污水處理廠生物除臭技術

2009-09-21

  隨著人類生活水平的提高和環境意識的增強,汙水處理廠的除臭問題正引起越來越多的關注。為防止和避免汙水處理廠臭味對周圍居民生活的影響,發達國家制定了具體規定,例如德國規定城市污水廠界限外300 m範圍內不得建造生活設施,達不到此要求,汙水處理廠內就要採取必要的防止臭味擴散的措施。臭味的處理方法有很多,但經濟實用的還屬生物除臭技術。

  
1 產生氣味的物質與測定
  在汙水處理工藝過程中產生氣味物質主要由碳、氮和硫元素組成。只有少數的氣味物質是無機化合物,例如:氨(NH3)、膦(PH3)和硫化氫(H2S);大多數的氣味物質是有機物,比如:低分子脂肪酸、胺類、醛類、酮類、醚類、鹵代烴以及脂肪族的、芳香族的、雜環的氮或硫化物。值得注意的是:這些物質都帶有活性基團,容易發生化學反應,特別是被氧化。當活性基團被氧化後,氣味就消失,生物除臭工藝就是基於這一原理。
  一般來說,擴散源廢氣的成分相當複雜,其氣味又是一個不可客觀確定的量,它與接受物件的敏感性、心理和生理作用有關。常用嗅覺法的原理是:將待測氣體用無味的人造合成空氣逐步進行稀釋,直到剛好可以聞出氣味(嗅閾)時為止,把此時的稀釋比作為表示被測氣體氣味強度的量度,所需的稀釋倍數越大,說明氣體氣味越大。這個稀釋比被表示成“氣味單位”。
  測量的具體方法如下:從擴散源取來待測氣體樣品,在稀釋儀中用人造空氣混和,讓最少四個嗅覺健康並經過專門訓練的人來聞,並說出是否能聞到氣味,一直重複到其中一半的人剛剛能聞到,而另一半的人已不能聞到為止,從儀錶上就可以讀出稀釋倍數,即氣味單位。

 
2 城市汙水處理廠內氣味的分佈情況
  城市汙水處理廠內的主要氣味源是污水廠的進水部分和污泥處理部分。德國工程師協會對城市污水廠各個部分的氣味擴散進行了調查,結果見表1。

  表1 城市汙水處理廠污水部分和污泥部分的氣味值和波動範圍

 

處理廠工序部位

氣味值

波動範圍

進水

45

25~

格柵

85

32~136

曝氣沉砂池

60

30~90

高負荷曝氣池

60

33~84

一般負荷曝氣池

50

21~101  

延時曝氣法曝氣池

30

10~43

初沉池

55

29~84

中間沉澱池

30

23~31

二沉池

30

12~50

初沉污泥提升

85

74~105

二沉污泥提升

45

26~82

生污泥存放

200

30~800

消化污泥存放

80

35~240

機械污泥脫水室

400

50~990

污泥脫濾液

 

3300~95500

熱預處理污泥

41000(在濃縮池內測出)

 

 

3 除臭方法
  廢氣處理的方法可以分成吸收吸附法和燃燒法兩種,吸附法的主要代表是活性炭濾池。廢氣處理的方法可以歸納如圖1。
 

圖1  廢氣處理方法

 

  在這些方法中最為經濟有效的是生物吸收法,其原理是氣味物質被液相吸收並被微生物氧化,所以該法要求被去除的臭味物質有好的水溶性並可被生物氧化。汙水處理廠的生物吸收除臭法主要有廢氣直接通入曝氣池法、生物過濾法和生物洗滌法,其中常用的是前兩種。
  廢氣直接通入曝氣池法是將從格柵間、沉砂池、濃縮池、污泥脫水機房收集到的廢氣直接通入曝氣池中,有機氣味物質在曝氣池中被活性污泥吸收,隨後被分解。其主要優點是方法簡單,費用低,但除臭效果較差,存在過曝氣的可能,曝氣池中污水生化處理過程將受到一定的影響,使得曝氣池成為嚴重的氣味擴散源,因此其應用有較大的局限性。

 

3.1 生物吸收法

 
3.1.1 工作原理
  生物過濾是使收集到的廢氣在適宜的條件下通過長滿微生物的固體載體(填料),氣味物質先被填料吸收,然後被填料上的微生物氧化分解,完成廢氣的除臭過程。
  固體載體上生長的微生物承擔了物質轉換的任務,因為微生物生長需要足夠的有機養分,所以固體載體必須具有高的有機成分。要使微生物保持高的活性,還必須為之創造一個良好的生存條件,比如:適宜的濕度、pH值、氧氣含量、溫度和營養成分等。
  環境條件變化會影響微生物的生長繁殖,因此在試運行時或改變工況時要考慮生物過濾池會有一個適應期。
  生物過濾池工藝流程見圖2。
 

