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生物除臭技术在污水处理站臭气处理中的应用

2020-03-16 09:52 出处:粮食与食品工业 人气: 
       摘要:本文分析了污水处理站臭气的来源、成分和常用的除臭方法,介绍了生物除臭的原理,并以2500m3/d柠檬酸废水处理站生物除臭净化装置为例,分享了生物除臭系统的组成和设计参数,以及经生物除臭后的废气排放指标。
       发达国家对臭气污染,特别是对污水处理厂臭气处理的研究和治理等方面起步较早,经验较丰富,其中以美国、德国和日本的成果显著。我国对臭气污染的研究起步比较晚,特别是排污单位对所属污水处理站臭气的处理,目前尚未引起普遍重视。为了提高污水处理站及其周边的环境卫生质量,必须要对臭气进行有效处理。
1 污水处理站臭气的来源和主要成分
       水处理站的臭气主要来源于以下几个处理系统:预处理系统,由于污水源水中的高有机物含量,造成水中亏氧,进而在厌氧菌的作用下产生大量的恶臭物质,使源水中的恶臭气体挥发出来进入空气中;生化处理系统,污水的生化处理一般包括厌氧和好氧处理,其中的厌氧过程使散发的恶臭气体量大大增加;污泥浓缩和脱水系统,用压缩、过滤和离心分离等过程来进行污泥浓缩和脱水,都会因搅动而引起恶臭气体的排放。
       污水处理站产生的恶臭成分是由蛋白质、脂肪、碳水化合物的微生物呼吸、发酵过程的产物和不完全产物,一般分为三类:含硫化合物,硫化氢、甲硫醇、甲基硫醚等;含氮化合物,氨三甲胺;由碳、氢或碳、氢、氧组成的化合物一,低级醇、醛、脂肪酸。
2 污水处理站臭气的常用处理方法
2.1 物理法
(1) 掩蔽中和法
       按比例混合两种有气味的气体,以减轻恶臭。该法难以直接获得脱臭效果,且成本高。
(2)稀释扩散法
       将恶臭气体由烟囱排向大气,通过大气的稀释扩散以及氧化反应使其浓度降低,以保证下风向和臭气源附近工作和生活的人不受恶臭的危害。主要适用于臭气浓度比较低的工业有组织排放源的恶臭处理。且受当地气象条件和地形条件影响较大,对烟囱高度也有一定的要求。
(3)冷凝法
       将恶臭物质冷凝为液体除去。优点:适用于经过预处理的、浓度高,流量大的臭气水吸收法,此法操作简单,投资和运行成本较低;缺点:不溶于水的恶臭物质除去效果不好。
(4)吸附法
       通过吸附剂吸附去除恶臭气体,常用活性炭、硅胶、活性白土等吸附剂。脱臭效率高,但吸附量小、有二次污染。
2.2 化学法
(1) 化学洗涤法
       添加NaCl O、Cl等氧化剂, 将臭气中的有机硫和有机胺类等氧化成臭味较轻或溶解度较高的化合物,然后用酸碱吸收净化。适用范围广,但产生的废液需进行处理。
(2) 臭氧氧化法
       利用臭氧的强氧化作用,将臭气氧化至无臭或低臭化合物。对氨无效果,运行费用高。
(3) 光催化氧化法
       TiO2类催化剂在光照下, 能产生高化学活性的、可杀菌除臭的O与OH。优点:一次性投资少、无二次污染;缺点:光催化氧化法对臭气的预处理要求高。
(4) 热力燃烧法
       在高温(≥760℃)下可较彻底将污染物净化,并可回收热量;但其投资及运行费用较高,仅适用于较小气量或较高浓度的场合。
(5)催化燃烧法
       将燃气与臭气混合,于300℃~500℃通过催化剂床层,效率高空时短,但其投资及运行费用较高,且催化补剂易中毒。
2.3 生物法
(1) 生物过滤法
       含恶臭物质的气体从滤床底部由下往上穿过滤床,通过滤层时恶臭物质从气相转移至生物层,由于附着生长在滤料上的微生物的代谢作用而被分解为CO2、H2O等物质。是技术成熟,目前常用的一种处理恶臭气体的方法。
(2)生物吸收法
       是利用生物洗涤塔和洗涤塔中培养的微生物,有效地将臭气吸附分解,达到处理目的。
3 生物除臭技术的应用
3.1 生物除臭的原理
