生物滴濾除臭技術填料比較

李 亮

(中國市政工程西南設計研究總院，四川 成都 610081)

城市污水處理廠污水污泥處理過程中，產生大量的惡臭氣體。臭味給人以感官不悅，甚至會危及人體生理健康。我國于1994年和2003年起分別實施了《惡臭污染物排放標準》(GB145542－1993)和《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB189182－2002)，對惡臭污染物的排放作了嚴格的規定。除臭工程已成為新建污水處理廠不可或缺的部分和已建污水處理廠改造的重要部分。

1 除臭工藝選擇

城市污水處理廠溢出的惡臭物質一般可以分為五類［1］:第一類為含硫化合物，如硫化氫(H2S)、硫醇類等;第二類為含氮化合物，如氨(NH3);第三類為烴類化合物;第四類為含氧有機化合物，如醇、醛、酮、酚、有機酸等;第五類為鹵素及其衍生物。針對污水處理廠的臭味，有直接焚燒法、催化劑氧化法、酸堿洗凈法、臭氣氧化法、化學吸附法、活性碳物理吸附法、生物除臭法等。

2 生物滴濾除臭技術

滴濾式生物除臭是在適宜條件下，利用載體填料比表面積上微生物的作用除臭。臭氣通過生物濾床時，惡臭污染物從氣相中轉移到生物膜表面，以下3個過程同時進行，可達到除臭的目的(圖1)。

(1)臭氣在散水的作用下與濕潤狀態的生物填料表面水膜接觸，污染物通過傳質作用溶解于水膜中;

(2)進入生物膜的惡臭污染物成分在生物膜中微生物的吸收分解下被清除;

圖1 滴濾式生物除臭傳質原理

(3)微生物把吸收的惡臭污染物作為能量來源，用于進一步的繁殖，使得生物膜不斷更新。

臭氣物質先被填料上附著的水膜吸收，然后被填料上附著的微生物氧化分解，從而完成臭氣的除臭過程。為了使微生物保持高的活性，必須為之創造一個良好的生存環境，比如:適宜的濕度、pH值、氧氣含量、溫度和營養成分等。

因為填料是微生物生存和工作的場所，既是微生物生長的支撐載體，又是氣液固傳質介質，其性能直接影響除臭效果，因此填料是生物除臭裝置最核心技術。一種好的載體填料必須滿足以下條件:①比表面積大，容許生長的微生物種類豐富，微生物的相容性好;②親水保濕性能好，能為微生物的生存創造良好的環境;③抗強酸耐腐蝕，對產生的強酸有耐腐蝕性;④具有一定的機械強度，無壓密性，保證氣體停留時間和通量;⑤不隨水分的多少產生膨脹和收縮，保證各種情況下的通氣量;⑥結構均勻孔隙率大，壓力損失小，通氣阻力小;⑦自身無異味，具有一定的吸附能力;⑧耐老化，使用壽命長;⑨填料材料易得且價格便宜;⑩運行、養護簡單。

3 生物滴濾除臭用填料及比較

3.1 填料分類

生物滴濾填料種類繁多，如塑料、半軟性塑料、炭質生物媒、干樹皮(木片)、干草、陶粒、沸石、纖維性泥炭或其混合物等等。污水廠除臭工程中常用的大致可劃分為木片樹皮類有機填料、塑料填料、陶粒填料和炭質填料幾種。

3.2 填料比較

筆者從填料理化性能和經濟性兩個方面對這四類填料進行簡單的比較(表1、表2)。

3.3 木片樹皮類有機填料

木片樹皮類有機填料由于成本低，取材方便，在我國污水處理廠導入生物除臭技術的早期階段被廣泛采用，應用實例較多。

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該類填料存在下述幾個比較明顯的缺欠。首先，木片樹皮類填料抗酸能力較差，容易腐爛。往往除臭裝置在使用初期效果尚可，但是在使用2～3年之后，由于填料變形腐爛，逐漸失去原有的形狀，物理性質也發生了改變。填料的最終充填高度塌陷至初始充填高度的60%左右，致使除臭系統的長期費用明顯增加。頻繁的更換填料不但造成工程量的增加，也給日常的運行管理造成很多麻煩，每次更換填料后的微生物馴養(工程調試)階段，勢必會對周圍的環境造成一定的影響，除臭系統長期穩定運行會受到影響。其次，木片樹皮類填料機械強度差，塌陷變形后，降低了空氣在填料中的停留時間，從而降低了處理效果;同時導致空氣通過阻力增加，通過風量減少，容易造成氣流、水流在填料中的不均勻分布，影響傳質過程。從而使整個系統處理能力和處理效果大幅度下降。

