由于城市建設(shè)的不斷發(fā)展，可利用土地的不斷減少，導(dǎo)致城市污水處理廠的位置越來越靠近居民生活區(qū)。許多國(guó)家原來建在郊區(qū)的污水廠，隨著城市的膨脹現(xiàn)在卻位于市中心，因此污水處理過程中排放的惡臭氣體不可避免地影響了周圍居民的正常生活。惡臭對(duì)人的生理和心理都會(huì)產(chǎn)生影響。隨著人們生活水平的提高以及公眾對(duì)生活質(zhì)量、環(huán)境質(zhì)量要求的不斷提高，對(duì)惡臭的治理日益得到重視。歐美、日本等國(guó)從70年代便開始研究脫臭技術(shù)，并用于工程實(shí)踐。1992年在土耳其召開的有關(guān)工農(nóng)業(yè)廢棄物管理問題的研討會(huì)上，專家們*呼吁，必須堅(jiān)決治理惡臭，保護(hù)人類的生活環(huán)境。

近十幾年來，脫臭技術(shù)，尤其是生物過濾除臭技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，在德國(guó)和荷蘭的一些生產(chǎn)性實(shí)踐中，這一技術(shù)成功地處理了大量來自污水廠、公共區(qū)域的惡臭、VOC和有都挺好劇情體排放物，去除率可超過90%。低廉的運(yùn)行成本、低能耗、避免污染物轉(zhuǎn)移等特點(diǎn)使該項(xiàng)技術(shù)較其它廢氣處理技術(shù)更具優(yōu)勢(shì)。

1　污水處理廠的惡臭來源　

全自動(dòng)防腐碳鋼石英砂過濾器

全自動(dòng)防腐碳鋼石英砂過濾器　

城市污水處理廠的惡臭主要來源于污水處理構(gòu)筑物和污泥處理構(gòu)筑物，在污水處理階段，污水經(jīng)過長(zhǎng)距離的管網(wǎng)運(yùn)輸，進(jìn)入泵站、粗格柵、細(xì)格柵等構(gòu)筑物，由于水流湍動(dòng)劇烈，常會(huì)有帶氣味的氣體從污水中散逸。這些氣體含有H2S、NH3等，因此是惡臭源。當(dāng)污水進(jìn)入沉淀單元時(shí)，惡臭在初沉池的進(jìn)水廊道、出水廊道等水流湍動(dòng)處也會(huì)產(chǎn)生。由于初沉池的水流主體是相當(dāng)平穩(wěn)的，僅有少量的惡臭排放，但污水處理廠經(jīng)常在低于設(shè)計(jì)流量下運(yùn)行，污水在初沉池停留時(shí)間較長(zhǎng)導(dǎo)致硫化物的產(chǎn)生而影響其它處理單元。生化處理單元的曝氣過程常常伴隨著惡臭問題，這一階段產(chǎn)生的惡臭強(qiáng)度雖然比前兩階段弱，但如果曝氣不足在流量過高時(shí)就會(huì)出現(xiàn)厭氧區(qū)而產(chǎn)生H2S、NH2、乙酸、硫醇等惡臭氣體。

在污泥處理階段，由于污泥中污染物濃度大，因此產(chǎn)生的惡臭強(qiáng)度也非常大。進(jìn)行污泥濃縮、脫水處置時(shí)，使用壓濾和化學(xué)絮凝劑都可能引起湍動(dòng)并釋放惡臭氣體，使用帶式壓濾機(jī)和重力壓濾機(jī)時(shí)尤為突出。如果后進(jìn)行污泥堆肥處置，在初的1～5d中會(huì)釋放大量的無機(jī)硫化物、有機(jī)硫化物和氨等氣體。

2　生物過濾技術(shù)的應(yīng)用

2.1　生物過濾技術(shù)應(yīng)用的歷史發(fā)展

早在1923年的有關(guān)文獻(xiàn)中就提出用生物過濾處理惡臭氣體。到了50～60年代，西方一些發(fā)達(dá)國(guó)家開始將這一方法應(yīng)用到實(shí)踐中。美國(guó)的Pomerroy在California安裝出一個(gè)成熟的土壤床裝置用于處理H2S氣體，并于1957年獲得了都挺好劇情，這是早的生物濾池的雛形。1959年原西德Nurembery的一個(gè)城市污水處理廠也安裝了土壤床，以去除來自污水干管的惡臭。隨后日本人用土壤脫臭法處理化工廠的臭氣，原惡臭氣體中NH3、H2S的濃度分別為0。04mmol/kg和0。00018mmol/kg，處理后均未檢出兩種惡臭物質(zhì)。在隨后的20年中，許多美國(guó)學(xué)者，如HinrichBohn進(jìn)一步地研究了土壤脫臭的原理，并在生產(chǎn)實(shí)踐中推廣應(yīng)用。

