生物滤床处理污水处理厂恶臭废气中试研究 4页

如；jI占钍2014年第4期(总第103期)ENERGYANDENERGYC0NSERVAT}ON2014年4月囊生物滤床处理污水处理厂恶臭废气中试研究张海杰，王鹏(浙江省环境监测中心，浙江杭州310015)摘要：采用生物滤床处理城市污水处理厂调节池的恶臭气体，研究了生物滤床的净化效果、污染物去除性能和影响因素控制。中试结果表明，Hs和NH，整体去除效率达到了86．8％和90．1％，VOCs的整体去除效率为30．8％。生物滤床H：s和VOCs的平均去除负荷为2．34g／(m，·h)和0．80g／(m·h)。生物滤床对H2s的去除效率较好，填料层的酸性环境在一定程度上抑制了降解VOCs微生物的快速增长。关键词：污水处理厂；恶臭废气；硫化氢中图分类号：U664．9+2文献标识码：A文章编号：2095—0802一(2014)04—0113—03PilotStudiesontheTreatmentofMalodorousExhaustGasofSewageTreatmentPlantwithBiologicalFiltrationZHANGHai—jie．WANGPeng(EnvironmentalMonitoringCenterofZh~iangProvince，Hangzhou310015，Zh~iang，China)Abstract：TheMalodorousexhaustgasofregulatingreservoirofthemunicipalsewagetreatmentplantshasbeentreatedwithbiologicalfiltration．Studiedthepurificationeffect，pollutantsremovalperformanceandinfluencingfactorsofbiologicalfiltration．ThepilotresultshowedthattheintegratedremovalefficiencyofH2sandNH3reached86．8％and90．1％，theintegratedremovaleficiencyofVOCswas30．8％．TheaverageremovalloadofbiologicalfiltrationinremovingH2sandVOCswas2．34g／(m3．h)and0．80g／(m。h)．TheremovalefficiencyofbiologicalfiltrationtoH2Sisbetter．andtheacidicenvironmentofpackinglayerrestrainedtherapidincreaseofmicrobedegradingVOCs．Keywords：sewagetreatmentplant；malodorousexhaustgas；hydrogensulfide效果、污染物去除性能和影响因素控制，为该技术的0引言工艺设计和工业化应用提供科学依据。城市污水处理厂在废水处理过程中，会在格栅1试验方法间、调节池、曝气池和污泥处理等区域产生多种恶臭气体，主要包括H2S、NH等无机物及硫醇、低分子1．1中试流程脂肪酸、胺、卤代烃等可挥发性有机物[112]。近年来，来自调节池的恶臭废气，在引风机的作用下，通各种废气处理技术在城市污水厂恶臭气体处理中得到过调节阀调节废气流量先进人水洗填料塔，由循环水了应用，主要有吸收法、燃烧法、氧化法、活性炭吸泵、循环水罐和水洗填料塔上方的喷淋装置对废气进附法和生物过滤法等[3]。其中，生物过滤法具有处理行连续的逆流洗涤，废气经洗涤吸收后，再进人生物效果好、无二次污染、投资及运行费用低、易于管理滤床(BF)内，废气中的各种恶臭污染物在生物填料等优点，在研究与实际应用中越来越受到关注[4『5]。上寄居生长的大量微生物作用下，氧化为H2SO、CO：浙江椒江污水处理厂调节池在废水处理过程中，和H0，使废气得到净化，净化气体排人大气。