近年來，國家對環(huán)境的保護愈加重視，相繼出臺各類政策，限制各單位、企業(yè)亂排污染物至環(huán)境中，加快了城鎮(zhèn)、工業(yè)園區(qū)污水處理廠的建設(shè)，但污水處理設(shè)備在運行過程中產(chǎn)生的惡臭氣體擴散至周圍環(huán)境，造成擾民，居民投訴事件頻發(fā)，惡臭治理迫在眉睫。傳統(tǒng)的臭氣治理技術(shù)投資及運維成本較高，相關(guān)企業(yè)急需尋求成本低廉、處理效果好的臭氣治理技術(shù)。本文介紹一種工藝簡單、無二次污染、建設(shè)成本低、快速高效的除臭技術(shù)。
一、生物法除臭
微生物的新陳代謝過程中需要消耗碳源、氮源、硫、磷等物質(zhì)，而惡臭氣體中主要污染物是硫化氫、氨氣、硫醇類、硫醚類等有機物質(zhì)，這些物質(zhì)可以作為微生物的營養(yǎng)物質(zhì)從而被吸收、消化、分解，使臭氣中的污染物質(zhì)得以去除，氣體得到凈化，這種方法即為生物法。生物法具有工藝簡單、操作簡便、對環(huán)境友好、運維成本低、處理效果好等優(yōu)點，是一種應(yīng)用前景非常廣闊的除臭技術(shù)，但也存在微生物的微環(huán)境易受外界環(huán)境因素影響的缺點。常見的生物除臭技術(shù)主要有以下3種：堿液噴淋工藝、生物過濾工藝、生物噴淋洗滌工藝。
二、高效上流式生物噴淋除臭原理
污水處理過程中有兩段主要的工段：厭氧處理和好氧處理，均屬于微生物反應(yīng)處理，利用微生物將污水中的污染物質(zhì)進行消化分解。惡臭氣體中的有害成分來自污水中，同理也可以利用污水中的微生物進行吸收降解惡臭成分。上流式生物噴淋洗滌除臭塔主要工作原理為：利用生物填料塔基本原理，有機結(jié)合污水好氧處理系統(tǒng)，一方面向下噴淋的好氧污水將可溶性致臭成分洗滌下來，另一方面好氧污泥中的微生物在填料層中掛膜而形成微生物膜，臭氣經(jīng)過微生物膜，有機惡臭成分被微生物吸收、消化、降解成為二氧化碳和水等無害產(chǎn)物，實現(xiàn)高效快速地脫除廢氣中的各類惡臭成分。
三、生物噴淋除臭工程
3.1 工藝流程設(shè)計
福建省某造紙廠廢水處理系統(tǒng)在運行過程中產(chǎn)生大量的惡臭氣體，產(chǎn)生臭氣的工段為：初沉池、酸化池、厭氧段、濃縮池等，臭氣成分包括：硫化氫、氨氣、甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫醚等，其中以硫化氫和氨氣為主。臭氣濃度波動范圍如表1所示。產(chǎn)生的臭氣如果不經(jīng)過處理任其排放至空氣中，不僅危害員工和周圍居民的身心健康，而且還嚴重污染大氣環(huán)境。為了響應(yīng)國家“十三五”規(guī)劃以及相關(guān)環(huán)保政策的要求，對該造紙廠污水處理系統(tǒng)產(chǎn)生的臭氣設(shè)計一套除臭系統(tǒng)。經(jīng)過實地考察和對臭氣特性進行多次分析論證，以及考慮到臭氣濃度較低、投資建設(shè)成本等因素，最終確定采用上流式生物噴淋除臭工藝對臭氣進行處理，具體工藝流程見圖1。
高效上流式生物噴淋洗滌除臭是利用污泥中的微生物對惡臭物質(zhì)(如：氨氣、硫化氫、甲硫醇、甲硫醚等)的吸附、吸收和生化降解功能，對臭氣進行凈化處理的一種工藝。其主要過程如下：產(chǎn)生臭氣的污水處理構(gòu)筑物通過加蓋設(shè)施及收集管道，經(jīng)抽風(fēng)機將臭氣抽到高效上流式生物除臭塔中，臭氣經(jīng)布氣裝置自下而上均勻通過填料層，與自上而下的噴淋漿液充分接觸，發(fā)生氣液傳質(zhì)作用，噴淋液對臭氣成分進行快速吸收和分解，塔頂出氣口設(shè)置除霧裝置，尾氣通過除霧器除霧后達標排放，并利用少量清水定期噴淋除霧器，避免剩余帶異味的有機污染物隨細小霧滴飄散，再次進入大氣。填料層采用輕質(zhì)、具有特殊結(jié)構(gòu)且較高比表面積的填料，噴淋液采用瀑氣池活性污泥漿液。
