污水污泥除臭内部Word文件下载.docx

1、表2 非浸渍活性炭、浸渍活性炭和催化型活性炭的特性比较表未浸渍NaOH 浸渍KOH 浸渍催化型粒子密度, mg/mL 0.520.550.550.56粒度（目）46平均颗粒直径，mm 3.63.6H2S 去除能力（g H2S/cm3活性炭）0.0150.060.055燃点温度（） 380-425200-225化学再生剂 无50% NaOH45% KOH水再生时间 6 天6天2天处理方法 掩埋返回再生或掩埋*去除H2S 的床层寿命（天）1.04.5*20.0*有机物的床层寿命（天）0.7备注:*: 第一次床层耗竭的媒介处理（无烧碱再生）。*: 基于最少5 次有效水洗。*: 根据活性炭再生条件而定

2、。表2数据表明，催化型活性炭的去除能力为0.055 （g H2S/cm3活性炭）比非浸渍活性炭的高出0.04（g H2S/cm3活性炭），而接近于浸渍炭产品的0.06 （g H2S/cm3活性炭）。4 催化型活性炭除臭系统介绍4.1 催化型活性炭除臭系统的种类目前，由美国卡尔冈炭素公司设计生产的催化型活性炭除臭系统有四种类型：泰坦臭味控制系统、凤凰臭味控制系统、高流量凡特臭味控制系统和凡特PE除臭设备。（1）泰坦臭味控制系统能有效处理H2S浓度10 ppm的低浓度气体和带臭味有机物如甲硫醇和二甲基二硫醚。其突破了活性炭吸附器的传统设计，采用径向流吸附技术，与传统深床层除臭设备相比，体积小，吸附

3、速度快，处理能力高，H2S去除率达99.9%。非常适合去除流量大的臭味气体，如市政污水泵站、污水提升泵站、污水处理厂中的格栅池、淤泥澄清池、带式压滤机室等的臭味。（2）凤凰臭味控制系统适合处理流量大、H2S浓度为50ppm的臭味气体，凤凰系统的工作原理是由多个装有催化型活性炭的径向流浅床层炭罐组成，这些炭罐一层一层的分开排列在立式反应室中，臭气从上到下通过装有径流式炭罐的立式反应室，当气体通过径流式炭层时，H2S 经催化转变成H2SO4 ，处理过的气流通过内置分布管向上流动经出口全部排出，在水再生阶段，疏松吸附的易溶于水的H2SO4 被水洗掉，活性炭恢复吸附H2S 的能力，该系统的分层式设计使

4、当一个反应室被水再生时，其它反应室可以继续处理臭气，整个系统可以连续操作。设备材质为聚丙烯和聚乙烯等防腐材料，均可长期抵挡H2S腐蚀，且已经过防紫外线处理，适于室外安装。（3）高流量凡特臭味控制系统适合安装在空间小的市政臭污水收集系统，其处理流量少、要求占地面积小，安装使用方便，只需接上电和水，打开开关，除臭系统就开始运行，能有效处理浓度为1015ppmH2S 气体和带臭味有机物如甲硫醇和二甲基二硫醚。若与酸洗系列设备组合，也可去除氨味和其它异味。（4）凡特PE除臭设备是理想的小型除臭设备，适合处理空气量330m3/h、含有机物为主的低浓度臭味气体，在厕所臭气、实验室有机废气和油罐废气处理等均

5、取得较好的效果。4.2 催化型活性炭除臭系统的组成催化型活性炭除臭系统基本组成为进风管、引风机、催化型活性炭除臭设备、排气管和水洗炭床管路系统，工艺过程如下：5 催化型活性炭除臭系统的技术应用5.1 催化型活性炭除臭系统在美国的应用状况自1994年以来，催化型活性炭除臭系统开始被广泛应用于美国的市政设施中，例如：Altoona 废水处理厂、Aurora 污水处理厂、东海湾泵站、Escambia泵站、芝加哥东部地区公厕、Wheaton 地区公厕、Fairfax 污水处理厂等等的臭味去除。上述用户均对催化型活性炭除臭系统的除臭效果感到满意，认为是值得依赖的、可替代传统除臭设备的高效除臭系统。到目前

