一种新型的组合式除臭方法的应用

发布时间：2015-10-12 11:54:00 点击：

摘要：本文论述了组合式生物过滤法治理硫化氢的机理及应用。重点介绍了污水泵站生物除臭设备系统工程应用经验。

1．概述

污水处理设施经常排放出含有恶臭污染物的有害废气，已经成为较大的恶臭污染源，其中污水处理厂提升泵站也是产生恶臭的主要场所之一。在污水提升输送过程中产生大量的恶臭气体及有毒有害气体，主要含有硫化氢、氨、甲烷、挥发性脂肪酸（VAFS）等恶臭成分，成为一种公害。随着国家各项环保法规的完善和落实，恶臭污染物的排放开始受到严格的限制，目前污水处理厂及污水泵站生物除臭设备 除臭已经逐渐受到人们的重视。通途路泵站地处宁波市江东区通途路院士路交汇路口，是宁波市污水处理系统中不可缺少的一部分。通途路泵站主要是将城市生活污水和宁波枫林绿色能源开发有限公司的垃圾渗滤液输送到宁波市江东北区污水处理厂。在污水提升过程中产生的恶臭气体严重影响了宁波市的外部形象，危害了泵站操作人员和周围群众的身心健康。基于上述原因，通途路泵站的改造工程无论是从环保健康的角度还是关系到对外形象，改善投资环境，适应社会城市发展，都显得极为重要。

2．废气生物除臭设备处理工艺选择

随着宁波环保模范城市的创立及市民对环境需求的不断提高，环保工作的要求也越来越高，相应的环保设备在环保处理工艺上越来越先进、高效。在空气净化方面，目前的环保设备在和工艺多种多样。生物除臭法是近年来应用最广泛的工艺之一，其中典型的处理工艺包括生物滴滤床（池）、生物滤池、生物洗涤塔等。生物滴滤床（池）是一种高效的废气净化装置，它用惰性填料作为填料，在运行前期驯化、筛选一定量的微生物菌种在填料表面生长繁殖并形成生物膜，循环液从上方喷淋而下，给生物膜提供营养，同时还起到调节pH的作用，恶臭气体被输送到生物膜界面后，被吸收进入生物膜内，一部分作为微生物的营养源和能源，另一部分被氧化分解成二氧化碳和水等简单物质。（生物滴滤床（池）处理工艺流程如下图）

生物滴滤床（池）因为其具有环境条件易于控制，毒性新陈代谢物质经营养液循环流动可以及时排出，具有更低的压降、pH值和营养控制及低运营成本等优点，因此在本次除臭技术选择时考虑采用高效率的生物滴滤床（池）装置。

3.组合式生物除臭工艺机理简介：

组合式生物除臭设备除臭技术是一种将生物滴滤床法和生物滤池法的优点充分、合理的结合的生物除臭工艺。其特征是：设置二级装有生物填料层的滤室，前一级滤室的出气口与后一级滤室的进气口相通，至少有一级滤室中设有喷淋装置，喷淋装置与设于滤室下方的循环液箱组成循环回路。两级滤室所配的填料不同，在一级滤室采用惰性填料，该填料具有表面积大，孔隙率高，质量轻，风阻小、不堵塞、菌种易附着等优点，在二级滤室中滤料采用特殊天然有机填料，该天然滤料自带微生物菌，无需加入其他营养物质，能高效的氧化降解恶臭气体中恶臭成分，两种填料的混和配比，使得生物滤层具有一定的填料一定的强度且受压不变形，有着较好的通气能力和适度的持水能力，且具有缓冲性，构成了适合各种微生物生长的良好环境，建立了一个多模块、多单元的组合式生物处理系统（包括生物处理单元，布水、布气单元，自动控制单元、滤体单元等）具有良好的除臭效果。