中试散发出了大量的恶臭废气，严重污染周边环境，废气装置流程见图1。的主要成分为HS、NH，等无机恶臭气体以及可挥发为保持生物滤床内微生物合适的生长条件，除控性有机物(VOCs)。本研究采用生物滤床对城市污水制温度在25℃4O℃范围外，必须让生物填料保持处理厂恶臭气体进行处理，通过考察生物滤床的净化一定的水份，并供给微量的无机营养盐。生物填料塔内设置两层填料层，上部设雾化喷淋装置，填料层搁收稿日期：2014—03—17板兼有液体再分布器的功能，搁板上所设的导气管可第一作者简介：张海杰，1980年生，男，浙江杭州人，2006年使废气顺利进入填料层，而喷淋水在生物滤床下部集毕业于浙江工业大学环境工程专业，工程师。·113·\n2014年第4期红i{l与键2014年4月鲁诗暑氆圭气日期／d+进口浓度_廿_出口浓度+去除率图2HS进出气浓度和去除率图1中试装置流程图中排出。1．2工艺参数控制旨本中试装置主体结构由有机玻璃制成，形状均为罾褂圆柱形，处理气体流量为45m3／h。具体工艺设计和运行参数见表1。642表O18工6艺设4计2和运O行参数如加mO加如加m0名称填料塔生物滤床(BF)日期／d塔体尺寸中16mmx100mm60Ominxl30mm--II-进口浓度．口-出口浓度+去除率填充填料鲍尔环上下两层，混合生物图3NH。进出气浓度和去除率填料填料高度60上层30．下层40Cm喷淋水量0喷淋时4m3／(m·h)5m／tl．2次／d．30s／)LEE诗1-3生物填料生物填料是废气生物脱臭工艺的关键技术之一，本中试采用以泥炭和堆肥(60％左右)、碎木屑(30％左右)、棕纤维、柱状活性炭为主的复合填料，使其既能够保持泥炭对微生物良好的附着生长的特性，又日期／d在一定程度上改善填料的透气性和整体生物填料的刚+进口浓度_口-出口浓度+去除率性结构。图4YOCs进出气浓度和去除率1．4分析方法采用H：S、NH和总挥发性有机物为主要检测指由图2～图4可见，生物滤床出口Hs和NH的标，对生物滤床的运行效果进行研究。Hs和NH，的浓度处于较低的水平，整体去除效率较高，其平均值浓度检测采用Po~aSensⅡ无机气体检测仪，VOCs的分别达到了86．8％和90．1％；而VOCs的去除效率一浓度检测采用PC5000EX多功能VOC气体检测仪。般，其整体去除率的平均值为30．8％。该污水处理厂调节池废水中的有机溶剂主要为CHzC1：、CHOH、2试验结果与讨论DMF、甲苯和乙酸乙酯等有机物，其中大部分有机物2．1试验总体结果的水溶性一般，在填料较湿润的情况下，传递效率较中试试验挂膜完成且运行稳定后进行了3d的连差，且生物填料塔内基本上处于酸性条件下，抑制了续监测，在气体进气流量为45m3／h的情况下，考察降解VOCs微生物的快速增长，因此VOCs的去除效了中试装置HS、NH，和可挥发性有机物(VOCs)的率一般。进、出气浓度及去除率的变化，结果分别如图2～图42．2污染物单元去除效率所示。中试试验时喷淋塔的空塔气速为0．62m／s，液气·1l4·\n2014年第4期张海杰，等：生物滤床处理污水处理厂恶臭废气中试研究2014年4月比为6L／m3~7L／m；生物塔的空塔气速为0．044m／s，微生物酶催化反应过程，微生物酶往往只有在一种特气体停留时间为15．9s。中试装置单元污染物的去除定的电荷状态下才具有催化活性，而这种特定的电荷情况见表2。状态受pH值影响很大。氧化Hs的大多数微生物最适宜的pH值为2～3，部分微生物也能够在pH值为中表2中试装置污染物去除情况性条件下较好地氧化H2S，但基本上以酸性硫杆菌、入口浓度生物塔前出口浓度喷淋塔去生物塔去项目平均值除率除率丝状硫磺细菌为主。而氧化VOCs的大部分微生物，mm％％其适宜生长的pH值环境为中性或微酸性，这是由于H2S14．112．21．913．584．4微生物的酶在酸性环境会失活。当HzS浓度高时，大NH330．54-33．085．930．2量嗜酸性的硫杆菌在其代谢H2S的同时产生大量的V0Cs13．