6、为止，已有约1000套的催化型活性炭除臭系统在美国投入应用， 而且正受到越来越多的除臭用户的青睐。5.2 催化型活性炭除臭系统在我国的应用前景分析5.2.1 除臭控制系统的总需求增大多年来，我国污水处理厂的臭气污染都没有采取治理措施，直到1993年7月19日国家环保局颁布了恶臭污染物排放标准（GB-14554-93）后，臭气的污染控制问题才开始引起人们的重视，但至今为止，已采取臭气污染治理设施的单位很少。2000年全国设市城市达到近700个，建制镇达到近2万多个，全国城镇人口达4亿左右，城市化水平约为35%。预计2010年，全国设市城市达到近1000个，建制镇达到近2.5万多个，全国城镇人口达

7、6亿左右，城市化水平约为45%2。随着我国城市化进程加快，城市人口的逐步增长、城市面积的不断扩张，必然引起污水处理量的增加，带动污水处理厂处理容量扩大，除臭系统的总需求量随之增大,而使用先进的除臭系统-催化型活性炭除臭系统更是我国现代化发展的需要。近年来，我国污水处理厂的气味控制均采用传统的吸附设备为主，有一定的除臭效果，但不稳定，而且吸附剂吸附饱和后再生操作麻烦，因此造成运行费用高，并且，再生液和耗竭的吸附剂对环境会造成二次污染。催化型活性炭除臭系统则在同类的吸附系统中具有领先水平，除臭效率高，设备占地面积小，安装简单，吸附剂可连续水洗再生反复使用，从而使成本降低，操作简便，不造成二次污染，

8、这些都将会促使催化型活性炭除臭系统在除臭领域中占据了相当重要的位置，并形成一种势不可挡的趋势，因而在我国有广阔的应用前景。6、催化型活性炭的现场试验情况自2003年3月至6月，我公司在广州猎德污水厂生物反应池现场连续做了催化型活性炭吸附效果试验（见表3）。表3 试验结果对比催化型活性炭吸附法测定条件大气温度（）1533实验进风口流量（m3/h）4.23.85进口浓度（ppm）2.6143测定结果平均出口浓度（ppm）0.0平均H2S去除率（%）100%试验结果表明，在进口浓度波动的条件下，采用催化型活性炭吸附法的H2S平均去除率为100%，且除臭效果稳定。2003年6月在该试验装置活性炭减量后

9、显示吸附饱和的情况下，对其用自来水再生16小时，再生出水PH值由最初的酸性逐步升至中性，表明H2S被转化为H2SO4和H2SO3。再生后继续试验，H2S出口浓度仍为0.0ppm，表明该活性炭用自来水再生后吸附能力仍然良好。7 结论催化型活性炭除臭系统是对传统技术的更新改进产品，在同类的除臭设备中具有先进性，在未来的城市化高速发展进程中，其处理效率高、占地面积小、全自动化、维修量少等优点很适合我国国情，特别对于城市污水处理厂、垃圾处理厂、环卫处理站等更具现实意义。前言目前，我国城市污水处理厂的建设很少考虑臭气的处理问题，但随着人民生活水平的提高，对环境质量的要求越来越高，对恶臭气体所带来的污染也

10、更加敏感，有关污水处理设施臭气影响市民生活质量和健康的投诉案例屡见报端，呈上升的趋势。在污水处理过程，保护和提高处理现场及周围的环境，减少恶臭影响，如何对恶臭进行有效控制已成为急需解决的课题。与工业废气相比，城市污水处理厂臭气具有2个显著特点1,2：（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（粪便味）等，另外还含有少量的硫醚类、酞胺类、芳香烃、醇、醛、酮、酚以及有机酸等物质。（2）产生量变化大。即使在同一污水处理厂中各单元产生的臭气也随水量、水质、气候条件、操作参数等因素的变化而变化。近年来，各种臭气处理技术在实际应

11、用中取得了不断的发展1,3-5，如吸附、吸收、焚烧、催化燃烧、化学氧化以及生物、生态处理等方法。生物滤床4-8是一种优化的土壤处理工艺，它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臭气，同时表面种植的植物亦有一定的净化功能。它具有经济、美观、管理方便、运行稳定、处理效果好等优点。本文介绍了生物滤床的组成、对臭气的净化机理、影响处理效率的因素等，并对生物滤床除臭工艺在国内外应用现状及局限性进行了分析。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讲，生物滤床由土壤基质、布气系统、加湿系统、基质内生物群落、表面植物等几部分组成。生物滤床的主体是一个有一定面积和底部