生物降解H2S的过程可以归纳为以下几个步骤进行：

（1）H2S气体与水接触，溶于水，由气相转移至液相，此阶段反应遵循亨利定律。

（2）溶于水的H2S被微生物吸附或吸收在生物体内，当溶液流经填料表面时，溶解在水中的H2S被栖息在填料上的生物所吸附，由液相转移到生物相，此阶段遵循一般生物化学反应。

（3）H2S被微生物氧化分解，在转化过程中产生能量，为微生物的生长与繁殖提供了能源，使H2S转化持续进行。其中，H2S部分转化成为硫磺颗粒，另一部分转化为硫酸盐溶解于喷淋水中，此过程遵循能量守恒定律。

上述第一步中，H2S溶于水，H2S在水中的溶解遵循亨利定律。当气相压力大时，H2S的溶解度增大，温度升高时，溶解度减小。

同时溶于水的H2S发生电离，存在下列离解平衡：

H2S=HS-+H+      k=5.7×10-8       (1.1)

HS-=H++S2-      k=1.2×10-15        (1.2)

在水溶液中，H2S、HS-、S2-的含量与溶液的pH值、气体温度、压力等有关。在生物器中，水沿着被生物膜包裹着的填料自上而下流动，含H2S气体自下而上流动。在反应器内气液接触，使H2S尽可能多的溶于水中。

在第二步中，水中溶解的H2S、HS-等离子逆水流方向，从下向上流动。在滤床内被微生物吸附，从而从液相中被除去。这一步是由于生物膜表面附着水，即依靠液膜传递来完成的。生物膜具有很强的吸附能力，表面总有一层附着水，附着水中的H2S被生物膜吸附、吸收，使水中的H2S浓度减低，同时流动水中的H2S又不断地向水膜传递，而水相中的H2S减少，又使气相中的H2S不断溶解。

在第三步中，被微生物吸附的H2S被生物氧化分解。

4.生物除臭设备系统设计

本着“安全生产、以人为本”的原则，为了彻底消除有毒有害气体对环境造成污染和对人身造成伤害等这个安全隐患，我们泵站运营分公司对通途路泵站实施了恶臭气体生物除臭设备改造工程。

生物除臭设备改造工程一共分为五个部分：生物除臭设备系统、有毒有害气体报警系统、超声波液位报警系统、螺旋输送系统和机械通风系统。

4.1.处理风量

恶臭源主要有：进水阀门井、格栅房：换气次数为无人操作场所4次，有人操作场所12次。总除臭气量：6000 m3/h。

4.2.气体收集系统

在集水井收集密封时加设阳光玻璃板结构，由于进水井设有螺旋输送机，收集罩采用活动板，方便工人进出、运输残渣。由于进水井下部设有操作台，为保证操作人员及维修工人的人身安全。因此在设计时配置机械通风装置，风量10000 m3/h。在有工人进入集水井维修时，开启送风机，对系统送风。 

 4.3生物处理系统

（1）臭气输送管道.

气体经收集口收集后，再用风管（Ф315）集中送至抽风机，风管控制流速：8～10m/s。管材采用UPVC管。

（2）风机。

风机采用台湾知名品牌台湾顶裕高性能玻璃钢风机。

型号：TF-181，风压：2000Pa，功率：5.5Kw；噪音：＜70dB（A）

防护等级：   IP55   数量：一台。

（3）生物滴滤床装置：

型号：SW-6000     外形尺寸：4600*2200*3400

生物滴滤床工艺采用组合式除臭工艺，包含有三个部分，预处理段、生物一级、二级滤室。

生物滴滤床装置为一体化成套装置，外壳采用具有保温功能的双层不锈钢材质，生物滴滤床由下往上依次是配气空间，填料支撑托架、填料，填料为混和填料（有机生物填料和惰性填料）填料支撑采用具有良好通透性的塑料格栅板，生物滴滤床过滤面积：10.12m2，填料层高度：1.8m，生物滴滤床压力损失小于400Pa。