圖2  生物過濾池工藝流程

 

3.1.2 影響因素
  生物過濾池的工作受以下幾種因素的影響:
  (1)反應速度
  反應速度的快慢取決於氣體成分的濃度和性質,填料上的微生物種類、數量和活性,溫度,廢氣和填料的濕度,pH值。
  (2)停留時間
  停留時間由體積流量、自然堆放體積和空池體積決定。
  (3)氣味物質濃度
 

3.1.3 填料選擇
  生物過濾池的最主要部分是填料。一種好的填料必須滿足:容許生長的微生物種類多;供微生物生長的表面積大;營養成分合理(N、P、K和痕量元素);吸水性好;自身的氣味少;吸附性好;結構均勻孔隙率大;價格便宜;腐爛慢(運行時間長、養護週期長)。
  單成分填料一般只滿足上述的部分要求,配方合適的多成分混合物可以較全面地滿足要求。常用的填料有:幹樹皮、乾草、纖維性泥炭或其混合物。
  由於填料本身是有機養分,當過濾池暫停運行時,微生物可以利用填料的有機成分繼續維持生命活動。
  過濾池填料的堆放高度取決於所要求的停留時間和表面負荷。工程上填料高度一般為1.0~1.2 m。如果選擇的填料合適,工藝上能做到布氣均勻、排除氣流短路的話,最低高度可以為0.5 m。經過幾年運行後,填料的最終高度約為初始堆放高度的60%。過濾池的表面負荷能力可達200 m3/(m2•h),一般選用100 m3/(m2•h)。
 

3.1.4 工藝條件控制
  整個處理工藝包括收集和處理。為了避免氣味源氣味擴散,擴散源要求封閉,並使它處於負壓狀態。吸氣量的大小可根據室內是否進人,按2~8 次/h換氣量計算;不進人或一般不進人的地方,空氣交換量應為2~3次/h;對於有人進入、但工作時間不長的空間,空氣的交換量為2~3.5次/h;有人長時間工作的空間,空氣的交換量為4~8 次/h。
  在寒冷地區空氣的交換量比較大時,要考慮防止冬天室內結冰問題。
  從氣味源收集到的氣體被送到生物過濾池處理,進過濾池的空氣要求潮濕,相對濕度必須為80%~95%,否則填料會幹化,微生物將失活。為了防止過濾池被堵塞,必須在空氣進入以前除去其中的小顆粒,所以空氣進入以前要進行水洗以提高濕度,並去除灰塵和分離油分。運行中要調節噴水量,維持洗滌器中氣體達到所要求的濕度,用於噴淋的水可以是自來水、廠區工業用水或者過濾池本身的滲水。
 

3.2 計算示例
  某城市汙水處理廠進水流量為10×10m3/d,採用活性污泥法處理污水。
  根據環境要求,決定收集進水泵房和格柵間、初沉污泥濃縮池和濃縮機、脫水機房以及二次濃縮池的廢氣,並用生物過濾法處理收集到的廢氣。
 

3.2.1 廢氣量計算
  (1)進水泵房和格柵間
  進水泵房和格柵間的面積為100m2,高度為4m,設空氣交換量為5次/h(經常有人出入)。
  Q1=100×4×5 =2000m3/h
  (2)初沉污泥濃縮池
   兩座初沉污泥濃縮池加蓋密封,池內空氣用鼓風機抽出,液面和加蓋空間的體積為350m3/座,空氣的交換量為2次/h(不進人空間)。
   Q2=2×350×2=1400 m3/h
  (3)消化污泥濃縮池
  二次濃縮池和初沉污泥濃縮池一樣,換氣量為:
  Q3=2×350×2=1400 m3/h
  (4)濃縮機、脫水機房
  根據計算,機房的總面積為150m2,高度為5m,空氣的交換量為5次/h。
      Q4=150×5×5=3750 m3/h
 

3.2.2 生物過濾池設計計算
  待處理廢氣的總流量為:
   Q=Q1+Q2+Q3+Q4=8 550m3/h
  選用鼓風機的進口流量為1×104m3/h。鼓風機壓力為收集管網的阻力加濾池阻力,濾池總阻力損失可選用為10kPa。過濾池表面負荷能力選用100m3/(m2•h)。由此可得過濾池表面積為:
   A=10000/100=100 m2
   濾料的堆放高度定為1.0 m,濾料的需要量為:
   V=A×H=100m3
 

 

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