12、坡度的洼地，底层铺防渗膜；臭气布气管道和排水管道（多余的水分必须能够很容易地从土壤生物滤床排走以防止厌氧条件的形成，排出的水返回污水处理系统）布于防渗膜上，布气管道堆有100-150mm厚的卵石，以防布气管道堵塞；布气管道之上为由土壤、木块、煤渣、树皮碎块、泥炭块堆肥或脱水污泥等材料组合而成土壤基质；床体表层种植耐污植物；同时加湿系统亦布置于床体顶部，以污水厂污水作为水源，一方面保持床体的湿度，另一方面为床体内微生物的生长补充营养。图1所示为生物滤床基本结构示意图。图1 生物滤床基本结构示意图Fig.1 Schematic diagram of bio-filter bed1.2 净化机理生物

13、滤床除臭工艺是将气体收集并加湿后通过管道输入生物滤床底部并使其扩散于土壤内，臭气中多种污染成分溶于水后吸附于土壤颗粒表面。经过一段时间在土壤颗粒表面可逐渐培养出针对致臭物质的微生物，并可不断将致臭物质分解，完成脱臭。1.3 工艺特点生物滤床除臭工艺与其它工艺相比，具有以下显著特点：是一个自然的过程，无需化学药剂，费用低；设置灵活，在一个污水厂中可集中设置一个生物滤床，也可在产生臭气的构筑物附近就地收集臭气、就地处理；结构简单，便于施工，处理构筑物少；处理设施全部采用地下式，不影响地面绿化和地面景观；设备需求少，操作管理简单，维护费用极低；对场地要求不高，洼地或构筑物间绿地即可满足要求；无二次污

14、染；生物滤床处理后的空气被低速排放到宽阔地域，因此提高了被处理气体在地平线上的扩散和稀释。烟囱排放时速虽然很快，但必须依赖于强风驱散被处理的气体；抗冲击负荷能力强；土壤生物过滤法去除污染物的范围广。作为一种生态系统，微生物容易适应输入气体流，所以它们能够有效地去除臭气污染物，还能够去除没有臭味的甲烷等气体。2 影响因素2.1 土壤基质生物滤床的土壤基质（又称填料、组合填料）所采用的材料主要为地表肥沃土特别是腐植土，在其中添加比表面积大的其他透气媒介物（如木块、煤渣、树皮碎块、泥炭块堆肥或脱水污泥等），使基质具备如下条件：允许生长的微生物种类多、供微生物生长的表面积大、营养成分合理、孔隙度合理（

15、以利于水分的下渗以及空气和臭气的流通）、吸水性和吸附性好、自身无异味、经济耐用。另外，生物滤床系统长期使用后有毒物质会不断积累，发生酸化，并影响微生物生长，一般在基质中加入石灰石，以提高床体对pH值的缓冲能力，石灰石的投加比例为1%（G/G）。土壤基质除了为微生物和表层植物提供生长介质，还可通过吸附、过滤、化学反应等作用可直接去除臭气中的污染成分。Bohn6研究发现每克生物滤床基质（主要为堆肥）中的生物量近似为10亿，随着不同的基质组成而有一定的变化。基质厚度一般为0.5-1.0m，较大的基质厚度可以减少床体占地面积但增加了臭气通过时的压力损失。臭气通过床体的压力损失随着气流速度的增大和基质颗

16、粒粒径的减小而增大。Yang9发现当床内基质颗粒粒径在1-12mm，气流速度从0增至0.3ms-1时，床内压力损失从0增至35kPam-1，二者线性相关。另外、孔隙度也是一个影响基质压力损失的重要因素；对于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，一般使臭气通过速度以0.1-1.0m/min为宜。2.2 湿度对于生物滤床的运行来说，由于臭气中污染物质要先被液相吸收并被微生物氧化，所以要求保持臭味物质有一定的湿度。生物滤床湿度太低则水溶性恶臭成分难以及时进入液相，且造成填料易干燥，降低床内生物活性，既影响了整体除臭效率，又使得代谢产物不易排出滤池。但是

17、，当生物滤池的湿度过高时传质效率也会受到影响，且因气体穿过阻力增大还可能造成局部厌氧而影响除臭效率。影响滤池湿度的因素多且关系复杂，造成对湿度的控制具有相当的难度。Pinnette等10认为，影响滤池湿度的因素包括加湿系统、生物新陈代谢产生的热量、阳光辐射、辐射热转移、传导热转移、降雨等。Williams and Miller7指出床体的湿度根据基质材料的不同，宜保持在20-60%。如果床体湿度过低不仅湿床内生物活性降低，亦会造成臭气短流，进一步影响除臭效果。Yang等9亦发现当以堆肥和污泥构成的基质的床内含水率高于30%（G/G）时，含水率的变化对臭气中H2S的去除基本无影响，而当含水率低于