生物滴滤床装置直接安装在30mm后的钢筋混凝土浇注的基础上。

（4）电气控制系统

根据工艺特点配备高性能、高可靠性的西门子S7系列PLC控制系统进行全自动实时监测和控制，并能实现运行历史数据、工艺曲线的归档和查询功能。电气控制系统采用触摸屏，人机互动界面。主要检测功能有：各设备的运行状态和故障的检测；液位、温度、pH值、硫化氢浓度等参数的监测，以及相关电气设备的电气自动控制。

5.设计经验总结

通途路泵站生物除臭系统已运行一年多时间，设备处理后的尾气排放经宁波市环境保护监测中心站监测达到（GB/T14554-1993）《恶臭污染物排放标准》表1恶臭污染物厂界标准值新扩改二级标准，符合设计要求。附监测报告

本项目中，因为生物在酸性条件下对除硫效率仍很高，故不需要投加药剂。

通过项目的研究，从硫细菌的培养、挂膜、驯化到运行条件等多方面对硫化氢气体的好氧生物处理进行了初步的探讨，研究得到了如下几点结论：

1. 采用脱臭菌剂驯化获得成功。利用该挂膜具有速度快、效果好的特点。生物膜培养驯化期短，培养出高选择性生物脱硫杆菌，并观察到菌体结构，脱硫效率达到95%，操作方便。

2. 本项目选用的生物除臭设备，价格低廉，在中低负荷条件下，性能优良，具有开发价值。在10-30℃自然条件下进行试验，获得了满意的效果。

3. 微生物填料塔运行中，将产生H2SO4，使容器的pH值下降、SO42-浓度增多，但通过试验观察到SO42-对滤池除臭效率影响比较小。滤池在强酸性条件下，能使H2S去除率保持在91%以上。而且不需要投加试剂来调节 pH 值，使操作系统管理方便。

4. 应用微生物填料塔处理H2S系统具有较强的抗击冲击负荷的能力，在供气间断、浓度不稳定的条件下进行时，微生物填料塔具有较好的自我恢复与调节能力，两三天内能够恢复正常的处理性能。

6.生物除臭系统的应用的现状和展望

随着人们对各类生物除臭系统这一经济有效工艺认识的加深，以及对气体净化要求的提高，原来认为操作要求较高而应用不多的生物滴滤床工艺因其处理能力大，工况易调节、运营成本低等特点被越来越多的污染单位所青睐，随着生物技术的发展主要是细胞固定化技术、生物菌种筛选技术的研发，大大增加了单位体积微生物的浓度，为高负荷、多系统处理提供了可能。在生物滴滤床基础上发展的起来的组合式生物除臭工艺将成为生物净化污水厂、泵站等气态污染物的趋势。

生物除臭系统的推广应用前景：

1、由于可彻底改善环境，避免二次污染，改善了我国居民居住环境和生活质量，为我国的可持续发展作出贡献。

2、完备的生物菌种的培养和研究体系的成立，为我国的生物环境治理提供规范化、程序化的生物固定化技术。

3、替代进口产品，同时还可出口，可为国家创汇和节汇。

生物除臭系统在泵站运营分公司的应用案例：

由于市政排水泵站分布在城市的各个角落，其中很大一部分坐落在居民区内，为了改善泵站周围的环境、保护泵站操作人员和附近居民的身心健康，排水公司花了大量的财力和精力，本着“安全生产、以人为本”的原则，为了彻底消除这一安全隐患，在民安路、盛家桥、机场路、徐家漕等四座泵站安装了生物除臭系统，处理效果良好，符合设计要求。 

长期以来，由于资金、认识等方面的限制，我国污水处理厂、泵站及其相关设施的建设极少考虑臭气的处理问题。但随着近年公众环保意识的逐步提高以及城市的飞速发展，有关污水处理设施臭气影响市民生活质量和健康的投诉案例屡见报端，且呈上升的趋势。在保护水环境的同时，做好恶臭气体的治理工作,是每个环保工作者应尽的义务。

以上仅为的一点心得，还望同行有类似经验的单位相互切磋，共同寻求解决泵站恶臭的的最佳方法。