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生物除臭填料分类与应用

发布时间: 2020-07-31  点击次数: 285次

随着城市建设和居民生活水平的不断提高,居民投诉恶臭事件近年不断增加,在此背景下,除臭技术得到迅速的应用和发展,从采用的水洗法,逐步发展到酸碱洗净法、焚烧法、活性炭吸附法、臭氧氧化法、催化剂氧化法、生物除臭法、离子除臭法等。生物除臭因其具有除臭效率高、 投资及运行成本低、绿色环保等优点,广泛应用于城镇污水处理厂的恶臭污染治理,而生物填料作为生物除臭系统的核心组成部分,对生物除臭系统的稳定性和除臭效率起到至关重要的作用。

 

  • 生物除臭技术

 

城镇污水厂生物除臭是利用专门培养的附着在生物填料表面上的 高效微生物的生物化学作用,将恶臭气体中的无机、有机组 分作为其生长繁殖所需要的基质,通过微生物的同化、异化 作用将恶臭污染物氧化成简单的水、二氧化碳等无害或 少害物质。根据污染物进入生物体的形式,依据吸收过程中 传统的双膜理论提出的“吸收 - 生物膜”理论认为,生物法净化气体可分为三个步骤 (1)臭气中的污染物通过扩散由气膜进入液膜 (2)溶解于液膜中的有机物利用浓度差扩散到生物膜,并被微生物捕获和吸收 (3)微生物通过代谢作用将有机污染物分解并转化为无害的二氧化碳、水、硫酸 盐等。恶臭气体中的污染物可以不经历气液传质过程直接扩散至生物 填料或生物膜表面,被生物载体生物膜吸附,进而被微生物降解。

生物除臭根据臭气处理过程中微生物存在形式、填料类 型的不同大致可分为 :生物滤池、生物滴滤、生物洗涤除臭三大类,其各自区别及特点如表 1 所示。

 

生物滤池

生物滴滤

洗涤

 

机理

 

废气经预加湿后,进入生物滤池,流经附着有微生物的生物填料,利用微生物作用实现恶臭气体的净化

 

滤池内填充填料,循环水不断喷洒在填料上,填料表面被微生物形成的生物膜所覆盖,利用微生物作用实现恶臭气体的净化

由填料洗涤器和装有活性污泥的生物反应器构成,利用吸收液洗涤恶臭气体,气体中的恶臭成分一旦溶入水中后,进入生物反应器被微生物分解,实现恶臭气体的净化

生物相

附着态

附着态

悬浮态

液相

固定液相

流动液相或周期性流动液相

流动液相

填料

有机活性填料

无机惰性填料

无机惰性填料

气液接触面积

处理负荷

喷淋方式

预加湿

循环喷淋或间歇喷淋

循环喷淋

微生物营养源

臭气、填料

臭气、外部投加或喷淋水中补充

臭气、外部投加

 

表1   生物除臭技术分类及优缺点

 

 

 

二、生物除臭填料的种类

填料分类

除臭类型

填料名称

填料特点

 

 

有机填料

 

 

生物滤池

 

树皮

表面粗糙多孔,易于微生物附着,能作为营养源;使用一段时间后会矿化压实,床层压降增大

 

木屑

堆积密度小,持水量大,能作为营养源;使用一段时间后矿化压实, 床层压降增大

堆肥/改良土壤

堆积密度大,空隙率低,床层压降大

 

 

 

无机填料

 

 

 

生物滴滤/生物洗涤

炭质填料

比表面积大,堆积密度小,孔隙率高,易于微生物附着

火山岩

较大的比表面积,表面粗糙,适宜微生物生长

陶粒

表面粗糙、孔径较大、适宜微生物生长、堆积密度大

沸石

良好的机械强度,较适宜微生物生长,床层压降较大

塑料或陶瓷做成的各种化工填料(拉西环、鲍尔环、阶梯环、多孔球等)

填料化学性质稳定、堆积密度低、床层压降小,但比表面积小,不易微生物附着、吸附能力差

 

复合填料

 

