生物除臭填料分類與應(yīng)用

隨著城市建設(shè)和居民生活水平的不斷提高，居民投訴惡臭事件近年不斷增加，在此背景下，除臭技術(shù)得到迅速的應(yīng)用和發(fā)展，從采用的水洗法，逐步發(fā)展到酸堿洗凈法、焚燒法、活性炭吸附法、臭氧氧化法、催化劑氧化法、生物除臭法、離子除臭法等。生物除臭因其具有除臭效率高、 投資及運(yùn)行成本低、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于城鎮(zhèn)污水處理廠的惡臭污染治理，而生物填料作為生物除臭系統(tǒng)的核心組成部分，對(duì)生物除臭系統(tǒng)的穩(wěn)定性和除臭效率起到至關(guān)重要的作用。

• 生物除臭技術(shù)

城鎮(zhèn)污水廠生物除臭是利用專門(mén)培養(yǎng)的附著在生物填料表面上的 高效微生物的生物化學(xué)作用，將惡臭氣體中的無(wú)機(jī)、有機(jī)組 分作為其生長(zhǎng)繁殖所需要的基質(zhì)，通過(guò)微生物的同化、異化 作用將惡臭污染物氧化成簡(jiǎn)單的水、二氧化碳等無(wú)害或 少害物質(zhì)。根據(jù)污染物進(jìn)入生物體的形式，依據(jù)吸收過(guò)程中 傳統(tǒng)的雙膜理論提出的“吸收 - 生物膜”理論認(rèn)為，生物法凈化氣體可分為三個(gè)步驟 ：（1）臭氣中的污染物通過(guò)擴(kuò)散由氣膜進(jìn)入液膜 ；（2）溶解于液膜中的有機(jī)物利用濃度差擴(kuò)散到生物膜，并被微生物捕獲和吸收 ；（3）微生物通過(guò)代謝作用將有機(jī)污染物分解并轉(zhuǎn)化為無(wú)害的二氧化碳、水、硫酸 鹽等。惡臭氣體中的污染物可以不經(jīng)歷氣液傳質(zhì)過(guò)程直接擴(kuò)散至生物 填料或生物膜表面，被生物載體生物膜吸附，進(jìn)而被微生物降解。

生物除臭根據(jù)臭氣處理過(guò)程中微生物存在形式、填料類 型的不同大致可分為 ：生物濾池、生物滴濾、生物洗滌除臭三大類，其各自區(qū)別及特點(diǎn)如表 1 所示。

表1   生物除臭技術(shù)分類及優(yōu)缺點(diǎn)

二、生物除臭填料的種類

生物填料作為微生物載體，氣液傳質(zhì)的介質(zhì)，是生物除臭系統(tǒng)的核心組成部分，其性能直接影響生物除臭系統(tǒng)的處理效果。一種好的生物填料應(yīng)具備以下條件 ：（1）較大的比表面積 ；（2）較高的孔隙率 ；（3）良好的親水保濕性能 ；（4）具有一定的酸堿緩沖能力 ；（5）一定的機(jī)械強(qiáng)度 ；（6）耐酸堿腐蝕、耐老化，使用壽命長(zhǎng) ；（7）廉價(jià)易得。

表2   生物填料性能對(duì)比

隨著生物除臭研究及實(shí)踐的積累，生物除臭填料種類得到不斷的擴(kuò)展，根據(jù)填料材質(zhì)及能否提供營(yíng)養(yǎng)源大致可分為有機(jī)填料、無(wú)機(jī)填料、有機(jī)無(wú)機(jī)混合填料等三大類，有機(jī)或有機(jī)無(wú)機(jī)混合填料在生物除臭系統(tǒng)中既可以作為微生物的載體，同時(shí)也可作為微生物營(yíng)養(yǎng)源，但無(wú)機(jī)填料則多為惰性填料，僅僅為微生物的附著提供載體。

三、高效復(fù)合填料研究新進(jìn)展

（一）具有營(yíng)養(yǎng)緩釋功能的復(fù)合填料的研發(fā)

