生物过滤除臭技术处理污水.doc

由于城市建设的不断发展，可利用土地的不断减少，导致城市污水处理厂的位置越来越靠近居民生活区。许多国家原来建在郊区的污水厂，随着城市的膨胀现在却位于市中心，因此污水处理过程中排放的恶臭气体不可避免地影响了周围居民的正常生活。恶臭对人的生理和心理都会产生影响。随着人们生活水平的提高以及公众对生活质量、环境质量要求的不断提高，对恶臭的治理日益得到重视。欧美、日本等国从70年代便开始研究脱臭技术，并用于工程实践。1992年在土耳其召开的有关工农业废弃物管理问题的国际研讨会上，专家们一致呼吁，必须坚决治理恶臭，保护人类的生活环境。
近十几年来，脱臭技术，尤其是生物过滤除臭技术得到了迅速的发展，在德国和荷兰的一些生产性实践中，这一技术成功地处理了大量来自污水厂、公共区域的恶臭、VOC和有毒气体排放物，去除率可超过90%。低廉的运行成本、低能耗、避免污染物转移等特点使该项技术较其它废气处理技术更具优势。
1污水处理厂的恶臭来源
城市污水处理厂的恶臭主要来源于污水处理构筑物和污泥处理构筑物，在污水处理阶段，污水经过长距离的管网运输，进入泵站、粗格栅、细格栅等构筑物，由于水流湍动剧烈，常会有带气味的气体从污水中散逸。这些气体含有H2S、NH3等，因此是恶臭源。当HYPERLINK"http://www.dowater.com/"污水进入沉淀单元时，恶臭在初沉池的进水廊道、出水廊道等水流湍动处也会产生。由于初沉池的水流主体是相当平稳的，仅有少量的恶臭排放，但污水处理厂经常在低于设计流量下运行，污水在初沉池停留时间较长导致硫化物的产生而影响其它处理单元。生化处理单元的曝气过程常常伴随着恶臭问题，这一阶段产生的恶臭强度虽然比前两阶段弱，但如果曝气不足在流量过高时就会出现厌氧区而产生H2S、NH2、乙酸、硫醇等恶臭气体。
在污泥处理阶段，由于污泥中污染物浓度大，因此产生的恶臭强度也非常大。进行污泥浓缩、脱水处置时，使用压滤和化学絮凝剂都可能引起湍动并释放恶臭气体，使用带式压滤机和重力压滤机时尤为突出。如果最后进行污泥堆肥处置，在最初的1～5d中会释放大量的无机硫化物、有机硫化物和氨等气体。
2生物过滤技术的应用
2.1生物过滤技术应用的历史发展
早在1923年的有关文献中就提出用生物过滤处理恶臭气体。到了50～60年代，西方一些发达国家开始将这一方法应用到实践中。美国的Pomerroy在California安装出一个成熟的土壤床装置用于处理H2S气体，并于1957年获得了专利，这是最早的生物滤池的雏形。1959年原西德Nurembery的一个城市污水处理厂也安装了土壤床，以去除来自污水干管的恶臭。随后日本人用土壤脱臭法处理化工厂的臭气，原恶臭气体中NH3、H2S的浓度分别为0。04mmol/kg和0。00018mmol/kg，处理后均未检出两种恶臭物质。在随后的20年中，许多美国学者，如HinrichBohn进一步地研究了土壤脱臭的原理，并在生产实践中推广应用。
虽然土壤床能够有效地去除一定类型的恶臭和挥发性有机物(VOC)，并且成本和运行费用低廉，但是它的应用却因其生物降解容量较低，占地面积较大有所限制。近年来随着研究的深入，逐渐开发出生物吸收装置和生物过滤装置。前者是将恶臭气体与生物悬浮液(含有活性污泥)逆流通过吸收器，恶臭物质被悬浮液中活性污泥吸收，净化了气体由顶端排出，其脱臭原理与活性污泥处理污水的原理相同。该装置对于去除含氨、酚、乙醛等恶臭气体效果较好，但处理含硫的恶臭物质效果不明显。生物过滤装置即生物滤池，其内部装有固体填料，为微生物生长提供了巨大的表面积并附着了大量的生物膜，经过加湿的恶臭气体流经生物膜并形成一层液膜，液膜吸附气体中恶臭污染物，保证了微生物进行分解转化。这种装置基质利用率高，抗冲击负荷，处理含硫恶臭气体如H2S的处理效果良好。目前各国都在研究开发新型反应器及填料，生物过滤除臭技术正在以较快的速度发展。
2.2生物脱臭理论研究进展
在应用的同时，理论的研究也不断发展，当前比较公认的是Ottengraf的生物膜-双膜理论。按照Ottengraf的模型，生物滤池的模型分成了微观动力学和宏观动力学两过程。他的宏观基本模型是固体颗粒滤床，颗粒表面被一层具有生物活性的水膜包裹，即所谓的“生物膜”，生物膜的概念经常用来解释水系中的降解过程。气体中的污染物分子(底物)经过滤池时，通过相界面转移扩散到膜内，供给膜内微生物氧气和营养物质。每一种污染物质的气相和液相浓度在相界面总是平衡的，并且遵循亨利定律。另外，还假设在生物膜内发生生物降解的微观动力学遵循米-门公式；气体以活塞流方式流过滤池，一个初步的，生物膜-双膜模型如图1所示。如果气体是单组分，当该物质气相浓度Cg高于其临界浓度Ccrit(图1曲线1)时，Ottengraf假设生