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污水處理生物除臭技術(shù)

  隨著我國城鎮(zhèn)化進(jìn)程的快速推進(jìn)和環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)的日趨嚴(yán)格,城鎮(zhèn)污水處理廠污水處理過程中產(chǎn)生的惡臭污染問題越來越受到人們的重視。目前常用的惡臭氣體治理技術(shù)有掩蔽法、吸附法、吸收法、生物法、光催化、離子法等,不同方法各有其特點(diǎn)和適用范圍。生物除臭因其具有除臭效率高、投資及運(yùn)行成本低、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于城鎮(zhèn)污水處理廠的惡臭污染治理,而生物填料作為生物除臭系統(tǒng)的核心組成部分,對生物除臭系統(tǒng)的穩(wěn)定性和除臭效率起到至關(guān)重要的作用。

  一、生物除臭技術(shù)

  生物除臭是利用專門培養(yǎng)的附著在生物填料表面上的高效微生物的生物化學(xué)作用,將惡臭氣體中的無機(jī)、有機(jī)組分作為其生長繁殖所需要的基質(zhì),通過微生物的同化、異化作用最終將惡臭污染物氧化成簡單的水、二氧化碳等無害或少害物質(zhì)。根據(jù)污染物進(jìn)入生物體的形式,依據(jù)吸收過程中傳統(tǒng)的雙膜理論提出的“吸收-生物膜”理論認(rèn)為,生物法凈化氣體可分為三個(gè)步驟:

  (1)臭氣中的污染物通過擴(kuò)散由氣膜進(jìn)入液膜;

  (2)溶解于液膜中的有機(jī)物利用濃度差擴(kuò)散到生物膜,并被微生物捕獲和吸收;

  (3)微生物通過代謝作用將有機(jī)污染物分解并轉(zhuǎn)化為無害的二氧化碳、水、硫酸鹽等。

  隨著研究的深入,一些研究學(xué)者對原有的吸收-生物膜理論進(jìn)行了修正,提出了吸附-生物膜理論,即惡臭氣體中的污染物可以不經(jīng)歷氣液傳質(zhì)過程直接擴(kuò)散至生物填料或生物膜表面,被生物載體或生物膜吸附,進(jìn)而被微生物降解。

  生物除臭根據(jù)臭氣處理過程中微生物存在形式、填料類型的不同大致可分為:生物濾池、生物滴濾、生物洗滌除臭三大類,其各自區(qū)別及特點(diǎn)如表1所示。

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  二、生物填料的種類

  生物填料作為微生物載體,氣液傳質(zhì)的介質(zhì),是生物除臭系統(tǒng)的核心組成部分,其性能直接影響生物除臭系統(tǒng)的處理效果。一種好的生物填料應(yīng)具備以下條件:

  (1)較大的比表面積;

  (2)較高的孔隙率;

  (3)良好的親水保濕性能;

  (4)具有一定的酸堿緩沖能力;

  (5)一定的機(jī)械強(qiáng)度;

  (6)耐酸堿腐蝕、耐老化,使用壽命長;

  (7)廉價(jià)易得。

  隨著生物除臭研究及實(shí)踐的積累,生物除臭填料種類得到不斷的擴(kuò)展,根據(jù)填料材質(zhì)及能否提供營養(yǎng)源大致可分為有機(jī)填料、無機(jī)填料、有機(jī)無機(jī)混合填料等三大類,有機(jī)或有機(jī)無機(jī)混合填料在生物除臭系統(tǒng)中既可以作為微生物的載體,同時(shí)也可作為微生物營養(yǎng)源,但無機(jī)填料則多為惰性填料,僅僅為微生物的附著提供載體。

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  三、高效生物填料研究新進(jìn)展

  (1)具有營養(yǎng)緩釋功能的復(fù)合填料的研發(fā)