412．89_34．527．3Hs0，床层的酸性环境抑制了氧化VOCs的微生物(多属适宜在微酸性或中性条件下生长异养细菌)的由表2可知，恶臭气体经过喷淋塔后，绝大部分生长繁殖。中试装置生物床运行稳定后的一段期间，的NH，被水吸收，其去除效果较好，而H2S的去除主对每天喷淋淋出液pH值进行检测，具体见图5。要集中在生物滤床中。经分析，主要原因为NH的水溶性较好，当NH遇到水后迅速被水物理吸收，而4Hs相对NH，来说，其水溶性相对差一些，但Hs的3．5生物降解性较好，在一定的酸性条件下，能够作为营魁2．5养物质被微生物所利用。毛2生物滤床对恶臭气体中H2S和VOCs去除能力的1．5试验结果见表3。10．5表3生物滤床H2s和VOCs的去除能力0项目生物塔去除率平均值填料去除负荷平均值日期，d％(m]·h)H2S84．42．34图5喷淋淋出液pH值的变化V0Cs27-30．8O每次喷淋液经过填料层后将微生物氧化HzS产生的Hs0淋出，从检测数据中我们可以看出，一般喷由表3可见，Hs的平均去除负荷为2．34g／(m·h)，淋淋出液的pH值在1．8～2．7之间。从数据可以得出，VOCs的平均去除负荷为O．80g／(m。·h)。总体来说，生物滤床对Hs的去除效率较好，微生物基本上能够Hs和VOCs的去除负荷与文献或其它类似工程项目相比较低，分析原因主要有：a1废气停留时间较短，在适合的pH值范围内较好地生长。但是，填料层的污染物的去除效果没有达到最佳状态；b)局部填料的酸性使得降解VOCs的微生物处于劣势菌群，在一定压实现象，导致填料的有效体积小于实际所用填料的程度上抑制了降解VOCs微生物的快速增长。因此，体积，使得去除负荷偏低；c)污染物质的进气浓度较如何使得同一个生物填料塔能够取得同时较好地去除低，导致去除负荷偏低。Hs和VOCs的效果，还有许多方面值得研究和探索。2-3污染物去除的影响因素控制对于水喷淋塔，随着试验过程的进行，喷淋循环液的2．3．1温度pH值会随着NH的吸收而增大，当pH值增大到一定微生物生长的最佳温度在25℃一35间，在操程度时，吸收效果会显著降低。作时生物滤床的温度实际需控制在20℃一40间，2．3．3床层湿度以始终保持微生物适宜的生长温度。本次中试试验期试验期间生物填料实际含水率保持70％～85％间，间的温度基本上为20℃～4O℃间，因此中试装置没要保持床层湿度，除从水喷淋塔带来的饱和水汽外，有安装气体或循环液加热装置，温度的影响在中试试必需通过喷淋操作来保证附着生长在填料层中的微生验期间未做考察。物得到必需的水份。试验期间每间隔12h，以lm／h对于物理吸收过程，温度越低，吸收效果越好。流量喷淋30s，由于中试试验中在生物填料塔前增加本中试试验的整个运行过程为常温状态，因此温度对了水喷淋塔，对废气起到了增湿的效果，有利于恒定于水喷淋塔的处理效果基本没有影响。生物填料的含水率。从实际情况来看，生物滤床内填2．3．2pH值料层比较湿润，能够较好地满足微生物的生长。废气的生物处理过程，实质是废气中污染物通过(下转150页)·ll5·\n2014年第4期红}{I占{}圭2014年4月将上述方程带入相变导热微分方程：题，相变潜热由于材料被选定而无法改变，所需相变dt材料质量也由于蓄冷量被确定而很难改变。因此减少f=，(16)相变时间，提高相变凝固速率就主要取决于增大换热移项，并分别对时间和温度进行积分：面积，强化对流换热系数以及拉大相变介质与周同冷却介质的温差。』d丁=d，c-74结语得出：对于热焓方程的应用及相变材料焓的连续化处仁ln。(8)理。使得对相变导热问题的求解有了新的思路。零维又由于：非稳态相变导热对于相变材料凝固时间的求解，则更加直观地反应了相变凝固时间与相变材料质量、相变In(tg-tm-8_)二)In(tf-tm-8)lliimm—兰盟一=：lliimm—一——二—]L：=潜热、换热面积、对流换热系数、相变材料与周围冷却介质温差的定量关系。