧化作用：利用光合细菌、硫化氢氧化菌等将硫化氢转化为硫酸盐和硫等无害物质。

(3)有机物降解作用：利用厌氧菌、好氧菌等将有机物分解为二氧化碳和水等无害物质。

3.2 生物滤池除臭设计

生物滤池的设计主要包括池体尺寸的设计及滤料的选择。

(1)工艺计算

生物滤池尺寸的计算，一般是根据气体在滤床中的停留时间、气体的单位负荷率、以及组分去除能力的考虑来定，臭气在滤床中的停留时间一般为20 s。

表面负荷率选用：δ=280 m3/m2·h；

生物滤料装填高度一般为：h=1.5 m；

生物滤池滤料截面面积：S=Q/δ=L×B；

生物滤料的需要量：V=S×h；

臭气在池内接触时间的核算：t= V/Q；

式中：Q为风量，m3/h；V为生物滤池滤料体积，m3；L为滤池长度，m；B为滤池宽度，m。

(2)滤料的选择

滤料是生物滤池的核心，理想的填料具有以下特点：较高的持水能力，孔隙率高，比表面积大，适宜多种微生物生长，不易堵塞，压降低，一定的结构强度，较低的密度，价格低，对恶臭气体具有一定的吸附能力，对降解产物的酸类物质具有缓冲能力[16]。因此生物滤池滤料常以表面含有醛化纤纶的塑料环为骨架，适合微生物生存的天然碳质填料为滤料[17]。

4 工程案例

地处苏州市的某污水厂日处理污水量为80000 m3/d，污水厂对格栅预处理区，生化池厌氧区、缺氧区及污泥处理区产生的臭气进行了收集，收集率达90%以上，共设置二座生物滤池进行除臭，考核指标为氨、硫化氢和臭气浓度，气体排放执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)表四二级标准，臭气处理工艺为生物滤池工艺，具体参数如下：滤床停留时间20 s，表面负荷率280 m3/m2·h，滤料高度1.5 m，处理风量20000 m3/h的生物滤池设计尺寸为12.0 m×6.0 m×2.6 m，处理风量8000 m3/h的生物滤池设计尺寸为6.7 m×4.0 m×2.6 m。

5 结 语

随着国家对环境保护的日益重视，以及企业对降本增效理念的日益增强，探索新型高效的臭气处理技术刻不容缓，生物滤池因其停留时间短，表面负荷率高，运行成本低，去除效率高等特点成为污水厂臭气和低浓度废气较为理想的处理工艺。