       污水处理工艺过程中产生的气味物质主要由碳、氢和硫元素组成。除少数的气味物质是无机化合物,大多数的气味物质是有机物,如:低分子脂肪酸、胺类、醛类、酮类、醚类、卤代烃以及脂肪族的、芳香族的、杂环的氮和硫化物。这些物质都带有活性基团,容易发生化学反应,特别是被氧化。当活性基团被氧化后,气味就消失。生物除臭工艺就是基于这一原理,利用微生物的生物化学作用,使污染物分解,转化为无害的物质。
       生物除臭的过程可分为3个阶段:① 气相污染物进入水相或者被生物膜表面吸附;② 水相中的污染物被微生物降解;③ 代谢废物通过水相排出系统。
       微生物利用有机物作为其生长繁殖所需的基质,通过不同的转化途径将大分子或结构复杂的有机物最终氧化分解为简单的水、二氧化碳等无机物。污染物去除的实质是有机物作为营养物质被微生物吸收、代谢及利用。这一过程可简化为如下表达式:
恶臭物质十O2十微生物→细胞代谢物+CO2+H2O
3.2 生物除臭系统的组成
3.2.1 生物填料
       所采用的生物滤料结构坚韧,抗酸碱性强,滤料具有比表面积大、孔隙率高的特点。滤料在滤体内采用级配排列,具有以下的功能:作为微生物的载体;为微生物提供营养;为微生物提供潮湿的生态环境;为恶臭污染物提供吸附表面;保持合适的pH值。
3.2.2 生物净化系统
       生物净化装置是恶臭污染治理成套设备中的主体设备,是微生物降解气体有机污染物的场所,也是目前的除臭工艺设备。恶臭气体通过风机抽送至生物净化装置,经过生物滤料后由附着在生物滤料上的菌种生物净化。
       除臭主体设备具保温功能,内层材料为304不锈钢,外层选用钢制面板,既加强设备强度、美观大方,又能达到设备防腐的要求。
3.2.3 循环喷淋系统
       除臭系统除了由除臭主体设备外,还配有相应的水泵、管道、管件、阀门和电气自控系统组成。
(1)循环水泵
       恶臭污染治理成套设备配置两台立式自吸循环水泵,水泵安装在与除臭主体设备底部相连的过滤器上。循环水泵的壳体、主轴及叶轮全部采用耐腐蚀材料,具有强耐酸腐蚀的性能,密封采用机械密封,防护等级为IP55。循环泵的绝缘等级:F级。
(2)喷淋系统
       在填充滤料的上部设置喷淋洒水装置,以保持填充材料表面上和好氧性微生物一定的湿度。该系统布置在封闭的滤池内部,其安装形式可使安装人员在检查和维修不用拆卸管道,同时不会影响处理系统运行。
3.3 生物除臭系统设计参数
3.3.1 设计处理能力
       以2500m3/d柠檬酸废水处理站生物除臭净化装置为例。在考虑臭气的收集方案时,我们首先需确定各污染源,并对污染源在最小范围内进行封闭和直接进行收集。本废水处理站臭气主要来源于调节池、UASB系统、生化系统和污泥浓缩池。根据池体相关资料,需要密封收集的单元容积见表1。
各单元构筑物气量计算表
       注:各池高度数据为水面之盖顶平均距离取1.5m。设计系数取1.2,故设计风量为11458.8m³/h,取12000m³/h。
3.3.2 装置主要参数
       此装置包含集贮液槽,自动加温系统,臭气配气装置,雾化喷淋加湿、微生物消化、微生物吸附分解装置,参数见表2。
表2 生物除臭系统设计参数表
指标 参数
处理气量(1套)/m³/h 12000
设备外型尺寸/m 12.0x3.0x3.0
停留时间/s 30-40
材质 FRP内衬+橡胶保温棉+钢制面板
填料高度/mm 1500
       注:循环泵两台,Q=30m³/h,H=10m,P=3.0kw,一用一备;循环水箱1只;喷淋系统一套,填料支架一套。
4 处理后的排放指标
       污水处理站臭气经过生物除臭后,能够达到《恶臭污染物排放标准》(GB14554—93),见表3。
表3 废气排放标准数据表
污染物名称 排气筒高度/m 最高允许排放量
(二级)kg/h
NH3 15 4.9
H2S 15 0.33
甲硫醇 15 0.04
甲硫醚 15 0.33
臭气浓度 15 2000

来源:粮食与食品工业


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