并为进一步研究如何减少或一2(19)增加凝固时间提供了一定的指导。trttm-tf，—olL‘一‘J参考文献：所以：[1]钟栋梁，刘道平，邬志敏．制冰原理与技术发展[J]0冷与空pVAh丁一一2Shtm-t。(20)调，2007(03)：5-9．f((r)。恤[2]V．R．VOLLER，c．PRAKASH．Afixedgridnumericalmodel—由于：lingmethodologyforconvection-difusionmushyregionph-m=pV，(21)ase—changeproblems[J]．Int．HeatMassTrans~r，1987，30故：(8)：1709—1719．mAh[3]王爱华，任建勋，梁新刚．等热流条件下相变导热仿生优化=。(22)[J1．宇航学报，2005(02)：239—243．由式(22)可得出以下几个结论：[4]王洪海，周昆颖，陈罕．具有对流边界的相变导热问题的a)对于零维相变导热问题，相变凝固时间与相变焓法有限元解[J]．北京化工学院学报(自然科学版)，1993材料的质量m，kg；相变潜热△h，J／kg；换热面积S，f021：44—50．in；对流换热系数h，W／(m·K)有关；相变材料与周同[5]何评，俞昌铭．一种采用热焓处理相变导热问题的有效算冷却介质温差(f)，K有关；法[J]．北京科技大学学报，1991(03)：228—232．(责任编辑：高志凤)b)对于具体的类似冰蓄冷系统的蓄冰这类工程问(>●0●0●<>●<>●◇●·0●(>●0●<>●◇●0●◇●0●·0●<>●0●0●0●o●0●0●<>●<>●◇●<>●<>●0●◇●<>●◇●◇●◇●◇●◇●◇●◇●0●◇●◇●◇●0●◇●◇●0●o●0●(>●(上接115页)ssionscontrolusingbiotechnologyforbothcollectionand3结语wastewatertreatmentsystems]．ChemicalEngineeringJo—urnal，’2005，113(2—3)：93—104．a)污水处理厂调节池散发出了大量的恶臭废气，[2]席劲瑛，胡洪营，罗彬，等．城市污水处理厂主要恶臭源的主要成分为NH、H：s等无机恶臭气体以及可挥发性排放规律研究[J]冲国给水排水，2006，22(21)：99—103．有机物(VOCs)；13jBurgessJ．E．，ParsonsS．A．，StuetzR．M．，eta1．Developmentsb)中试装置H：s和NH整体去除效率较高，平均inodourcontrolandwastegastreatmentbiotechnology：A值分别达到了86．8％和90．1％；VOCs的去除效率一般，reviewlJj．BiotechnologyAdvances，2001，19(1)：35-63．整体去除率的平均值为30．8％。生物滤床Hs的平均14jKennesC．，VeigaM．C．BioreactorsforWasteGasTreatment去除负荷为2．34g／(ITI·h)，VOCs的平均去除负荷为lMJ．Dordrecht，Boston：KluwerAcademicPublishers．2001．0．80g／(m．h)。生物滤床对H2S的去除效率较好，填15JRamirez—LopezE．M．，Corona—HernandezJ．，Avelar—Gonzalez料层的酸f生使得降解VOCs的微生物处于劣势菌群，在F．J．，eta1．BiofihrationofmethanolinanorganicbiofilterllS—一定程度上抑制了降解VOCs微生物的快速增长。ingpeanutshellsasmediumlJJ．BioresourceTechnology，2010，101(1)：87-91．参考文献：(责任编辑：赵春梅)[1]EasterC．，QuigleyC．，BurrowesP．，eta1．Odorandairemi一·150·