生物填料塔脫除H2S的現場試驗
麥穗海1，李菊1，白海梅1，朱惟猛1，蔡偉娜1，吳志超2，羌寧2，陳紹偉2
(1.上海市水務局，上海200040；2.同濟大學污染控制與資源化研究國家重點實驗室，上海200092)
摘 要：在泵站內采用生物法脫除H2S惡臭的試驗結果表明：①以復合填料為核心的生物脫臭方法在技術上是完全可行的；②在一定條件下提高GRT、運行溫度和噴淋量有利于獲得更高、更穩定的H2S去除率。
關鍵詞：生物法；惡臭；H2S?
中圖分類號：X512
文獻標識碼：C
文章編號：1000-4602(2002)02-0049-04
硫化氫(H2S)是生活污水收集和處理系統中最普遍和常見的惡臭氣體。Nagaharu Okuno［1］對污水廠濃縮池進行了生物脫臭研究，在停留時間為48s、進氣H2S濃度穩定在10mg/L左右時，泥炭過濾裝置對H2S的去除率接近100%。Koe［2］采用活性炭洗 滌器對污水廠的惡臭進行了處理，其對H2S的去除率為95%左右，臭味去除率為60%～70%。Koe［3］還在實驗室進行了固定膜生物洗滌器的脫臭研究(進氣H2S濃度為5～100mg/L)，當氣體停留時間＞5s時對H2S的去除率可以達到99%；當氣體停留時間為3s時對H2S的去除率也可達到78%。郭靜［4］、王玉亭［5］、黃兵［6］等也分別在實驗室內對生物法脫除H2S惡臭進行了研究，但國內尚無針對城市污水收集處理系統H2S惡臭進行現場試驗研究的報道。?
1 試驗內容和方法
試驗在上海合流污水一期工程某泵站進行，裝置如圖1所示。?
惡臭源頭為泵房的進水井，惡臭氣體經過流量計從上部進入生物脫臭裝置(生物脫臭裝置分為6段，分別為進口段、第1段、第2段、第3段、第4段和出口段，每段高度均為27cm，其內徑為10cm)，噴淋水同樣由上部進入生物塔，瀝濾下來的循環液依靠重力流入循環槽，然后經循環泵提升又由高位槽分配重新進入生物脫臭塔。第1段到第4段放置復合填料用于生長微生物，填料以同心圓的卷狀形式進行填充，每段填料高度為16cm，質量為121g。試驗中H2S用氫氧化鎘—聚乙烯醇磷酸銨吸收，采用亞甲基藍比色法進行測定。?
2 結果和分析
2.1 馴化階段
種泥取自上海曲陽污水廠的曝氣池，每天投加少量硫化鈉連續曝氣半個月，然后通過噴淋水循環進入生物脫臭塔。塔內微生物的培養馴化歷時16d，進氣流量為1.2m3/h，循環液噴 淋量為3.0L/h。圖2是隨停留時間的延長生物塔出口處H2S濃度的變化，圖3是對H2S的去除情況。
馴化階段進氣的H2S最低濃度為1.4mg/L，最高達69.5mg/L。最初2d復合填料自身所具備的一定吸附性能使生物塔表現出較好的去除H2S的能力。到第3天由于吸附能力趨向飽和，而微生物剛處于掛膜階段，此時對H2S的去除率顯著下降，可以認為其后生物塔對H2S的去除將完全依賴于微生物的作用。
對第2、3段填料而言，復合填料吸附能力的耗竭比第1段要晚，但微生物的作用(由于噴淋液的循環)在第1段就已發生，即在復合填料吸附能力還沒有耗竭時微生物作用已得到有效提高，對H2S的去除能力也恢復得相對快一些。到馴化的第6天，第2、3段出口處對H2S的去除率達94%和96%。
從馴化階段生物塔對H2S的去除情況還可以發現，由于選用了具有一定吸附能力的復合填料作為生物載體，除了吸附能力耗竭時(第3天)的H2S去除率為64.9%外，其余均不低于80%(第3段出口處測定值)。
2.2 正常運行階段
在正常運行階段考察了循環液噴淋量、氣體流量、停留時間、溫度對H2S去除效果的影響。
?、傺h液噴淋量?