18、30%时，去除率直线下降。生物滤床保持湿度的方法一般为直接淋洗滤床或对进气加湿。2.3 pH值生物滤床中生物体的新陈代谢与pH密切相关。研究发现9-12，许多微生物仅在一定的pH范围内才能生长，并且绝大多数微生物生长最适pH均在中性范围内。Yang等9研究了臭气中H2S的去除效率与pH的关系，发现当pH低于3.2时，去除效率显著下降，而在较高pH时，其去除效率基本与pH无关。而臭气中污染成分在生物净化过程中，含氯有机物、H2S的氧化分解产生盐酸、硫酸等酸性物质以及有机物质分解产生的二氧化碳均会导致生物滤床中的pH下降，影响微生物的生化作用。Yang等9亦研究了生物滤床中pH变化，通过32天的反

19、应，生物滤床的pH从最初的8降至2.5。Brennan等11亦介绍了这种下降趋势，他们发现如果不采取措施经过3周时间的反应，pH从6.5-7.0下降到3.6-4.8，经过6个月后，pH下降至2以下。Kapahi等12建议通过向生物滤床基质中碎贝壳、石灰石等物质可以使床内保持较稳定pH范围，亦可通过在生物滤池的滤料上喷洒pH值缓冲剂来稳定pH值。2.4 温度较低的温度有利于臭气中污染成分被基质表面生物膜吸收，但会影响微生物的生长；而在较高的温度下恰恰相反。床温的控制一般通过调节臭气温度来实现。Knauf等13发现在较高的温度下臭气的去除效率明显下降；对于以堆肥为主要成分的生物滤床，当温度从40升

20、至55时，去除效率却从95%降至85%；而对于以木块为主的生物滤床，当温度从35升至50时，去除效率却从80%降至70%。Yang等14也发现在25-50范围内，床内硫化氢氧化细菌具有较稳定的去除效果，而在这一温度范围外，去除效果明显下降。生物滤床的最佳温度为（20-37），但在565范围内生物滤床都可正常运行；由于污染物质在生物氧化过程中均会释放出一定热量，从而使生物滤床能保持较高的温度10；因此一般情况下，可以不考虑对床体进行加温。2.5 设计负荷合理的设计负荷有利于降低生物滤床系统投资，保持运行的稳定性。文献显示14-18，生物滤床处理城市污水处理厂臭气的滤料表面负荷一般为30-250m

21、3（m2h）。下表所示为国内外部分污水处理厂除臭系统设计负荷。表1国内外污水处理厂生物滤床除臭工艺负荷Table 1 Load of bio-filter bed in Sino-foreign municipal sewage treatment odor control项目设计负荷/m3m-2h-1去除率/%基质组成Lueneburg污水厂32-9399堆肥、树叶、灌木树枝广州市猎德污水厂20095混合肥料，聚苯乙烯胶球体、碳、活性炭，沸石和有机物料水湾污水厂73.5树皮,土壤,泥炭块,肥料Tamarac污水厂147.698堆肥、木块Wesstborough污水厂122.4942.6 臭气

22、停留时间臭气在生物滤床中的停留时间直接影响了其处理效果。停留时间过短，臭气中污染成分还未充分被生物膜吸收，就被排除床体，无法使最大量的臭气被降解转化；如果停留时间过长，则会使床体体积过大，增加投资。因此在生物滤床的设计时有必要确定合理的停留时间。文献介绍5,6,9,，以去除肉食加工厂废气为主的生物滤床停留时间为15s；以去除三氯酚为主的生物滤床停留时间为3h；以去除H2S为主的生物滤床停留时间为23s。针对城市污水处理厂产生的臭气，郝桂玉19考察了国外部分污水处理厂生物除臭装置停留时间，认为污水处理厂除臭生物滤床停留时间一般为2-8.5min。3 生物滤床除臭工艺应用现状及其局限性3.1 应用