3.2 主要設(shè)備及主要工藝參數(shù)
3.2.1 高效上流式生物噴淋塔
配置2套高效生物除臭塔，每套規(guī)格尺寸和配套設(shè)備相同。塔內(nèi)設(shè)3層填料層和噴淋層，每層填料層底部設(shè)置反沖洗裝置，塔頂設(shè)1層折流擋板式除霧器，以捕集尾氣中的水霧。為保證廢氣及上層噴淋液在塔內(nèi)分布均勻，避免壁流和廢氣短路現(xiàn)象發(fā)生，于填料層底部設(shè)置集液布氣裝置。噴淋液洗滌臭氣后，流回塔底儲液區(qū)，通過排水泵(或溢流)返回曝氣池。氣體在塔內(nèi)設(shè)計停留時間≥10s，塔體結(jié)構(gòu)尺寸：ϕ3800mm×14500mm。
3.2.2 引風(fēng)系統(tǒng)和噴淋系統(tǒng)
引風(fēng)系統(tǒng)由2臺離心風(fēng)機和若干風(fēng)管組成，通過離心風(fēng)機和收集風(fēng)管將各個排放源的臭氣引至生物除臭塔進行處理。離心風(fēng)機規(guī)格：Q=31000m3/h，P=3500Pa，N=55kW。
噴淋系統(tǒng)由噴淋泵、轉(zhuǎn)子流量計、噴淋管、噴嘴組成。自吸泵將曝氣池漿液送至生物除臭塔噴淋層，通過轉(zhuǎn)子流量計控制漿液噴淋量，每層填料上方布置由若干噴嘴組成的噴淋層，噴嘴與填料間距適中，以使?jié){液正好噴淋覆蓋在填料上，保證噴淋液與臭氣充分接觸，無盲區(qū)和短路現(xiàn)象。設(shè)計氣液比(進氣量與漿液噴淋量的比值)為60~120，可根據(jù)臭氣出口濃度來調(diào)節(jié)噴淋量，比如臭氣出口濃度未達標，可適當增大噴淋量，以保證出口氣體濃度達標排放。噴淋泵參數(shù)：Q=600m3/h，H=25m，N=55kW。
3.2.3 填料層和反沖洗裝置
塔內(nèi)設(shè)置三層填料，每層填料的裝填厚度為600~1200mm，填料規(guī)格尺寸為ϕ25~50mm多面空心球?？招那蚓哂休^大的比表面積，為微生物掛膜生長、氣液接觸傳質(zhì)提供場所，同時保持較小的填料層壓損。
反沖洗裝置配置1臺反沖洗高壓水泵，在每層填料底部設(shè)置反沖洗管，反沖洗管上有若干沖洗口。通過高壓水泵將高壓水送至生物除臭塔反沖洗裝置，對填料層進行定時反沖洗，可有效防止活性污泥長時間堆積于填料表面而導(dǎo)致堵塞。高壓水泵參數(shù)：Q=150m3/h，H=50m，N=37kW。
3.2.4 檢測系統(tǒng)和排水系統(tǒng)
每個塔體設(shè)置1套臭氣檢測系統(tǒng)和1臺壓差計。臭氣檢測系統(tǒng)包括臭氣濃度、硫化氫和氨氣檢測儀，在除臭塔進出口均設(shè)有臭氣檢測儀，用以監(jiān)測臭氣進出口濃度，并通過其反饋的數(shù)值來控制調(diào)節(jié)漿液的噴淋量。壓差計用來監(jiān)測塔內(nèi)的總壓差，根據(jù)總壓差來分析污泥在填料上淤積情況，從而判斷是否開啟反沖洗裝置。
每個塔體配置1臺自吸泵，將經(jīng)噴淋后的漿液輸送回曝氣池，自吸泵參數(shù)：Q=600m3/h，H=10m，N=45kW。若除臭塔底排水口高度高于曝氣池，也可采用溢流方式進行噴淋漿液回流至曝氣池。
3.2.5 工藝參數(shù)
高效上流式生物噴淋洗滌除臭系統(tǒng)主要設(shè)計參數(shù)如表2所示。
3.3 運行效果及經(jīng)濟效益分析
3.3.1 運行效果分析
