蔣 偉 楊 旭 王 濤 王翼鵬 陳海琦

（1、宇星科技發(fā)展（深圳）有限公司，廣東 深圳 518057 2、University of California, Santa Barbara）

1 概述

污泥干化脫水過(guò)程中會(huì)釋放大量的惡臭污染物到周?chē)諝庵行纬蓯撼魵怏w，惡臭氣體中的污染物對(duì)周?chē)h(huán)境質(zhì)量、人體健康和經(jīng)濟(jì)建設(shè)活動(dòng)具有嚴(yán)重危害。首先，大部分惡臭污染物毒性閾值低或嗅覺(jué)閾值低，容易使人產(chǎn)生不舒適的感覺(jué)和中毒現(xiàn)象[1]。其次，惡臭污染物排入到大氣中后，在光或大氣中一些顆粒物的作用下，與其它物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，從而導(dǎo)致酸雨、灰霾和光化學(xué)煙霧等環(huán)境問(wèn)題[1]。操作人員長(zhǎng)期在產(chǎn)生臭氣的環(huán)境下工作，對(duì)身體危害比較大，易引起頭痛、頭暈、呼吸道不適等，因此需要對(duì)惡臭氣體進(jìn)行治理，改善環(huán)境治理。

惡臭氣體凈化技術(shù)有很多種，按照去除機(jī)理可以分為生物法、吸附法、化學(xué)洗滌法和低溫等離子法等[1，2]。在這些技術(shù)中，生物法除臭技術(shù)具有運(yùn)行成本低、除臭效果好、無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)，受到廣泛關(guān)注[3]。因此，生物法除臭技術(shù)在污泥干化脫水過(guò)程中臭氣治理上的應(yīng)用具有重要意義。

2 原理及參數(shù)設(shè)計(jì)

2.1 化學(xué)洗滌原理及堿洗塔設(shè)計(jì)參數(shù)

以化學(xué)藥劑為吸收劑，通過(guò)洗滌吸收裝置使排氣中的有害成分被化學(xué)藥劑吸收，從而達(dá)到凈化目的的處理方法。這種處理方法可以單獨(dú)使用，也可以根據(jù)有害成分的特性，采用不同的吸收劑以?xún)杉?jí)串聯(lián)形式使用。此外，化學(xué)吸收法還可作為一種前處理措施與其他處理方法組合使用。根據(jù)氣體和化學(xué)清洗液的相對(duì)流向不同，可分為逆流式、順流式、錯(cuò)流式。其結(jié)構(gòu)通常由塔體、填料、除霧器、循環(huán)噴淋系統(tǒng)等組成。

2.1.1 噴淋塔體

化學(xué)洗滌塔采用立式填料塔，逆流式設(shè)計(jì)，采用耐腐蝕的玻璃鋼材料。

每個(gè)塔內(nèi)配有循環(huán)噴淋系統(tǒng)，循環(huán)噴淋系統(tǒng)包括循環(huán)泵、噴嘴、支撐件、循環(huán)管道等。項(xiàng)目選擇進(jìn)口無(wú)堵塞噴嘴，通過(guò)均勻布置噴嘴，保證氣液接觸的均勻性，噴頭所噴的水能覆蓋整個(gè)塔體，噴灑角度可達(dá)120 度，塔底設(shè)有排水系統(tǒng)，見(jiàn)圖1。

圖1 噴嘴安裝布置大樣圖

2.1.2 填料

填料是材質(zhì)為PVC 的多面空心球，具有較大的比表面積。大的潤(rùn)濕面積和氣液傳質(zhì)比表面積，更有利于氣液反應(yīng)，大大增加吸收效率。

2.1.3 除霧器

除霧器安裝在堿洗塔的出口，分離處理后氣體中的霧滴。除霧器具有良好的結(jié)構(gòu)構(gòu)造，滿足良好的分離能力。

2.1.4 堿洗塔設(shè)計(jì)參數(shù)

本項(xiàng)目堿洗塔的詳細(xì)設(shè)計(jì)參數(shù)如表1 所示。

表1 堿洗塔詳細(xì)設(shè)計(jì)參數(shù)表

2.2 生物除臭原理及生物濾池設(shè)計(jì)參數(shù)

生物濾池除臭工藝是一種安全可靠的處理方法，其原理是臭氣經(jīng)系統(tǒng)收集后集中送到生物濾池除臭裝置處理。臭氣通過(guò)濕潤(rùn)、多孔和充滿活性的微生物濾層，利用微生物細(xì)胞對(duì)惡臭物質(zhì)進(jìn)行吸附、吸收和降解。微生物細(xì)胞具有個(gè)體小、表面積大、吸附性強(qiáng)、代謝類(lèi)型多樣等特點(diǎn)。惡臭物質(zhì)被吸附后分解成CO2、H2O、SO42-、NO3-等無(wú)毒無(wú)害的簡(jiǎn)單無(wú)機(jī)物。

