西原環(huán)保工程（上海）有限公司 馮潤

隨著人們生活質(zhì)量的不斷提升，對生物法除臭技術(shù)的深入研究也隨之成為環(huán)保行業(yè)研究的新方向[1]。以微生物培養(yǎng)為基礎(chǔ)的環(huán)保技術(shù)越來越被重視，被應(yīng)用于農(nóng)場動(dòng)物糞便臭氣處理[2]，食品廠臭氣處理[3]，污水處理廠惡臭處理[4]，農(nóng)村堆肥惡臭處理[5]等各個(gè)場景。因此，基于以培養(yǎng)微生物菌群為手段去除惡臭氣體中的H2S研究是很有必要的。同一時(shí)期應(yīng)用在污水處理廠的其他技術(shù)如化學(xué)吸收、離子除臭、活性炭吸附等技術(shù)因?yàn)槌粜实?、耗能高、運(yùn)行復(fù)雜等缺點(diǎn)，正逐漸被代替。這時(shí)，去除惡臭微生物菌群就能一展身手，微生物菌群去除城市運(yùn)轉(zhuǎn)過程中污水處理廠處理生活污水所產(chǎn)生的臭氣成為一種發(fā)展的新趨勢。

在一些污水處理廠散發(fā)的臭氣不能及時(shí)有效處理時(shí)，臭氣就會很快擴(kuò)散到周邊地區(qū)，從而影響居民們的日常生活。為此通過長期觀測某污水處理廠的除臭設(shè)備在處理臭氣前后的硫化氫（H2S）濃度，分析了生物滴濾塔去除H2S的單位負(fù)荷，溫度季節(jié)對H2S去除效果的影響，噴淋循環(huán)水水質(zhì)情況，以及改變處理風(fēng)量對生物滴濾除臭塔去除H2S能力的影響。據(jù)此為生物法高效去除H2S做出有效的檢測結(jié)果和參考數(shù)據(jù)。

一、實(shí)驗(yàn)方法

在該實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)主體為某污水處理廠一生物滴濾除臭塔，塔體規(guī)格為長8m*寬4.5m*高3.3m。該生物滴濾除臭塔進(jìn)口風(fēng)量為26000m3/h，氣體經(jīng)過填料的停留時(shí)間（EBRT）為20s，所用除臭填料為竹炭，粒徑范圍為5-15mm，比表面積為344m2/g。污水處理廠臭氣源產(chǎn)生的惡臭氣體經(jīng)過集氣管道收集至生物滴濾除臭塔，塔內(nèi)噴淋循環(huán)液與惡臭氣體內(nèi)的H2S接觸并溶解在水中，生活在竹炭內(nèi)的硫化細(xì)菌將H2S捕捉進(jìn)行新陳代謝，H2S經(jīng)過一系列生化反應(yīng)后，變成SO42-隨噴淋液排出，從而達(dá)到去除H2S的目的。該生物滴濾除臭塔的運(yùn)行情況為：以6h為一次連續(xù)噴淋周期，定時(shí)排出一部分噴淋循環(huán)水和補(bǔ)水。在不同工況下利用抽氣筒和H2S檢知管檢測生物滴濾塔進(jìn)口和出口H2S氣體濃度，改變的條件變量分別為噴淋流量、環(huán)境溫度和進(jìn)氣風(fēng)量。其工藝流程圖如圖1所示。

圖1 除臭工藝流程圖

在穩(wěn)定的工況下檢測生物滴濾除臭塔進(jìn)出口H2S濃度，并探討不同工況條件下去除H2S的影響因素，同時(shí)探究出噴淋循環(huán)水水質(zhì)在去除H2S的過程中的規(guī)律。為了清楚量化生物滴濾塔去除H2S的能力，引入單位去除負(fù)荷概念。其定義為：生物滴濾塔內(nèi)，單位竹炭填料在單位時(shí)間內(nèi)去除H2S質(zhì)量的大小，單位為g/（m3·h）。以下為竹炭去除H2S的單位去除負(fù)荷計(jì)算公式：

C0—生物滴濾塔進(jìn)口H2S濃度，ppm；

C1—生物滴濾塔出口H2S濃度，ppm；

M—H2S相對分子質(zhì)量，為34g/mol；

22.4—?dú)怏w的摩爾體積，l/mol；

m—檢測并計(jì)算出去除H2S的質(zhì)量，kg/m3；

Q—生物滴濾塔處理風(fēng)量值，為26000m3/h；

V—生物滴濾塔內(nèi)竹炭填料體積，為144m3；

τ—竹炭填料對H2S的單位去除負(fù)荷，g/（m3·h）。

調(diào)節(jié)進(jìn)風(fēng)量改變氣體在竹炭內(nèi)的停留時(shí)間，以探究其對去除H2S的影響。改變的風(fēng)量值如表1所示。

表1 處理風(fēng)量與空塔流速和停留時(shí)間關(guān)系對應(yīng)表

實(shí)驗(yàn)過程中長時(shí)間觀測除臭設(shè)備的運(yùn)行工況，檢測并記錄對應(yīng)的循環(huán)噴淋水水質(zhì)，檢測的水質(zhì)指標(biāo)包括溶解性總固體（TDS）、氧化還原電位（ORP）和酸堿度（pH）。

