污水处理生物除臭技术

　　随着我国城镇化进程的快速推进和环保排放标准的日趋严格，城镇污水处理厂污水处理过程中产生的恶臭污染问题越来越受到人们的重视。目前常用的恶臭气体治理技术有掩蔽法、吸附法、吸收法、生物法、光催化、离子法等，不同方法各有其特点和适用范围。生物除臭因其具有除臭效率高、投资及运行成本低、绿色环保等优点，广泛应用于城镇污水处理厂的恶臭污染治理，而生物填料作为生物除臭系统的核心组成部分，对生物除臭系统的稳定性和除臭效率起到至关重要的作用。

　　一、生物除臭技术

　　生物除臭是利用专门培养的附着在生物填料表面上的高效微生物的生物化学作用，将恶臭气体中的无机、有机组分作为其生长繁殖所需要的基质，通过微生物的同化、异化作用最终将恶臭污染物氧化成简单的水、二氧化碳等无害或少害物质。根据污染物进入生物体的形式，依据吸收过程中传统的双膜理论提出的“吸收-生物膜”理论认为，生物法净化气体可分为三个步骤：

　　(1)臭气中的污染物通过扩散由气膜进入液膜;

　　(2)溶解于液膜中的有机物利用浓度差扩散到生物膜，并被微生物捕获和吸收;

　　(3)微生物通过代谢作用将有机污染物分解并转化为无害的二氧化碳、水、硫酸盐等。

　　随着研究的深入，一些研究学者对原有的吸收-生物膜理论进行了修正，提出了吸附-生物膜理论，即恶臭气体中的污染物可以不经历气液传质过程直接扩散至生物填料或生物膜表面，被生物载体或生物膜吸附，进而被微生物降解。

　　生物除臭根据臭气处理过程中微生物存在形式、填料类型的不同大致可分为：生物滤池、生物滴滤、生物洗涤除臭三大类，其各自区别及特点如表1所示。

　　二、生物填料的种类

　　生物填料作为微生物载体，气液传质的介质，是生物除臭系统的核心组成部分，其性能直接影响生物除臭系统的处理效果。一种好的生物填料应具备以下条件：

　　(1)较大的比表面积;

　　(2)较高的孔隙率;

　　(3)良好的亲水保湿性能;

　　(4)具有一定的酸碱缓冲能力;

　　(5)一定的机械强度;

　　(6)耐酸碱腐蚀、耐老化，使用寿命长;

　　(7)廉价易得。

　　随着生物除臭研究及实践的积累，生物除臭填料种类得到不断的扩展，根据填料材质及能否提供营养源大致可分为有机填料、无机填料、有机无机混合填料等三大类，有机或有机无机混合填料在生物除臭系统中既可以作为微生物的载体，同时也可作为微生物营养源，但无机填料则多为惰性填料，仅仅为微生物的附着提供载体。

　　三、高效生物填料研究新进展

　　(1)具有营养缓释功能的复合填料的研发

　　对于生物过滤中常规有机填料，长期在湿润及微生物活跃的环境下，使得填料腐烂矿化速率较快，填料寿命较短，针对该类填料存在的问题，通过构建营养缓释功能的复合填料，提高填料养分的利用率，延长填料使用寿命，维持生物除臭工艺长期稳定运行。王家德等人采用低水溶性有机矿粉为填料营养源，以碳酸钙作为pH缓冲剂，同时采用网状纤维为骨架制备的具有营养缓释功能的复合填料，其性能较常规的泥炭、树皮类填料在填料比表面积、抗压强度、堆积密度、使用寿命等方面得到明显优化。

　　(2)具有pH缓冲功能的复合填料的研发

　　在生物除臭系统中，对于循环使用的喷淋液随着循环次数的增加，循环液中酸碱度不断变化，长时间使用会对生物填料上的微生物生长起到抑制，甚至引起微生物的死亡和生物膜的脱落，因而使用具有pH缓冲功能的复合填料对维持除臭系统的长期稳定运行至关重要。史林华等人设计的采用钙基复合填料生物除臭系统在设计工况条件下，钙基复合填料生物除臭系统对H2S和NH3的去除效率分别达到99%和85%以上，循环液的pH值稳定在7左右，具有较好的缓冲pH值的能力。

　　(3)负载功能微生物复合填料的研发

　　生物除臭系统中只有当微生物达到一定密度后才具有足够的污染物去除能力和效率，在系统开始使用前一般需要进行微生物菌种的接种及扩大培养，往往需要数周甚至更长的时间。而负载功能微生物复合填料直接将微生物包埋进填料中，可节省驯化和挂膜时间。朱仁成采用以堆肥为营养源和菌剂载体、多孔珍珠岩和植物纤维为轻质骨架、水泥为胶结材料、CaCO3为pH缓冲剂，同时接种功能微生物的菌剂制成了一种具有负载功能微生物缓释复合填料，具有较强的抗污染物负荷冲击能力，同时能显著缩短生物处理系统的启动周期。

　　(4)填料表面特性的优化

　　对于滴滤除臭系统中常规的生物填料如塑料填料、陶粒填料等存在的持液量小、微生物附着难、挂膜时间长等不足，通过改变填料表面特性，增大其比表面积，提高表面粗糙度或结构形式改造等方法对填料进行优化。梅瑜等人研究开发的纹翼多面球、改性毛刺球和空心多面柱等生物滴滤填料，测试表明较常规的塑料填料其比表面积最大可达到200m2/m3，同时缩短了微生物挂膜时间。

　　(5)复混填料的优化

　　复混填料就是由几种不同填料，按一定比例和填充方式混合而成，可以弥补单一组分填料的缺陷，充分发挥各填料的优势。屈艳芬等人在某城市污水厂除臭项目中，采用以混合肥料、聚苯乙烯胶球体、活性炭、沸石、有机物料等组成的复合有机填料，在进气中硫化氢浓度1.96~4.63mg/m3，氨气浓度2.21~5.68mg/m3时经生物处理后硫化氢浓度可达0.03~0.97mg/m3，氨气浓度最高0.46mg/m3，取得了较好的除臭效果。(来源：上海复洁环保科技股份有限公司)