影響惡臭氣體降解效率的因素有多種，如填料、pH、溫度、生物菌種等多方面因素，現(xiàn)就影響因素做以下分析。

2.2.1 填料

填料層是生物除臭的核心部分，填料作為微生物生長(zhǎng)繁殖的載體，對(duì)微生物的繁殖速率有重要影響，理想的填料應(yīng)同時(shí)具有以下功能：較大的比表面積、良好的機(jī)械強(qiáng)度、優(yōu)良的氣體傳質(zhì)效率和保水能力以及較長(zhǎng)的使用壽命、不易堵塞等。本項(xiàng)目生物填料采用火山巖和竹炭組合填料。

2.2.2 pH

酸堿度是影響生物降解效率的重要因素，當(dāng)微生物處在較適宜的pH 范圍內(nèi)，微生物的活性較高，本項(xiàng)目控制pH 在7 左右，保證惡臭物質(zhì)的降解效率最高。

2.2.3 溫度

溫度是影響微生物活性的重要因素，在惡臭氣體的降解過(guò)程中，為保證微生物在最佳工作環(huán)境溫度（為20～40℃）下產(chǎn)生最大臭氣處理負(fù)荷，本項(xiàng)目在除臭系統(tǒng)預(yù)洗段、生物降解段設(shè)置熱量補(bǔ)償器，安裝在循環(huán)液池內(nèi)，循環(huán)水在流動(dòng)狀態(tài)下給惡臭氣體和填料傳熱，保持濾池內(nèi)溫度維持在微生物正常生長(zhǎng)溫度15～40℃范圍內(nèi)，以保證微生物的正常工作。

2.2.4 生物菌種

用于臭氣處理的微生物為生物濾池除臭系統(tǒng)的核心部分，微生物的活性直接決定了除臭效果，必須掌握了解相關(guān)微生物菌種分析技術(shù)和研究設(shè)備才能根據(jù)臭氣成分培育出相應(yīng)的菌種對(duì)惡臭物質(zhì)進(jìn)行吸附降解，否則難以保證除臭效果。

2.2.5 填料停留時(shí)間

填料停留時(shí)間是影響除臭效果的主要因素。填料停留時(shí)間不足將影響處理效果，填料停留時(shí)間過(guò)久又會(huì)使填料成本和設(shè)備成本增加，導(dǎo)致整個(gè)項(xiàng)目首次投資成本增加。本項(xiàng)目綜合考慮環(huán)保達(dá)標(biāo)排放要求以及設(shè)備投資運(yùn)行成本，填料停留時(shí)間定為20s。

2.2.6 生物濾池設(shè)計(jì)參數(shù)

本項(xiàng)目生物濾池的詳細(xì)設(shè)計(jì)參數(shù)如表2 所示。

表2 生物濾池詳細(xì)設(shè)計(jì)參數(shù)表

3 工藝流程

污泥干化廠房的臭氣被離心風(fēng)機(jī)輸送至洗滌塔，在洗滌塔中噴淋氫氧化鈉堿性藥劑。利用氫氧化鈉溶液更容易吸收臭氣中殘留粉塵以及去除以H2S 為主的酸性氣體，同時(shí)可提高廢氣濕度利于生物濾池中微生物的生長(zhǎng)馴化。經(jīng)過(guò)洗滌塔處理后的臭氣，進(jìn)入生物濾池進(jìn)一步處理，利用濾層中微生物對(duì)廢氣中的污染物質(zhì)進(jìn)行吸附、吸收和降解，將廢氣中的污染物轉(zhuǎn)化為無(wú)毒無(wú)害物質(zhì)，凈化后的尾氣經(jīng)過(guò)20m 排氣筒達(dá)標(biāo)排放，見(jiàn)圖2。

圖2 堿洗+生物濾池處理工藝流程圖

4 項(xiàng)目應(yīng)用實(shí)例

項(xiàng)目日處理脫水污泥200 噸（含水率80%），年處理脫水污泥6.6 萬(wàn)噸。項(xiàng)目建兩條污泥干化生產(chǎn)線，每條干化生產(chǎn)線日處理能力為100t/d。在污泥干化過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生惡臭氣體，經(jīng)收集后臭氣總風(fēng)量為50000m3/h，溫度在20～40℃范圍，臭氣治理工藝為化學(xué)吸收+生物濾池除臭，經(jīng)除臭設(shè)備處理后的氣體濃度符合GB14554-93《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》和GB 18918-2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》廢氣排放二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求，見(jiàn)表3。

5 治理效果分析

本項(xiàng)目系統(tǒng)建成運(yùn)行后，通過(guò)第三方檢測(cè)，從煙囪取樣檢測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)看達(dá)標(biāo)情況良好，各分項(xiàng)指標(biāo)遠(yuǎn)低于國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)要求，具體檢測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)表4。

表4 除臭設(shè)備運(yùn)行檢測(cè)結(jié)果

6 結(jié)論

生物法除臭技術(shù)具有運(yùn)行成本低、除臭效果好、無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)，在污泥干化脫水過(guò)程中臭氣治理上具有良好的應(yīng)用效果和推廣價(jià)值。

我國(guó)現(xiàn)有的生物濾池除臭技術(shù)仍不夠完善，除臭效率相對(duì)較低，與國(guó)外技術(shù)相比，在生物除臭機(jī)理研究以及工程上的應(yīng)用方面還有很大的進(jìn)步空間，后期將繼續(xù)作為重點(diǎn)研究。