該除臭工程于2017年9月建成并試運行，運行3個月后，臭氣處理效果明顯，臭氣濃度及H2S，NH3的排放濃度達到設(shè)計要求。2017年9月—12月的部分監(jiān)測結(jié)果及除臭效率見圖2和圖3。
除臭系統(tǒng)運行期間，根據(jù)進出口臭氣檢測濃度的反饋數(shù)值來調(diào)節(jié)漿液噴淋氣液比，氣液比范圍為60~120。如圖2~圖3所示，除臭塔處理前臭氣進口濃度為：臭氣濃度(無量綱)為30000~80000，H2S為23.89~114.41mg/m3，NH3為48.7~159.4mg/m3，經(jīng)過除臭塔處理后氣體排放濃度：臭氣(無量綱)<2000，H2S<5mg/m3，NH3<3mg/m3，脫除率均大于90%，除臭效果滿足設(shè)計要求，達到甚至優(yōu)于國家排放標準的相關(guān)規(guī)定。
圖4為運行期間噴淋狀態(tài)下填料層總壓降的變化情況，運行6d后填料的總壓降從800Pa增大至1500Pa以上。隨著除臭塔的運行，曝氣池污水漿液中的污泥慢慢淤積在填料上，導(dǎo)致填料層壓降逐漸增大。污泥過多地淤積在填料上，一方面致使填料空隙被堵塞，使其有效比表面積減小，導(dǎo)致氣流分布不均，氣液傳質(zhì)作用削弱，除臭效率下降。另一方面導(dǎo)致出口阻力增大，風(fēng)機負荷也隨之增大。因此，為了維持系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，保證除臭效果最佳，需要定時給塔內(nèi)各層填料進行反沖洗，將填料淤積過多的污泥沖洗下來。根據(jù)總壓差監(jiān)測數(shù)據(jù)反饋進行啟停反沖洗裝置，當塔內(nèi)填料總壓差超過1200Pa時即可開啟反沖洗裝置，打開高壓反沖洗泵，對每層填料進行高壓水沖洗，直到總壓差降至800Pa的水平即完成填料清堵。圖5為反沖洗前后填料掛泥照片對比。
3.3.2 經(jīng)濟效益分析
該污水廠生物除臭系統(tǒng)建成運行后一直保持高效穩(wěn)定的除臭效果，臭氣濃度及H2S，NH3質(zhì)量濃度經(jīng)過生物除臭系統(tǒng)處理后達到國家《惡臭污染物排放標準》中排放限值低于2000(無量綱)，5mg/m3，3mg/m3的規(guī)定。表3為處理相同氣量55000m3/h時3種不同處理工藝的投資和運維成本概算對比。由表可以看出，對于投資成本方面，生物過濾工藝的投資成本最高，其次是生物噴淋洗滌工藝和堿液噴淋工藝。在運維成本方面，生物噴淋洗滌工藝表現(xiàn)出巨大的優(yōu)勢，該工藝在處理過程中無需添加輔助藥品，運維成本較低，只涉及電耗。而堿液噴淋工藝和生物過濾工藝均涉及添加輔助藥品，兩者運維成本較高。
四、結(jié)論
以福建某造紙廠污水處理站臭氣處理工程為例，對高效上流式生物噴淋除臭工藝及運行狀況進行了介紹，該工程的除臭系統(tǒng)自建成投產(chǎn)以來連續(xù)穩(wěn)定運行。工程運行效果表明，該技術(shù)工藝在處理污水廠產(chǎn)生的臭氣時，具有顯著的除臭效果，經(jīng)處理后的臭氣濃度(無量綱)<2000，臭氣中H2S，NH3的質(zhì)量濃度分別低于5mg/m3，3mg/m3，能夠滿足國家相關(guān)環(huán)保政策的要求達標排放。
高效上流式生物噴淋除臭技術(shù)具有工藝簡單、占地面積小、除臭快速高效、運維成本低、建設(shè)周期短、長期穩(wěn)定運行等優(yōu)點，可廣泛應(yīng)用于造紙、制藥、食品、垃圾填埋、堆肥發(fā)酵、塑料造粒、黑臭水體等領(lǐng)域的除臭。該工藝技術(shù)就地取材，利用曝氣池的含微生物污泥漿液對臭氣進行脫除處理，且不需要添加任何輔助藥劑，是一種環(huán)境友好型的除臭方法。( >
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