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污水处理厂气态污染物的生物净化技术
作者:管理员    发布于:2016-11-24 09:00:04    文字:【】【】【

  北京市城市排水监测总站的可行性,表明生物法净化废气具有费用低、效率篼、二次污染少等特点以及广阔的应用前景。

  污水处理已成为各国解决环境问题的重中之重各种大、中、小型污水处理厂或设备在城市和工业区应运而生,随之也带来污水处理过程所产生的气态污染物(挥发性有机物以及硫化氢、氨等恶臭物质)的二次污染问题。此污染因污水厂的特殊性而具有成分复杂多变、有毒有害、动态负荷显著以及排污持续、近人群等特点,已被列人工业废气污染的一大方面。

  一些发达国家已经在立法、研究、污染治理等方面走在了前面,其中德国、日本成果为显著。活性炭吸附、光催化、催化氧化、焚烧和生物处理等方法被广泛研究,以处理空气中的挥发性有机物和臭味物质w.其中生物净化技术利用微生物降解或转化气态污染物,特别是低浓度的生物降解物质,具有净化效果好、投资及运行费用低、较少二次污染、易于管理等优点3)。将生物净化法应用到污水处理厂的气态污染控制正是一种经济篼效的实际应用。因此有必要介绍这一方法,并针对污水厂的特点进行讨论。

  1生物净化气态污染物的原理生物净化气态污染物基本是由三个阶段构成:(1)含硫的化合物、硫醇、硫醚类。(2)含氮的化合物胺类、吲哚类。(3)卤素及衍生物,如卤代烃等。(4)烃类。(5)含氧的有机物,如醇、酚、醛、酮、酸、酯等。如同污水的生物处理一样,特定的污染成分都有其特定的适宜处理的微生物群落,自养菌和异氧菌通过各自的氧化、还原、消化、反消化等方式来获得其所需的营养和能量。在适宜的介质、温度、湿度、酸碱度、氧、营养物质的条件下,起净化作用的多种微生物能够共同繁殖,达到一种装置同时处理多种气态污染物的目的。

  2生物净化气态污染物的工艺与应用根据微生物的存在形式,可将废气生物处理分为生物过滤法(固着态)和生物吸收法(悬浮态)两种方法。生物过滤法是微生物附着在固体介质上,废气以一定的速度通过介质构成的固定床层时被微生物吸收降解。典型的形式有土壤法、填充塔法、堆肥发酵法。生物吸收法是将富含微生物的活性污泥与含有营养物质的水液作为悬浮液(吸收溶液),将污染物吸收其中,然后对悬浮液进行微生物处理。典型的形式有喷淋塔法、曝气法。生物滴滤池法同时具有固着态和悬浮态的性质。

  2.1生物过滤法由可见,废气先经过预处理,如去除颗粒物和调温调湿,然后经过气体分布器(或多孔装置)进入生物过滤器。生物过滤器中的滤床采用生物活性的介质,一般为天然有机材料,如泥土、泥煤、木屑、谷壳等。生物滴滤法则采用活性碳、塑料等无机物。填料均具有较好的通气性和适度的持水能力,且具有缓冲性,构成了适合各种微生物生长的良好环境。当废气通过。5~lm厚的滤床时,介质及其中的微生物将其吸附、吸收、降解。微生物所需的营养物质可从介质或外加得到。经多年研究与实践证实,生物过滤法具有空床停留时间短,表面负荷、质量负荷适宜,去除效率不低于90的优点w.并且,去除率的提高可由气体流量、入口气体浓度直接控制,应用简单,非常适宜处理气量大、浓度低的废气。

  净化排气2.1.1土壤生物处理法土壤生物过滤装置可以采用床型过滤器,气体由风机送入,经过一定级配的布气系统再通过扩散层均分布,扩散层上部由砂土混合物组成,下部由粗、细石子组成,气体由扩散层进入土壤层。见。

  土壤生物处理法脱臭装置示意图土壤层所采用的介质为地表沃土特别是腐植土,必要时需要改良,使土壤形成具有吸附作用的胶状颗粒,增加床层的通气性。据监测,从床层表层到500mm的土层中大量存在细菌、防线菌、霉菌、原生动物、藻类及其它微生物,每克土壤中可达数亿个,其中藻类能够助长细菌繁殖,细菌又是原生动物的饲料,这些微生物构成了一个稳定的生物群落系统,具有较强的分解污染物的能力。土壤微生物降解速度与有机物浓度成正比,超过一定浓度后降解速度与浓度无关。土壤的有效厚度不要小于500mm;温度可在5―35X:,佳为25~35t:;湿度50~70;PH值7~8.废气通过速度以。l~lm/min为宜。土壤系统使用一年后会发生酸化,应及时加入石灰,调整pH值。

  喷淋吸收塔法设备示意图生物吸收法中,气相阻力较大可用喷淋法,若液相阻力较大时可用曝气法。

  曝气法与污水处理厂的生物曝气类似,只是用废气替代空气注人活性污泥池,设备通常是曝气管,风速为0.1~lmm/s.实验证明,连续向曝气池通人废气,三天左右活性污泥可被驯化。日本某污水处理厂用含有废气的空气作为曝气空气送人曝气池,同时进行废水、废气的处理,其效率达到了99. 2.3生物滴滤池生物滴滤池与生物滤池相似,但所用载体不再是土壤、木屑、泥煤,而是采用粗碎石、塑料颗粒、陶瓷、碳素纤维等,并且主要的区别是在填料的上方喷淋循环液,运行前期,循环水中只有微生物,但运转后不久,填料上就可附着一层几毫米厚的生物膜,循环水不但提供了液相,而且可以加人pH调节剂或营养盐,见。