23、现状生物滤床除臭工艺作为一种绿色技术，它对环境冲击少，不需要化学药品（材料），不会造成二次污染，土壤基质由堆肥、废木碎屑、煤渣、泥炭块等可再循环的产品组成，具有生态可持续性。生物滤床工艺在国外研究和应用较广泛，如废水输送/处理、食品/饮料行业和化学行业。目前,有关生物滤床的研究在我国也逐渐成为一个热门课题。3.2 生物滤床工艺局限性生物滤床局限性表现为：占地面积较大；降雨和加湿不当可能造成土壤基质孔隙堵塞，使透气性变差；底部防渗层如出问题，污水会渗漏到自然土壤中；臭气可能会产生短流或在过气断面上分布不均匀；寒冷地区易受冰冻影响；国内对这项技术的研究相应用尚处于起步阶段，工艺设计参数及应用实例较

24、少，技术上有待进一步探索和完善。4 结语随着国家对居民对生活环境质量要求的不断提高，严格执行GB14554-93恶臭污染物排放标准和GBZ2-2002工作场所有害因素职业接触限值，不仅保护污水处理作业区内操作人员的身心健康，也同时保障周围居民生活环境质量。生物滤床作为一种新型生态臭气处理技术，具有投资省、运行简便、处理效果稳定等诸多优点，不失为我国城市污水处理厂恶臭气体控制的优选方案。1前言恶臭广泛地产生于工农业生产，市政污水，污泥处理以及垃圾处置过程。恶臭公害有损于周围环境。某些恶臭气体被归类为有毒污染物，其排放受到有关空气污染法规的约束。该类有毒气体不在本文的讨论范围内。本文着重讨论市政污

25、水，污泥处理以及垃圾处置过程产生的令人讨厌的臭味，能使人们的心理，感官造成不愉快的气体。中华人民共和国国家标准-恶臭污染排放标准GB1455493定义恶臭为：一切刺激嗅觉器官引起人们不愉快及损坏生活环境的气体物质。为了保护和提高各类处理现场及周围环境卫生质量，减少对空气造成二次污染，对恶臭进行有效的控制已势在必行。2恶臭的来源和气体种类 恶臭气体的来源：市政污水，污泥处理及垃圾处置设施等是恶臭气体的重要来源。随着市区的不断向外扩大，以往建在远离市区的处理设施已经越来越接近新市区，接近人们工作及生活场所，深受恶臭困扰的人们也越来越多。气体的种类：不同的处理设施及过程会产生各种不同的恶臭气体。污水

26、处理厂的进水提升泵房产生的主要臭气为硫化氢，初沉池污泥厌氧消化过程中产生的臭气以硫化氢及其它含硫气体为主，污泥硷化稳定过程中会产生氨气和其它易挥发物质。垃圾堆肥过程中会产生氨气、胺、含硫化合物、脂肪酸、芳香族和二甲基硫等臭气。好氧消化及污泥风干过程可能产生很少量的硫化氢，但主要有硫醇和二甲基硫气体产生。3恶臭控制技术3.1国内外恶臭控制发展概况为了贯彻中华人民共和国大气污染防治法，我国在1994年1月15日由国家环保局批准实施了控制恶臭污染物的恶臭污染物排放标准GB1455493，对恶臭污染物及臭气的排放浓度等做出了相关规定。在一些发达国家，如美国和加拿大，针对恶臭的法规大多属公害法类的州或省

27、级，以及地方法规，而没有联邦一级的统一法规。在实施方面也是本着因地制宜的原则，选用最适合于本地区和本现场的具体情况的控制方案和技术设备。目前我国从事恶臭控制的专业单位不多，尚不俱备从项目整体规划，工程设计，设备制造，系统集成和运行管理的综合能力。即使在一些发达国家，针对污水，污泥处理和垃圾处置过程中的恶臭管理和控制技术比起其它处理技术本身也是一个较新的领域。早期发展的技术主要是借鉴化工单元操作技术，如吸收、吸附、氧化、燃烧等方法，这些技术已经非常成熟，可靠和有效，且俱备完善的设计标准，制造工艺，工程实施和运行管理经验。因此，单元操作仍然是处理方法的主流。3.2消除恶臭的几种方法针对我国目前的情况，笔者认为湿式吸收氧化法和生物过滤法两种技术是发展和应用的方向，以下将着重介绍。（1）湿式吸收氧化法湿式吸收氧化法是一种被广泛应用于恶臭控制，非常成熟、稳定，有效的工艺方法。该工艺最适合于处理大气量，高浓度的恶臭气流，如污泥稳定、干化处理和焚烧过程所产生的恶臭等。常用的设备有三种塔：填料塔、喷雾塔和文丘里洗涤塔。它们的设计宗旨就是最大限度地增加液气接触，增进传质速率，从而达到较高处理率。在该处理工艺中，恶