對(duì)于生物過(guò)濾中常規(guī)有機(jī)填料，在濕潤(rùn)及微生物活躍的環(huán)境下，使得填料腐爛礦化速率較快，填料壽命較短，針對(duì)該類填料存在的問(wèn)題，通過(guò)構(gòu)建營(yíng)養(yǎng)緩釋功能的復(fù)合填料，提高填料養(yǎng)分的利用率，延長(zhǎng)填料使用壽命，維持生物除臭工藝穩(wěn)定運(yùn)行。采用低水溶性有機(jī)礦粉為填料營(yíng)養(yǎng)源，以碳酸鈣作為 pH 緩沖劑，同時(shí)采用網(wǎng)狀纖維為骨架制備的具有營(yíng)養(yǎng)緩釋功能的復(fù)合填料，其性能較常規(guī)的泥炭、樹(shù)皮類填料在填料比表面積、抗壓強(qiáng)度、堆積密度、使用壽命等方面得到明顯優(yōu)化。

（二）具有緩沖功能的復(fù)合填料的研發(fā)

在生物除臭系統(tǒng)中，對(duì)于循環(huán)使用的噴淋液隨著循環(huán)次 數(shù)的增加，循環(huán)液中酸堿度不斷變化，長(zhǎng)時(shí)間使用會(huì)對(duì)生物 填料上的微生物生長(zhǎng)起到抑制，甚至引起微生物的死亡和生物膜的脫落，因而使用具有 pH 緩沖功能的復(fù)合填料對(duì)維持除臭系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。采用鈣基復(fù)合填料生物除臭系統(tǒng)在設(shè)計(jì)工況條件下，鈣基復(fù)合填料生物除臭系統(tǒng)對(duì) H2S和 NH3 的去除效率分別達(dá)到 99% 和 85% 以上，循環(huán)液的 pH 值穩(wěn)定在 7 左右，具有較好的緩沖pH 值的能力。

（三）負(fù)載功能微生物復(fù)合填料的研發(fā)

生物除臭系統(tǒng)中只有當(dāng)微生物達(dá)到一定密度后才具有足夠的污染物去除能力和效率，在系統(tǒng)開(kāi)始使用前一般需要進(jìn)行微生物菌種的接種及擴(kuò)大培養(yǎng)，往往需要數(shù)周甚至更長(zhǎng)的時(shí)間。 而負(fù)載功能微生物復(fù)合填料直接將微生物包埋進(jìn)填料中，可節(jié)省馴化和掛膜時(shí)間。采用以堆肥為營(yíng)養(yǎng)源和菌劑載體、多孔珍珠巖和植物纖維為輕質(zhì)骨架、水泥為膠結(jié)材料、CaCO3為pH 緩沖劑，同時(shí)接種功能微生物的菌劑制成了一種具有負(fù)載功能微生物緩釋復(fù)合填料，具有較強(qiáng)的抗污染物負(fù)荷沖擊能力，同時(shí)能顯著縮短生物處理系統(tǒng)的啟動(dòng)周期。目前該品種填料廣泛應(yīng)用于城鎮(zhèn)污水廠生物除臭，適用于傳統(tǒng)活性污泥，A₂/O、 A/O、SBR、氧化溝等污水處理工藝。

（四）填料表面特性的優(yōu)化

對(duì)于滴濾除臭系統(tǒng)中常規(guī)的生物填料如塑料填料、陶粒填料等存在的持液量小、微生物附著難、掛膜時(shí)間長(zhǎng)等不足， 通過(guò)改變填料表面特性，增大其比表面積，提高表面粗糙度或結(jié)構(gòu)形式改造等方法對(duì)填料進(jìn)行優(yōu)化。

紋翼多面球、改性毛刺球和空心多 面柱等生物滴濾填料，測(cè)試表明較常規(guī)的塑料填料其比表面 積可達(dá)到 200m2/m3，同時(shí)縮短了微生物掛膜時(shí)間。

（五）復(fù)混填料的優(yōu)化

復(fù)混填料就是由幾種不同填料，按一定比例和填充方式混合而成，可以彌補(bǔ)單一組分填料的缺陷，充分發(fā)揮各填料的優(yōu)勢(shì)。

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