  對于生物過濾中常規(guī)有機(jī)填料,長期在濕潤及微生物活躍的環(huán)境下,使得填料腐爛礦化速率較快,填料壽命較短,針對該類填料存在的問題,通過構(gòu)建營養(yǎng)緩釋功能的復(fù)合填料,提高填料養(yǎng)分的利用率,延長填料使用壽命,維持生物除臭工藝長期穩(wěn)定運(yùn)行。王家德等人采用低水溶性有機(jī)礦粉為填料營養(yǎng)源,以碳酸鈣作為pH緩沖劑,同時(shí)采用網(wǎng)狀纖維為骨架制備的具有營養(yǎng)緩釋功能的復(fù)合填料,其性能較常規(guī)的泥炭、樹皮類填料在填料比表面積、抗壓強(qiáng)度、堆積密度、使用壽命等方面得到明顯優(yōu)化。

  (2)具有pH緩沖功能的復(fù)合填料的研發(fā)

  在生物除臭系統(tǒng)中,對于循環(huán)使用的噴淋液隨著循環(huán)次數(shù)的增加,循環(huán)液中酸堿度不斷變化,長時(shí)間使用會對生物填料上的微生物生長起到抑制,甚至引起微生物的死亡和生物膜的脫落,因而使用具有pH緩沖功能的復(fù)合填料對維持除臭系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。史林華等人設(shè)計(jì)的采用鈣基復(fù)合填料生物除臭系統(tǒng)在設(shè)計(jì)工況條件下,鈣基復(fù)合填料生物除臭系統(tǒng)對H2S和NH3的去除效率分別達(dá)到99%和85%以上,循環(huán)液的pH值穩(wěn)定在7左右,具有較好的緩沖pH值的能力。

  (3)負(fù)載功能微生物復(fù)合填料的研發(fā)

  生物除臭系統(tǒng)中只有當(dāng)微生物達(dá)到一定密度后才具有足夠的污染物去除能力和效率,在系統(tǒng)開始使用前一般需要進(jìn)行微生物菌種的接種及擴(kuò)大培養(yǎng),往往需要數(shù)周甚至更長的時(shí)間。而負(fù)載功能微生物復(fù)合填料直接將微生物包埋進(jìn)填料中,可節(jié)省馴化和掛膜時(shí)間。朱仁成采用以堆肥為營養(yǎng)源和菌劑載體、多孔珍珠巖和植物纖維為輕質(zhì)骨架、水泥為膠結(jié)材料、CaCO3為pH緩沖劑,同時(shí)接種功能微生物的菌劑制成了一種具有負(fù)載功能微生物緩釋復(fù)合填料,具有較強(qiáng)的抗污染物負(fù)荷沖擊能力,同時(shí)能顯著縮短生物處理系統(tǒng)的啟動周期。

  (4)填料表面特性的優(yōu)化

  對于滴濾除臭系統(tǒng)中常規(guī)的生物填料如塑料填料、陶粒填料等存在的持液量小、微生物附著難、掛膜時(shí)間長等不足,通過改變填料表面特性,增大其比表面積,提高表面粗糙度或結(jié)構(gòu)形式改造等方法對填料進(jìn)行優(yōu)化。梅瑜等人研究開發(fā)的紋翼多面球、改性毛刺球和空心多面柱等生物滴濾填料,測試表明較常規(guī)的塑料填料其比表面積最大可達(dá)到200m2/m3,同時(shí)縮短了微生物掛膜時(shí)間。

  (5)復(fù)混填料的優(yōu)化

  復(fù)混填料就是由幾種不同填料,按一定比例和填充方式混合而成,可以彌補(bǔ)單一組分填料的缺陷,充分發(fā)揮各填料的優(yōu)勢。屈艷芬等人在某城市污水廠除臭項(xiàng)目中,采用以混合肥料、聚苯乙烯膠球體、活性炭、沸石、有機(jī)物料等組成的復(fù)合有機(jī)填料,在進(jìn)氣中硫化氫濃度1.96~4.63mg/m3,氨氣濃度2.21~5.68mg/m3時(shí)經(jīng)生物處理后硫化氫濃度可達(dá)0.03~0.97mg/m3,氨氣濃度最高0.46mg/m3,取得了較好的除臭效果。( >

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