雖然土壤床能夠有效地去除一定類型的惡臭和揮發(fā)性有機(jī)物(VOC)，并且成本和運(yùn)行費(fèi)用低廉，但是它的應(yīng)用卻因其生物降解容量較低，占地面積較大有所限制。近年來隨著研究的深入，逐漸開發(fā)出生物吸收裝置和生物過濾裝置。前者是將惡臭氣體與生物懸浮液(含有活性污泥)逆流通過吸收器，惡臭物質(zhì)被懸浮液中活性污泥吸收，凈化了氣體由頂端排出，其脫臭原理與活性污泥處理污水的原理相同。該裝置對(duì)于去除含氨、酚、乙醛等惡臭氣體效果較好，但處理含硫的惡臭物質(zhì)效果不明顯。生物過濾裝置即生物濾池，其內(nèi)部裝有固體填料，為微生物生長(zhǎng)提供了巨大的表面積并附著了大量的生物膜，經(jīng)過加濕的惡臭氣體流經(jīng)生物膜并形成一層液膜，液膜吸附氣體中惡臭污染物，保證了微生物進(jìn)行分解轉(zhuǎn)化。這種裝置基質(zhì)利用率高，抗沖擊負(fù)荷，處理含硫惡臭氣體如H2S的處理效果良好。目前各國(guó)都在研究開發(fā)新型反應(yīng)器及填料，生物過濾除臭技術(shù)正在以較快的速度發(fā)展。

2.2　生物脫臭理論研究進(jìn)展

在應(yīng)用的同時(shí)，理論的研究也不斷發(fā)展，當(dāng)前比較*的是Ottengraf的生物膜-雙膜理論。按照Ottengraf的模型，生物濾池的模型分成了微觀動(dòng)力學(xué)和宏觀動(dòng)力學(xué)兩過程。他的宏觀基本模型是固體顆粒濾床，顆粒表面被一層具有生物活性的水膜包裹，即所謂的“生物膜”，生物膜的概念經(jīng)常用來解釋水系中的降解過程。氣體中的污染物分子(底物)經(jīng)過濾池時(shí)，通過相界面轉(zhuǎn)移擴(kuò)散到膜內(nèi)，供給膜內(nèi)微生物氧氣和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。每一種污染物質(zhì)的氣相和液相濃度在相界面總是平衡的，并且遵循亨利定律。另外，還假設(shè)在生物膜內(nèi)發(fā)生生物降解的微觀動(dòng)力學(xué)遵循米-門公式；氣體以活塞流方式流過濾池，一個(gè)初步的，生物膜-雙膜模型如圖1所示。
如果氣體是單組分，當(dāng)該物質(zhì)氣相濃度Cg高于其臨界濃度Ccrit(圖1曲線1)時(shí)，Ottengraf假設(shè)生物膜內(nèi)分解反應(yīng)遵循零級(jí)反應(yīng)，即分解速率與底物濃度無關(guān)，則應(yīng)用上述方法會(huì)得到下面的結(jié)果:該物質(zhì)在膜內(nèi)達(dá)到飽和，污染物的去除只受到膜內(nèi)生物活性的限制。

在這種情況下，該模型預(yù)測(cè)了濾床中污染物濃度會(huì)線性減少。而當(dāng)Cg低于Ccrit(圖1曲線2)時(shí)，分解速率與底物濃度呈線形關(guān)系，生物膜中的擴(kuò)散活動(dòng)將會(huì)成為污染物去除的限制，生物膜不再飽和，去除速率隨氣體中污染物濃度的降低而下降。 

該模型的有效性可由許多實(shí)驗(yàn)得到驗(yàn)證。如在去除甲醇、苯類等揮發(fā)性有機(jī)物時(shí)，其氣相濃度較高時(shí)去除率與濃度無關(guān)，只與濾池的高度呈線性關(guān)系，當(dāng)濃度低于Ccrit時(shí)，由于受到擴(kuò)散的限制，去除速率隨濃度的下降而下降。

