新型聚氨酯海綿填料去除惡臭氣體的應用

席婧茹 柳 龍 鄧世光 王寶漢

（廣州金鵬環保工程有限公司 廣東廣州 510663）

引言

由于城市污水處理廠自身的特殊性，它在保護環境的同時也成為新的污染源，對周邊環境造成影響。其中，城市污水處理廠帶來的惡臭問題尤為突出。據調查，惡臭污染問題已經成為城市居民對污水處理廠投訴的主要原因之一[1]。城市污水處理廠惡臭來源主要有預處理工段（進水提升泵房、曝氣沉砂池等），生化處理區和污泥處理車間（污泥濃縮池、污泥脫水間）[2][3]。惡臭氣體凈化技術有很多種，按照去除機理可以分為生物法、吸附法、化學洗滌法和低溫等離子法等[4]。生物法由于運行成本低，不產生二次污染，適用于低濃度大風量的惡臭去除，目前在城市污水處理廠除臭應用中最為廣泛。

填料介質是生物填料塔的核心部件，理想的生物填料塔填料應該具有以下功能和特征：為生物膜生長提供附著力、較高的空隙率、較高的比表面積、抗物理應力等。生物法廢氣治理技術常見的生物填料有陶粒、火山巖、竹炭、樹皮、多面空心球等。填料表面是生物膜發生氣液傳質作用的場所，填料比表面積大小是影響生物膜氣液傳質作用的重要因素，填料比表面積越大提供生物膜氣液傳質作用的場所就越大，加快臭氣污染成分的吸收和降解。

陸立海等經過對比幾種常用的填料比表面積得出多面空心球具有最大的比表面積，是最優的選擇[5]。趙珊等以短玻璃纖維聚氨酯為生物濾塔填料進行實驗，結果顯示對高負荷區硫化氫和氨的平均去除率分別約為94%和77%，優于市售除臭填料，具有良好的生物除臭應用前景[6]。孫事昊等研究了活性炭、火山巖、聚氨酯泡沫、聚丙烯環4 種填料在生物滴濾塔中的惡臭氣體去除性能發現馴化后的聚氨酯泡沫對市政污水處理廠排放的可揮發性含硫有機物的去除率更高[7]。相比于傳統生物填料，新型聚氨酯海綿具有密度小、比表面積大、孔隙率大、可任意切割形狀、泡孔尺寸可調的特點，有助于降低生物滴濾塔的單位面積荷載[8]。新型聚氨酯海綿填料的惡臭治理研究目前多數僅停留在實驗室小試階段，將該填料實際應用于城市污水處理廠惡臭氣體處理工程項目卻很少見[9]。本文以新型聚氨酯海綿填料為主，配合多面空心球做支撐骨架，考察填料對城市污水處理廠惡臭氣體實際處理效果。

1 工程背景概述

海南某污水處理廠設計規模為日處理污水50萬噸。廠區內惡臭污染嚴重區域為預處理區和污泥處理區。本次生物填料塔試驗裝置臭氣來源于廠區南側預處理區（污水提升泵房與曝氣沉砂池之間的污水導流槽）。

2 工藝流程與設計參數

生物填料塔試驗裝置處理風量：500m3/h，設備整體規格為5500×1200×2500 mm。生物洗滌填料：1.2m φ38PP 球，生物滴濾I/II 填料：0.3m 50×50×50mm聚氨酯泡沫，0.3m φ38PP 球，0.3m 50×50×50mm 聚氨酯泡沫，0.3m φ38PP 球（從下至上）。風機：500 m3/h，1000 Pa；洗滌循環泵/滴濾循環泵I：流量2 m3/h，揚程20.5 m；滴濾循環泵II：流量150 L/min，15.8 m。補充水來源為污水處理廠二沉池出水。測試儀器：手持泵吸式硫化氫檢測儀APES-ZH2S-F（0-1 000 ppm）；手持泵吸式氨氣檢測儀APES-ZNH3-F（0-1 000 ppm）。生物填料塔試驗裝置詳細流程見圖1。

圖1 生物填料塔試驗裝置流程圖

圖2 生物填料塔試驗裝置現場照片

3 運行效果分析

3.1 進出氣硫化氫濃度變化

生物填料塔試驗裝置運行46 天，進出氣硫化氫濃度變化和平均去除率情況如圖3 所示。

進氣硫化氫濃度在0.8-432.6 mg/m3范圍波動。試驗的前12 天為生物填料的掛膜馴化過程，期間出氣硫化氫濃度不穩定，在3.0-92.6 mg/m3范圍波動；12 天后填料生物掛膜基本完成，生物填料塔對硫化氫的去除率趨于穩定，平均去除率為98.4%。

3.2 進出氣氨氣濃度變化

生物填料塔試驗裝置運行46 天，進出氣氨氣濃度變化和平均去除率情況如圖4 所示。

圖4 生物填料塔進出氣的氨氣濃度變化和平均去除率

進氣氨氣濃度在1.5-454.2 mg/m3范圍波動。試驗的前12 天為生物填料的掛膜馴化過程，期間出氣氨氣濃度不穩定，在3.0-72.9 mg/m3范圍波動；12 天后填料生物掛膜基本完成，生物填料塔對氨氣的去除率趨于穩定，平均去除率為99.2%。

3.3 循環液的pH變化

生物填料塔試驗裝置運行過程中循環液的pH變化情況如圖5 所示。

圖5 生物填料塔補充水和循環液的pH變化

生物填料塔補水pH 值穩定在7 左右。試驗開始的前5 天，填料上生物膜尚未形成，循環液pH 與補水pH 接近；試驗5-10 天內，填料逐漸掛膜完全，填料表面及內部由功能除臭微生物菌種（優勢菌種有硫單胞菌屬、乳桿菌屬、硫桿菌屬、嗜酸菌屬等）形成特殊的生態系統，對廢氣中惡臭物質進行生物分解代謝，使循環液pH 值在短時間內由7 降至2.5 左右；之后試驗過程中，循環液pH 值在3 左右上下波動。

3.4 第三方檢測的處理效果

生物填料塔試驗裝置穩定運行45 天后，委托第三方檢測對進出氣中硫化氫、氨氣、臭氣濃度、風量進行檢測，檢測結果見表1。

表1 第三方檢測結果

根據第三方的檢測結果，白沙門污水處理廠預處理區的惡臭氣體經生物填料塔處理后的出氣達到《惡臭污染物排放標準》（GB 14554-93）中排氣筒高度15 m 對應的臭氣濃度排放標準（＜2000），有效減少惡臭氣體對周圍居民的影響。

結語

試驗驗證了將聚氨酯海綿填料應用于城市污水處理廠惡臭氣體處理工程項目的實際效果。生物填料塔試驗裝置運行46 天，進氣硫化氫、氨氣濃度分別在0.8-432.6 mg/m3、1.5-454.2 mg/m3范圍波動，運行12 天后填料完成生物掛膜，生物填料塔對硫化氫的平均去除率為98.4%，對氨氣的平均去除率為99.2%。在生物填料塔發揮正常除臭作用的過程中，循環液pH 由7 降至2.5 左右，最終循環液pH 值在3左右上下波動，填料生物膜上的功能除臭微生物菌種對惡臭物質的分解代謝作用使循環液成為酸性。

根據第三方的檢測結果，白沙門污水處理廠預處理區的惡臭氣體經生物填料塔處理后的出氣達到相關排放標準，有效減少惡臭氣體對周圍居民生活的影響。