二、實(shí)驗(yàn)檢測儀表及器材

本實(shí)驗(yàn)使用的主要器材有H2S氣體檢支管、抽氣筒、風(fēng)速儀、便攜式TDS檢測計(jì)、便攜式pH計(jì)、便攜式ORP檢測計(jì)等。

三、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及數(shù)據(jù)分析

（一）噴淋流量對H2S去除效果的影響

圖2中三種工況分別為噴淋流量為28m3/h、40m3/h和52 m3/h時(shí)，除臭塔進(jìn)口濃度與單位負(fù)荷的關(guān)系圖。能夠明顯看出，在同一進(jìn)口濃度下，噴淋流量越大，對應(yīng)的單位負(fù)荷越大，去除H2S的質(zhì)量也越多。

圖2 噴淋流量對H2S去除效果散點(diǎn)圖

（二）季節(jié)溫度對去除效果的影響

在長期不間斷的觀察中，季節(jié)溫度的顯著變化可分為9月份的26～30℃和10月份的21～27℃兩個(gè)溫度段。下圖3為這兩個(gè)月的去除效果對比圖：

圖3 季節(jié)溫度對去除效果對比散點(diǎn)圖

不同季節(jié)影響著對應(yīng)的除臭溫度不一樣，除臭效果也各異。夏天除臭溫度在30℃左右，據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道，硫化細(xì)菌的最佳生存環(huán)境也是在25～35℃。實(shí)驗(yàn)過程中循環(huán)噴淋水的最高溫度在30℃，而循環(huán)水體的溫度就是硫化細(xì)菌生存的環(huán)境溫度，該時(shí)間段內(nèi)硫化細(xì)菌對H2S的去除效果最好。因此建議最佳噴淋循環(huán)水的溫度在30℃左右。

（三）改變停留時(shí)間對去除H2S能力的影響

在不同處理風(fēng)量工況下，由上圖4可看出，在同一進(jìn)口H2S濃度下，處理風(fēng)量越大，竹炭層內(nèi)去除H2S的平均單位負(fù)荷越高；在進(jìn)風(fēng)量不變的情況下，進(jìn)口H2S濃度越高，H2S去除負(fù)荷值也越高。

圖4 不同處理風(fēng)量下進(jìn)口H2S濃度與單位去除負(fù)荷關(guān)系散點(diǎn)圖

當(dāng)處理風(fēng)量分別為26000m3/h和35000m3/h時(shí)，去除負(fù)荷值的范圍隨進(jìn)口濃度升高而增大。這可能是由于處理風(fēng)量越大，塔內(nèi)氣液兩相流動(dòng)紊亂導(dǎo)致湍流度增加，由溫度、水質(zhì)、濃度波動(dòng)等條件的微小改變可能導(dǎo)致微生物新陳代謝波動(dòng)影響增大，從而進(jìn)一步影響去除負(fù)荷值的范圍。

（四）噴淋循環(huán)水水質(zhì)監(jiān)測

循環(huán)噴淋水水質(zhì)的好壞也直接影響硫化細(xì)菌的生存環(huán)境，本實(shí)驗(yàn)水質(zhì)檢測的三個(gè)項(xiàng)目分別為pH、ORP和TDS。從長期水質(zhì)檢測數(shù)據(jù)可以看出，該三項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)相互關(guān)聯(lián)，pH值越小，ORP和TDS值越大。下圖6為所有水質(zhì)檢測數(shù)據(jù)中pH、ORP、TDS的3D散點(diǎn)圖及兩兩各自映射的背景散點(diǎn)圖：

從圖5映射圖中可以看出，pH、ORP、TDS三者之間兩兩之間的映射圖各自滿足一定的曲線關(guān)系。

圖5 循環(huán)噴淋水中TDS、pH、ORP的3D散點(diǎn)及映射圖

在該實(shí)驗(yàn)中，循環(huán)噴淋水的pH值正常范圍在0.6～1.6，TDS值的范圍在5×104～1.2×105mg/l，ORP值在200～530mV。隨著排水周期延長，循環(huán)噴淋水的含鹽量累計(jì)增加，pH值降低，氧化還原電位也會升高。循環(huán)噴淋水pH值在0.8～1.2之間，含鹽量在4×104～6×104mg/l范圍內(nèi)。

四、總結(jié)

通過以上實(shí)驗(yàn)分析，得出以下幾點(diǎn)結(jié)論：

（1）隨著噴淋流量的增大，生物滴濾塔內(nèi)的氣液傳質(zhì)效率升高，從而提高了竹炭的單位去除負(fù)荷；

（2）除臭效果隨季節(jié)溫度呈周期性變化，夏季除臭效果比冬季好；

（3）隨著硫化細(xì)菌活性增強(qiáng)，微生物新陳代謝速率加快，噴淋循環(huán)水水質(zhì)變酸，氧化還原電位越高，水中含鹽量也越高。