  臭装置,它可以根据具体的污染物情况选择不同的处理方法与流程,使处理效果和处理量达到佳状态。此种方法还需要进一步开发。

  由于填料多采用立体多面结构,填料的比表面积大大提高,一般为100~300m2/m3,显著加大了气相与液相的接触面积,提高了传质效率;同时,气体通过空间加大,减小了设备压降,降低了运行成本;并且减少了由于生物膜疏松引起的空间堵塞的几率。影响生物滴滤池的主要因素有:填料的填充篼度、人口气体浓度、气体流量、循环液喷淋量、温度、pH值。与传统的生物滤池相比,生物滴滤池的反应条件易于控制;单位体积填料中微生物浓度高,更适合于茜代烃、含硫、含氮等在降解过程中产酸、产能的气态污染物处理;以及篼负荷的废气处理。

  2.4多级生物喷淋(滴滤)反应器由于生物滴滤法与生物吸收法各有各的优点,所以合理地将两种方法的优点相结合,可以有效地解决废气处理过程中有害物质成分复杂、反应器耐冲击负荷过小、反应过程酸碱失衡、处理能力低等难题。德国开发的二级喷淋(洗涤)脱臭设备就是将废气进行二次喷淋的装置。是类似的二级喷淋滴滤脱3污水处理厂生物净化气态污染物的解决方案污水处理厂的气态污染物主要以含硫、含氮、含氧的有机或无机废气为主,并且分布于污水处理的全过程,其中,因曝气过程需充人并排出大量气体;压泥过程污泥被挤压排气,并与空气直接接触加快气体挥发,使得曝气池和压泥车间成为污水厂废气的主要发生源。以水气比为1:6的曝气池为例,如果是处理量为1000000m3/日的污水处理厂,则需空气量为6000000m3/日,而如此大量的气体源源不断地排人大气,形成巨大的气溶胶,在处理厂及周边难以消散,此气溶胶夹带的大量污染物势必对环境造成新的污染,对居民生活产生不利影响。而压泥车间的高浓度臭气一直是威胁工作人员健康与安全的主要问题。要解决这些问题,必须从两方面考虑,一是气体的收集与运行:二是气体的处理方法与投入。

  气体的收集可以采用多种形式,如在曝气池上加盖集气罩,利用风机或将曝气池封闭利用曝气压力将气体从管道送入降解设备。对于无法封闭的设施如压泥车间,可用抽风机将气体抽出收集。

  气体处理可根据污水处理厂的实际选择不同的方案。小型污水处理厂可将气体收集后集中处理,可采用生物滴滤设备,也可将废气直接与空气混合通入曝气池,采用多级喷淋(滴滤)器也是可行的。大型污水处理厂因其设施分散、占地面积大,可以分散处理。曝气池因其气量大、污染浓度适中,可同时采用生物吸收法中的曝气法与生物过滤法中的土壤法或堆肥法。土壤法可利用污水厂内大量闲置的空地、原有绿化带进行设计铺设,并在土层上种植优质草皮,一举两得。堆肥法可直接利用污泥改良作为堆肥,因其高效率的特点,可根据处理厂实际需要规划设施。压泥车间因其污染物浓度高、气体发生集中,可采用生物吸收法,如生物吸收塔法、堆肥法;更可以采用生物滴滤塔将气态污染物吸收于喷淋液中,再将吸收液直接回流至处理厂的活性污泥池,按照正常污水处理。而大型的多级喷淋(滴滤)器在大型污水厂更有其用武之地。

  4生物净化气态污染物及其在污水处理厂的应用现状与展望生物净化气态污染物的记载可追溯到50年代,早主要应用于空气除臭。60年代开始,许多发达国家对此开展了广泛研究,美、日、德等国取得了显著成就。80年代,发达国家已将生物净化气态污染物的技术广泛应用于冶金、炼油、化工、畜牧、污水处理厂等工业生产。迄今,在德国和荷兰有500多座大规模的废气生物过滤装置,生物过滤反应器的面积一般在10~2000m3之间,废气处理量1000~150000m3/h.我国自90年代起开始这方面的研究,一切处于起步阶段,自有技术的应用就更少。在污水处理厂治理废气污染方面,日本、德国一直走在前列。在日本,很多污水厂都有自己的废气处理系统,他们大量应用堆肥法、土壤法,并利用土壤法占地面积大的特点铺设草坪,进一步美化了环境。德国早在1959年就在一个污水处理厂建立了填充土壤的生物过滤床,用于控制污水输送管散发的臭味。而且德国在生物处理废气的反应动力学、填料优选、设备工艺、负荷研究等方面都取得了很多成果。

  随着经济的发展和人民生活水平的提高,气态污染物对环境的影响必将受到国家的重视。化工、采矿、冶金、炼油、畜禽、垃圾等具有挥发、散发有机、有毒、臭味的工业生产所产生的气态污染物已成为环境污染的主要因素。未雨绸缪,先行一步,将国内外的研究成果应用到实际中,从污水处理厂的无害化出发,加强废气处理设备及技术的研究,开发出适合污水厂的治理系统(包括单级多级装置、布水布气系统、数据采集与自动化控制系统、滤床、填料、菌种的研究以及设备小型化),为实现生物吸收及过滤产品的成套化、系统化、标准化做出贡献,必将有力地推动我国大气污染的控制与治理。可持续发展战略要求必须做好环保工作,展望未来,这一领域将会有巨大的市场和美好的前景。

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