循環液不僅對水溶性的惡臭成分起溶解吸收作用，而且為微生物的正常生理活動提供了必不可少的水分，同時也可將代謝產物及時排除，避免其在填料中的累積。若噴淋量過少，不僅水溶性惡臭成分難以及時進入液相被微生物降解，而且下部填料容易干燥，會影響整體脫臭效率，代謝產物也不易排出生物塔。反之，當循環液噴淋量過多時也會影響傳質效率，氣體穿過阻力增大，還可能造成局部厭氧而影響脫臭效率，故對循環液的噴淋量進行有效控制是保證脫臭效率的關鍵因素之一。循環液在不同噴淋量下的脫臭效率見表1。
由表1可見，在惡臭氣體流量為1.6m3/h、噴淋量為2.0L/h時，第1～4段對H2S去除率 的平均值分別為85.32%、91.79%、46.41%和33.96%，相應的出口H2S濃度分別為1.49、0.08、0.04和0.03mg/L；而當噴淋量為1.0L/h時，第1～4段對H2S去除率的平均值分別為78.51%、93.24%、50.53%和30.38%，相 應的出口H2S濃度分別為2.48、0.16、0.08和0.05mg/L。當氣體停留時間(GRT)短時，噴淋量的增加可以提高對H2S的去除率(如第1段填料)，而當GRT足夠長時噴淋量的增加對H2S的去除基本沒有影響(第4段填料的出口)。
?、?GRT
在常溫、正常運行條件下考察了GRT對H2S去除效果的影響，試驗結果見表2。
對于工況1、2而言，只要溫度適宜、GRT達到8.4s，對H2S的去除率可以達到最佳。 ?
?、圻M氣流量?
對同一生物塔而言，提高進氣流量意味著惡臭氣體在生物塔內的停留時間減少；對同一惡臭源來說，如果提高進氣流量會造成惡臭源頂空負壓的增加，意味著生物脫臭塔進口惡臭負荷的增加。如果提高進氣流量不對惡臭源頂空負壓產生影響，則意味著生物脫臭塔進口處H2S濃度的降低，總體負荷基本不變。?
由于小試的規模非常有限，對惡臭源頂空負壓基本不產生影響，提高進氣流量只會導致H2S濃度的降低。表3是不同進氣流量條件下生物塔對H2S的去除情況。
由表3可知，進氣流量的提高并沒有導致生物塔進口H2S負荷的增加，反而使其負荷有所降低；通常此時對H2S的去除率應該提高，但結果也相反。造成該現象的原因在于氣體流量提高后GRT相應減少，惡臭物質的傳質過程受到影響。?
注：工況1第1～4段的GRT分別為3.8、7.6、11.4和15.2 s；工況2第1～4段的GRT分別為2.8、5.6、8.4和11.2 s。
?、軠囟?
表4是低溫下生物塔對H2S的去除能力隨GRT的變化。?
由表2和表4對比可知，低溫時微生物的活性受到影響，生物塔對H2S的去除能力明顯比常溫條件下低。當GRT為2.8s時對H2S的去除率由常溫的82.10%下降為57.79%；當GRT為5.6s時對H2S的去除率由常溫的98.13%下降為76.06%；而當GRT為8.4s時對H2S的去除率則由高溫的98.99%下降為92.99%。由表4同樣可以發現，溫度低時在一定范圍內延長惡臭氣體在生物塔內的停留時間(如GRT由2.8s延長到8.4s)，可以提高對H2S的去除率，但GRT超過一定限度后繼續延長GRT(如GRT由8.4s延長到11.2s)，對H2S的去除率提高則無任何幫助。?
3 結論
試驗結果表明：①生物脫臭法應用于實際工程在技術上是完全可行的；②采用復合填料的生物塔，污泥培養馴化速度快，對H2S的去除率高；③當GRT較小時，適當提高循環液噴 淋量可以獲得較高的H2S去除率；當GRT足夠大時，噴淋量的增加對H2S的去除影響不大；④在一定條件下延長GRT可以獲得更好的H2S去除效果；⑤在一定負荷條件下提高進氣流量會導致GRT減小，從而影響對H?2S的去除效果；⑥維持適當的運行溫度對保 持較高的去除率非常重要。
參考文獻：
［1］Nagaharu Okuno.開發生物除臭反應裝置處理污水廠的廢氣［A］.給水與廢水處理國際會議論文集［C］.北京：中國建筑工業出版社，1994.
?。?］Koe.Field performance of an odor scrubber at a sewage treatment pl ant［A］.Proc,Annu Meet-Air Waste Manage［C］.Assoc,90th?，WP9901/1-WP9901 /10(English)：Air & Waste Management Association，1997.
?。?］Koe.Developmen of a fixed-film bioscrubber for hydrogen sulfide re moval［A］.WEFTEC′99, Annu Conf Expo,72nd［C］.Water Environme nt Federation:Alexandria,Va(English)1999.?
?。?］郭靜，王召，張大群，等.復合式生物膜反應器脫臭及降解COD初步研究［J］.給水排水，1999，25(2)：14-16.
?。?］王玉亭.硫化物惡臭脫除技術的發展［J］.油氣田環境保護，1999，9(2)：3 3-35.
［6］黃兵.生物膜填料塔凈化低濃度硫化氫惡臭氣體研究［J］.環境科學與技術 ，1999，(4)：17-21.
電 話：(021)65983869?
傳 真：(021)65986313?
收稿日期：2001-08-19
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