生物滤池/生物滴滤

钙基复合填料

具有一定的酸碱缓冲能力

陶粒生物质复合填料/树皮塑料球复合填料等

弥补了单一组分填料的缺陷,各类型填料优势互补

生物填料作为微生物载体,气液传质的介质,是生物除臭系统的核心组成部分,其性能直接影响生物除臭系统的处理效果。一种好的生物填料应具备以下条件 :(1)较大的比表面积 ;(2)较高的孔隙率 ;(3)良好的亲水保湿性能 ;(4)具有一定的酸碱缓冲能力 ;(5)一定的机械强度 ;(6)耐酸碱腐蚀、耐老化,使用寿命长 ;(7)廉价易得。

 

表2   生物填料性能对比

随着生物除臭研究及实践的积累,生物除臭填料种类得到不断的扩展,根据填料材质及能否提供营养源大致可分为有机填料、无机填料、有机无机混合填料等三大类,有机或有机无机混合填料在生物除臭系统中既可以作为微生物的载体,同时也可作为微生物营养源,但无机填料则多为惰性填料,仅仅为微生物的附着提供载体。

 

 

 

 

 

三、高效复合填料研究新进展

(一)具有营养缓释功能的复合填料的研发

对于生物过滤中常规有机填料,长期在湿润及微生物活跃的环境下,使得填料腐烂矿化速率较快,填料寿命较短,针对该类填料存在的问题,通过构建营养缓释功能的复合填料,提高填料养分的利用率,延长填料使用寿命,维持生物除臭工艺长期稳定运行。采用低水溶性有机矿粉为填料营养源,以碳酸钙作为 pH 缓冲剂,同时采用网状纤维为骨架制备的具有营养缓释功能的复合填料,其性能较常规的泥炭、树皮类填料在填料比表面积、抗压强度、堆积密度、使用寿命等方面得到明显优化。

(二)具有缓冲功能的复合填料的研发

在生物除臭系统中,对于循环使用的喷淋液随着循环次 数的增加,循环液中酸碱度不断变化,长时间使用会对生物 填料上的微生物生长起到抑制,甚至引起微生物的死亡和生物膜的脱落,因而使用具有 pH 缓冲功能的复合填料对维持除臭系统的长期稳定运行至关重要。采用钙基复合填料生物除臭系统在设计工况条件下,钙基复合填生物除臭系统对 H2S NH3 的去除效率分别达到 99% 85% 以上,循环液的 pH 值稳定在 7 左右,具有较好的缓冲pH 值的能力。

(三)负载功能微生物复合填料的研发

生物除臭系统中只有当微生物达到一定密度后才具有足够的污染物去除能力和效率,在系统开始使用前一般需要进行微生物菌种的接种及扩大培养,往往需要数周甚至更长的时间。 而负载功能微生物复合填料直接将微生物包埋进填料中,可节省驯化和挂膜时间。采用以堆肥为营养源和菌剂载体、多孔珍珠岩和植物纤维为轻质骨架、水泥为胶结材料、CaCO3为pH 缓冲剂,同时接种功能微生物的菌剂制成了一种具有负载功能微生物缓释复合填料,具有较强的抗污染物负荷冲击能力,同时能显著缩短生物处理系统的启动周期。目前该品种填料广泛应用于城镇污水厂生物除臭,适用于传统活性污泥,A2/O、 A/O、SBR、氧化沟等污水处理工艺。

(四)填料表面特性的优化

对于滴滤除臭系统中常规的生物填料如塑料填料、陶粒填料等存在的持液量小、微生物附着难、挂膜时间长等不足, 通过改变填料表面特性,增大其比表面积,提高表面粗糙度或结构形式改造等方法对填料进行优化。

纹翼多面球、改性毛刺球和空心多 面柱等生物滴滤填料,测试表明较常规的塑料填料其比表面 积可达到 200m2/m3,同时缩短了微生物挂膜时间。

(五)复混填料的优化

复混填料就是由几种不同填料,按一定比例和填充方式混合而成,可以弥补单一组分填料的缺陷,充分发挥各填料的优势。

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