3.4 塑料填料

塑料填料是最廉價、形式最多種多樣的無機填料，具有強度高、通透性和結構穩定性良好;生物膜易生易落;pH值穩定;壓力損失低;使用壽命長;不易被腐蝕;不易產生厭氧情況而產生另外的臭味等優點，但是同時也存在比表面積小，保濕性親水性差，吸附能力差的缺點。以前用在對工業臭氣的化學處理上面比較多，比如酸堿液洗滌、植物提取液洗滌等等，主要起到吸收液再分布、擴大氣液接觸面積的作用。

3.5 陶粒填料

陶粒是以粘土、陶瓷等為主要生產原料，摻加少量輔助原料和造孔劑，經配料、破碎、成球、高溫燒制、篩分等一系列工藝加工而成的球形材料。表面粗糙微孔發達，顆粒粒徑分為多種，其機械強度、孔隙率、比表面面積、容重等理化指標因制作原料和工藝不同而有所區別。

陶粒填料的內部孔隙主要由孔徑約5μm左右的不貫通孔洞構成，屬較大孔徑，因此其吸附能力雖強于塑料填料，但弱于炭質填料。但同時這類尺寸的孔徑有利于微生物附著生長，有更多種類的微生物可以進入陶粒內部，進而被吸附的有機物可以有更長的時間被降解。同時由于微生物分布情況和所處的條件不同，較容易形成不同微生物群落，繼而處理不同性質的污染物。陶粒填料是一種是較理想的生物載體，具有廣闊的應用前景。

3.6 炭質填料

炭質填料其特性是多孔質、保水性高、有良好的透水性和通氣性。其具有多孔性表面，與微生物的相容性好，有利于多種微生物生長，可形成種類豐富的生物群落，使各種臭氣成分同時被有效去除。由于炭質填料保濕性好，可在較長時間內維持一定的含水率，有利于微生物的存活，噴淋水間歇運行，水的消耗量少，并且脫臭裝置在閑置一定時間后重新運行啟動相對容易，可長期穩定運行。

炭質填料內部孔隙主要由納米級的微孔構成，因此炭質填料與陶粒相比，有數倍于陶粒的表面積，因此其自身具有較強的吸附能力，在運轉前期生物沒有培養好的時候，也可以保證對臭氣起到處理作用。但該吸附能力隨運行時間增長而趨于飽和，取而代之是生物吸附。

4 應用實例

4.1 木片樹皮類有機填料

深圳市羅芳污水處理廠二期工程厭氧池生物除臭系統。此系統處理設計氣量2萬m3/h。此系統于2001年設計，2002年8月建成并投入運行，經測試臭氣處理效率大于90%。深圳市環境保護局監測站的采樣監測，除臭設備排氣中硫化氫的濃度平均為值0.0005 mg/m3，氨濃度平均為值0.05 mg/m3。

運行中發現除臭生物濾池中的填料出現了壓實現象，是由于有機填料的腐爛，在填料自重的作用下出現了填料壓實現象。

4.2 塑料填料

廣州某污水廠一、二期泥系統生物除臭工程的臭氣源為一、二期污泥濃縮池、離心脫水機房、污泥料倉等產生的臭氣，通過臭氣管路系統將臭氣分別收集至洗滌－生物濾床聯合除臭裝置進行除臭處理，污泥濃縮池處理氣量23000 m3/h，離心脫水機房及污泥料倉處理氣量40000 m3/h。

洗滌－生物濾床聯合除臭裝置前段為化學洗滌，采用塑料填料。后段生物濾床采用多種粒徑無機混合填料。該系統于于2005年底投入調試運行，2006年1月，經過廣州市環境保護科學研究所的采樣監測，除臭設備排氣中硫化氫的濃度平均為值0.020 mg/m3。

4.3 陶粒填料

寧波某泵站生物除臭工程，泵站格柵、泵坑等部位臭氣通過臭氣管路收集至生物濾床除臭裝置進行除臭處理，處理氣量4000 m3/h。生物濾床除臭裝置采用陶粒惰性填料。該系統于于2005年11月通過驗收，經過寧波市環保監測中心檢測結果表明，尾氣排放完全符合GB/T14544－1993標準的要求。

4.4 炭質填料

深圳市某污水處理廠生物除臭工程的臭氣源為離心脫水機房、污泥料倉頂部、卸泥間、A段前濃縮池、后濃縮池及污泥均質池產生的臭氣，通過臭氣管路系統將臭氣收集至生物除臭裝置進行除臭處理，處理氣量37000 m3/h。除臭裝置用炭質填料濾床，噴淋加濕采用沉淀池出水，該系統試運轉一個半月之后，經過深圳市環境保護局監測站的采樣監測，除臭設備排氣中硫化氫的濃度平均為值0.010 mg/m3，遠遠低于廠界二級標注的0.06 mg/m3。

5 結束語

經過多年的工程實踐，多種生物填料在生物滴濾除臭裝置中，均可以取得較好的微生物膜生長及臭氣吸附效果，綜合考慮，認為陶粒和炭質填料更為理想。