随着社会的不断进步和发展, 人们对环境空气品质的要求越来越高。恶臭 (异味) 作为七大公害之一, 近年来受到广泛关注。2016年, 上海市政府发布了《恶臭 (异味) 污染物排放标准》 (DB31/1025-2016) , 标志着恶臭 (异味) 污染物的治理进入“高标准”时代。

恶臭 (异味) 治理的方法有很多, 生物除臭技术作为主要除臭技术之一, 近十多年以来, 因其低廉的运行成本、优良的除臭效果、环境友好等因素成为当前除臭技术的发展研究热点并被广泛百富策略白菜网于各行业除臭领域并取得了快速的发展。

为了适应“高标准”时代的发展, 生物除臭技术还有很大的发展和优化空间, 如:提高污染物的去除效率, 针对不同特征污染物驯化优势菌种、开发高性能的生物填料等等。

生物除臭效率受温度、填料含水率、p H值等因素的影响, 特别是受填料性能的影响[1]。此外, 还跟生物滤床的气流流场和自然气候条件有关。

生物除臭系统的运行温度一般在20~40℃为宜, 35℃是生物过滤系统好氧微生物生长的最佳温度。随温度的升高, 扩散速度和生化反应速度都会增加[2], 温度越低, 生物活性越低, 除臭效果也就越差。

填料的含水率对于生物过滤池来说是主要的运行条件, 水分不仅对于微生物的生长和代谢是必不可少的, 而且有助于填料保持缓冲能力[3]。

研究证明, 能降解气相硫化物的微生物主要是化能自养型和甲基异养型的微生物, 它们能将硫化物定量地氧化为SO42-和CO2, SO42-的积累使得生物生存的环境呈现较强的酸性。然而, 大部分能降解甲基硫化物的微生物, 其适宜生存的p H为中性, 因此, 酸性条件制约了生物的代谢速率。甲基硫和硫化氢又是二甲基硫代谢的中间体, 在酸性条件下, 参与二甲基硫代谢的酶系统不稳定, 也是处理效率不佳的主要原因[4]。

恶臭污染物经填料上的微生物降解后生成SO42-、CO2和H2O等, 常见的恶臭污染物经微生物转化的产物如下:

填料是影响生物除臭最关键的因素之一。在相同的工况条件下, 采用生物除臭技术去除恶臭污染物, 选用不同性质的填料, 其除臭效果大不相同。大量研究证明, 不同性质的填料, 其理化性质、挂膜难易程度、生物生长速度、使用寿命大不相同。刘波、羌宁等人对不同填料生物除臭技术的性能进行了研究[5~6]。性能优良的填料不但具有较高的比表面积、良好的保水性、稳定的理化性质、优异的挂膜性能, 还能为生物提供微量营养元素并具有缓冲生物系统p H值的能力。

根据前文所述, 由于一些恶臭成分的降解会产生酸性物质, 如果这些酸性产物未被及时排除将会对生物的活性产生抑制作用。为了稳定控制生物系统的p H值, 可采取在填料中添加石灰、大理石、贝壳等钙基填料的方式提高生物除臭系统的缓冲能力[2]。其作用机理是, 钙基复合填料是以Ca CO3为主体的复合填料, 其在运行过程中能够缓慢向水体中释放CaCO3, 从而形成缓冲体系。当恶臭污染物浓度较高时, 生物代谢产生的酸能够被缓冲体系中和, 使p H值稳定在一定范围内, 保障了微生物的高活性环境, 从而获得较高的除臭效率。

为了研究钙基复合填料的除臭性能, 通过搭建生物除臭性能测试平台, 模拟实际操作条件并连续采样分析, 以考察填料的除臭性能。

除臭性能测试平台是一个整体的可移动的撬装结构, 包含生物滤池、离心风机、循环水泵 (1用1备) 、自动补水阀、自动排水阀以及自动控制系统。生物滤池滤床横截面尺寸为1.5m×1.0m, 滤床高度1.0m, 填料装填体积1.5m3, 滤料采用以碳酸钙基质为主体的钙基复合填料填料, 设计填料体积负荷为150m3/m3·h-1, 设计的处理量为225m3/h;循环液喷淋密度为300L/m3滤料·h-1;设计的排水量约为200L/d。其中, 风量和喷淋量通过调节管路上的阀门开度即可实现, 排水量通过设定排水频率和排水时间得以实现。

通过一根DN100的管道接入上海某渗滤液百富策略白菜网的臭气收集排风总管, 该臭气的致臭成分主要有硫化氢、甲硫醇、氨、甲硫醚等等。

H2S质量浓度采用亚甲基蓝分光光度法测定;NH3采用纳氏试剂分光光度法测定;风量采用设于风管上的涡轮流量计测量;喷淋量采用设于水管上的玻璃转子流量计测量;p H值采用精密试纸测量, 试纸的测量范围为6.4~8.0。

采用该渗滤液污水厂好氧曝气池的活性污泥进行接种驯化, 接种的方法是将活性污泥混合液均匀的淋在填料床的上表面, 流经填料床后集聚在塔底部的水箱内, 启动风机和喷淋循环泵, 并按照设计的风量和喷淋密度调整好运行参数后保持运行, 混合液在循环喷淋过程中逐渐完成挂膜。

测试平台成功启动后, 设置好各项运行参数, 并保持在同一工况条件下稳定连续运行后开始采样, 采样周期为45d, 每天采样1次。通过采样分析生物滤池进出口H2S和NH3的质量浓度及循环液p H值等参数的变化来考察生物系统的运行状态。

进出口H2S质量浓度变化曲线如图1所示, 进出口NH3质量浓度变化曲线如图2所示, H2S和NH3的去除效率变化曲线如图3所示。

从图中可以看出, 在启动运行初期, H2S和NH3均具有一定的去除效率, 这主要是由于水对H2S和NH3均具有良好的吸收能力;在前4d内, 检测数据相差不大, 表明生物尚处于环境适应期;从第5d开始, 滤池出口的H2S和NH3的质量浓度以及臭气指数均逐步降低;运行15d后, 出口的NH3的质量浓度稳定在1mg/m3左右, NH3的去除效率稳定在85%以上;运行18d后, 出口的H2S的质量浓度稳定在0.4mg/m3以内, H2S的去除效率稳定在99%以上。H2S和NH3的质量浓度远低于《恶臭 (异味) 污染物排放标准》 (DB31/1025-2016) 中规定的15m排气筒特征污染物排放限值。

通过精密试纸测量结果显示, 在运行的45d之内, 循环液的p H值稳定在7左右, 几乎没有变化。

填料是影响生物除臭效果的重要因素之一, 其对于生物除臭系统的稳定性和除臭效率起着至关重要的作用。钙基填料因其在使用时可向水体环境缓慢释放Ca CO3, 对生物系统的p H值具有良好的缓冲作用, 以防止酸度累积抑制生物代谢活动, 从而保障生物系统高效、稳定运行。通过搭建测试平台检测和数据分析可以看出, 在填料体积负荷为150m3/m3·h-1、循环液喷淋密度为300L/m3滤料·h-1的设计条件下, 采用钙基复合填料作为滤料的生物除臭系统, 当入口H2S浓度在20~35mg/m3、NH3浓度在3~10mg/m3时, H2S的去除效率达到99%以上, NH3的去除效率达到85%以上, 循环液的p H值稳定在7左右;生物除臭系统在接种后的15d左右即可完成驯化并持续稳定、高效运行。