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与工业废气相比,城市污水处理厂的臭气有两个显著特点:
(1)污染物成分复杂。主要包括硫化氢(臭鸡蛋味)、氨(氨味)、甲硫醇(烂洋葱味)、胺类(鱼腥味)、二胺(腐肉味)、粪臭素(粪便气味)等,还含有少量硫醚、酞胺、芳香烃、醇、醛、酮、酚和有机酸。
(2)产量发生了很大的变化。即使在同一污水处理厂,各单位产生的气味也会随着水量、水质、气候条件、操作参数等因素的变化而变化。
近年来,各种气味处理技术在实际应用中不断发展[1,3-5],如吸附、吸收、焚烧、催化燃烧、化学氧化和生物和生态处理。
生物滤床[4-8]是一种优化的土壤处理过程,利用土壤基质的过滤、吸附、吸收、物理化学反应、生物降解等功能净化气味,表面植物也具有一定的净化功能。具有经济、美观、管理方便、运行稳定、处理效果好等优点。
介绍了生物滤床的组成、气味净化机理、影响处理效率的因素,分析了生物滤床除臭过程在国内外的应用现状和局限性。
1、生物滤床的组成及其净化原理
1.1生物滤床的组成
一般来说,生物滤床由土壤基质、通风系统、加湿系统、基质中的生物群落、表面植物等组成。生物滤床的主体是一个具有一定面积和底部坡度的洼地,底部铺有防渗膜;臭气排气管道和onclick=“g();“>排水管道(多余的水必须能够轻松地从土壤生物滤床排出,防止onclick=”g(厌氧);“>厌氧条件的形成,排出的水返回污水处理系统)布置在防渗膜上,排气管道堆放100-150mm厚的卵石,防止排气管道堵塞;排气管由土壤、木块、煤渣、树皮碎片、泥炭块堆肥或脱水污泥组成;床表面种植耐污植物;同时,加湿系统也布置在床顶,以污水处理厂污水为水源。一方面保持床体湿度,另一方面为床体微生物的生长补充营养。图1显示了生物滤床的基本结构示意图。
1.2净化机理
生物滤床除臭过程是将气体收集加湿,然后通过管道输入生物滤床底部,扩散到土壤中。气味中的各种污染成分溶解在水中,然后吸附在土壤颗粒表面。经过一段时间的土壤颗粒表面,可以逐渐培养出致臭物质的微生物,并可以不断分解致臭物质,完成除臭。
1.3工艺特点
与其他工艺相比,生物滤床除臭工艺具有以下显著特点:①这是一个自然的过程,不需要化学药剂,成本低;②设置灵活,可在污水处理厂集中设置生物滤床,也可在产生异味的结构附近收集异味,进行现场处理;③结构简单,施工方便,处理结构少;④所有处理设施均采用地下式,不影响地面绿化和景观;⑤设备需求少,操作管理简单,维护成本极低;⑥对场地要求不高,洼地或构筑物间绿地可满足要求;⑦无二次污染;生物滤床处理后的空气低速排放到宽阔区域,改善了处理气体在地平线上的扩散和稀释。虽然烟囱排放速度很快,但必须依靠强风驱散处理过的气体;⑧抗冲击负荷能力强;⑨土壤生物过滤法去除了广泛的污染物。微生物作为一种生态系统,容易适应输入气流,能有效去除异味污染物和无异味甲烷等气体。
2影响因素
2.1土壤基质
生物滤床的土壤基质(又称填料和组合填料)主要是地表肥沃土,尤其是腐植土,其中添加了其他比表面积大的透气媒体(如木块、煤渣、树皮碎片、泥炭块堆肥或脱水污泥等)。),使基质具备以下条件:允许生长的微生物种类繁多,表面积大,营养成分合理,孔隙度合理(有利于水分的渗透和空气和气味的循环)、吸水性和吸附性好,自身无异味,经济耐用。此外,生物滤床系统长期使用后,有毒物质会不断积累、酸化,影响微生物的生长。石灰石一般添加到基质中,以提高床体对pH值的缓冲能力。石灰石的比例为1%(G/G)。
除了为微生物和表面植物提供生长介质外,土壤基质还可以通过吸附、过滤和化学反应直接去除臭气中的污染成分。Bohn[6]研究发现,每克生物滤床基质(主要是堆肥)中的生物量近10亿,随着基质组成的不同而变化。基质厚度一般为0.5-1.000m,较大的基质厚度可减少床体占地面积,但增加了臭气通过时的压力损失。
随着气流速度的增加和基质颗粒粒径的减小,臭气通过床体的压力损失增加。Yang[9]发现床内基质颗粒粒径为1-12mm,气流速度由0增加到0.3ms-1时,床内压力损失由0增至35kpam-1,两者线性相关。
此外,孔隙度也是影响基质压力损失的重要因素;以土壤为主要基质的一般为40-50%,以堆肥为主要基质的为50-80%。在实际设计中,臭气通过速度一般为0.1-1.0m/min为宜。