Ottengraf的模型描述了生物過濾的基本工藝，并提出了處理單元素氣體時(shí)生物濾池的設(shè)計(jì)參數(shù)。然而，對(duì)于多組份氣體，由于數(shù)學(xué)上的復(fù)雜性和氣體中各成分相互影響，限制了該模型的應(yīng)用，而排放源排放的氣體通常含有許多成分，因此，用較小的濾池進(jìn)行了小規(guī)模的生產(chǎn)性試驗(yàn)，通?？梢垣@得正式生產(chǎn)時(shí)的濾池結(jié)構(gòu)尺寸。

2.3　生物濾池的設(shè)計(jì)和運(yùn)行參數(shù)

2.3.1　惡臭排放量

各處理構(gòu)筑物產(chǎn)生的惡臭，其排放量和濃度各不相同，其具體的計(jì)算也有所不同。一種方法是利用水表面所散逸的水蒸氣速率來計(jì)算；另一種方法是在惡臭排放源的下風(fēng)向按一定格局采樣，通過測(cè)量采樣點(diǎn)的風(fēng)速和樣品中目標(biāo)污染物濃度，可繪制污染物濃度和風(fēng)速曲線，根據(jù)該曲線可計(jì)算出惡臭排放量。

2.3.2　生物濾池內(nèi)的pH值

生物濾池中的大部分微生物在接近中性的環(huán)境下生物活性較高，惡臭的去除率也較高。因此對(duì)于堆肥濾池pH在7～8之間適宜細(xì)菌和放線菌生長(zhǎng)。在一些情況下，處理含有H2S氣體時(shí)會(huì)產(chǎn)生酸性副產(chǎn)品，如H2SO4，如果長(zhǎng)時(shí)間保持較高的H2S負(fù)荷則會(huì)堆積大量的酸性物質(zhì)，導(dǎo)致pH的下降破壞現(xiàn)有的菌種，如果未及時(shí)排除還會(huì)降低濾池的降解能力，在這種情況下，應(yīng)添加化學(xué)緩沖劑如石灰等。

2.3.3　濾料的濕度

維持濾料的都挺好劇情濕度對(duì)于生物濾池來說是主要的運(yùn)行要求。水分不僅對(duì)于微生物的生長(zhǎng)和新陳代謝是*的，而且有助于濾料保持緩沖能力。不適宜的濕度會(huì)導(dǎo)致濾料緊密，氣體處理不*，形成厭氧區(qū)而釋放有氣味的物質(zhì)。一般情況下，土壤濾池水分在10%～25%，堆肥濾池水分在20%～50%。

2.3.4　惡臭氣體停留時(shí)間

由于濾料種類和所處理氣體的不同，則反應(yīng)器內(nèi)的吸收/吸附速率和生物降解速率不同，停留時(shí)間也就有所不同。Hellmer*堆肥濾池的氣體停留時(shí)間不少于30s，土壤濾池則需要更長(zhǎng)些。

2.3.5　濾料壓降

濾料在使用過程中不斷被壓實(shí)，孔隙度降低，氣體通過濾料的阻力不斷增大，壓降和能耗也隨之加大。圖2所示為兩種濾料在表面負(fù)荷作用下的壓降。在大部分濾池中，整個(gè)濾床的壓降可由監(jiān)測(cè)器連續(xù)測(cè)定以便更換濾料。生物濾池的壓力損失一般為400～2000Pa。

4　設(shè)計(jì)實(shí)例

以下為三個(gè)國(guó)外城市污水處理廠應(yīng)用生物過濾技術(shù)除臭的實(shí)例(見表1)。

5　結(jié)　語

為了改善環(huán)境質(zhì)量和人民生活質(zhì)量，應(yīng)在建設(shè)污水處理廠的同時(shí)進(jìn)行惡臭氣體及其揮發(fā)性有機(jī)物的治理。生物過濾技術(shù)應(yīng)用于處理污水處理廠散逸的惡臭，具有投資省、操作管理簡(jiǎn)單、運(yùn)行費(fèi)用低、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)該盡快在我國(guó)進(jìn)行應(yīng)用。同時(shí)，應(yīng)進(jìn)一步研究反應(yīng)過程生物化學(xué)反應(yīng)機(jī)理，并進(jìn)行擴(kuò)大規(guī)模的試驗(yàn)，確定各種工藝進(jìn)行的參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。