两段生物滤池处理城市污水厂恶臭气体中试研究

第5卷第8期环境工程学报Vol ．5，No ．82011年8月Chinese Journal of Environmental EngineeringAug．2011两段生物滤池处理城市污水厂恶臭气体中试研究刘建伟1马文林1赵玉柱2黄力华3（1．北京建筑工程学院城市雨水系统与水环境省部共建教育部重点实验室，北京100044；2.鄂尔多斯市东胜区传祥垃圾处理有限责任公司城市垃圾处理研究所，鄂尔多斯017000；3．临沂大学生命科学学院，临沂276005）摘要采用两段式生物滤池工艺处理山东某城市污水处理厂格栅间和污泥浓缩池散发的恶臭气体，研究了反应器的运行效果、污染物去除特性和微生物特性。

该污水处理厂格栅间和污泥浓缩池逸散气体的主要成分为硫化氢、氨以及由甲硫醇、二甲胺、甲醇、丙酮、乙酸、丁酸和苯乙烯等物质组成的挥发性有机化合物。

应用两段式生物滤池能够有效地去除这些污染物质，但不同类型的污染物在两段内的去除效果是不同的，由于嗜酸性硫细菌和真菌的作用，硫化物和难降解的苯乙烯在第Ⅰ段（酸性段）的去除率较高，其他水溶性大的易降解组分在第Ⅱ段（中性段）中有较高的去除率。

关键词生物滤池城市污水处理厂恶臭气体硫化氢氨中图分类号X512文献标识码A文章编号1673-9108（2011）08-1825-06Pilot study on odors removal in a sewage treatment plant using a two-stage biofilterLiu Jianwei 1Ma Wenlin 1Zhao Yuzhu 2Huang Lihua 3（1．Key Laboratory of Urban Stormwater System and Water Environment ，Ministry of Education ，Beijing Universityof Civil Engineering and Architecture ，Beijing 100044，China ；2．Municipal Waste Disposal Institute ，Erdos city Dongsheng District Chuanxiang Garbage Disposal Co．，Ltd．，Erdos 017000，China ；3．College of Life Science ，Linyi University ，Linyi 276005，China ）Abstract A two-stage biofilter was developed to treat odors emitted from the grit chamber and sludge thick-ening tank in a sewage treatment plant in Shandong Province．The performance ，removal characteristics of pollu-tants and microbiological characteristics of the bioreactor were investigated in this study．The main odor materialsmitted from the grit chamber and sludge thickening tank were H 2S ，NH 3and volatile organic compounds contai-ning methyl mercaptan ，dimethylamine ，methanol ，acetone ，acetic acid ，butyric acid and styrene．The experi-mental results showed that these pollutants can be efficiently removed in the bioreactor．Removal efficiencies of different types of pollutants were different in two stages．Most of sulfide hydrogen and styrene were biooxidized by acidophilic Thiobacilli and fungi in the first stage which operated at low pH．And the removal efficiencies of other hydrophilic readily biodegradable compounds were higher in the second stage which operated at high pH．Key words biofilter ；sewage treatment plant ；odors ；hydrogen sulfide ；ammonia基金项目：国家自然科学基金资助项目（50908009）；北京市城市雨水系统与水环境生态技术学术创新团队项目（PHR201106124）；北京建筑工程学院博士科研启动基金项目（100900502）收稿日期：2010－04－26；修订日期：2010－05－18作者简介：刘建伟（1979 ），男，博士，讲师，主要从事环境生物技术方向的研究工作。

E-mail ：liujianwei@bucea．edu．cn 城市污水处理过程中，会在泵房、格栅间、沉砂池、曝气池和污泥处理等区域产生含有多种恶臭污染物的气体，发臭物质包括硫化氢、氨等无机物以及硫醇、低分子脂肪酸、胺、卤代烃等有机物［1，2］。

这些恶臭物质大都具有易挥发、嗅阈值低等特点，如果不对这些物质进行有效的控制，不但会对人体健康和生态环境造成产生危害，而且会影响污水处理的正常运行。

随着人们生活质量和环境意识的提高，城市污水厂运行过程中的恶臭污染控制已经成为环境领域热点研究课题之一。

近年来，各种废气处理技术在城市污水厂恶臭环境工程学报第5卷气体处理中得到了应用，如水洗法、药液清洗法、活性炭吸附法、臭氧氧化法、燃烧法和生物过滤法等［3］。

其中，生物过滤法具有处理效果好、无二次污染、投资及运行费用低、易于管理等优点，在研究与实际应用中越来越受到关注［4，5］。

传统的生物过滤技术通常采用单一反应器，填料上生长的微生物类型较少，去除的物质类型和去除能力有限。

然而，城市污水厂恶臭气体组成复杂，不同组分的净化往往需要不同类型的微生物，比如降解硫化氢和氨的微生物往往是自养型的，异养细菌易于降解亲水性的气体污染物，而利用真菌降解疏水性的物质具有较大的优势。

在单一生物滤池中，不同类型的微生物难以共存和共同发挥高效作用。

针对以往单一式生物滤池的不足，本研究采用两段式生物滤池对城市污水厂恶臭气体进行处理，使不同生态习性的微生物分别居于各自适宜的环境中，以分别降解恶臭气体中不同类型的物质，通过考察两段式生物滤池的运行效果、污染物去除性能和微生物特性，为该技术的推广应用和工艺设计提供科学依据。

1实验材料与方法1.1两段式生物滤池工艺山东某城市污水处理厂格栅间和污泥浓缩池与居民区极为接近，为了降低恶臭对居民正常生活的影响，采用两段式生物滤池工艺进行处理。

整个工艺系统包括臭气收集和气体净化两部分，在格栅井和污泥浓缩池上方设置密闭式集气罩，在风机的作用下，恶臭气体经集气罩收集，并通过管道系统进入两段式生物滤池，净化后排入大气，工艺流程如图1所示。

两段式生物滤池的原理是根据恶臭气体组分复杂、性质各异的特点，将传统生物滤池工艺内部进行合理分段，每段控制不同的运行条件，每段内生长代谢有不同类型的高效微生物，分别处理不同类型的恶臭物质，利用两段内微生物的协同作用将恶臭气体中的污染物质全部有效去除。

两段式生物滤池运行时采用气液逆流操作，使用该污水厂二沉池上清液作为营养液，储存在循环液槽中，定期由循环液泵传输至滤池顶部，然后利用盘式喷淋器喷淋至填料，并从塔底回流至循环液槽，气体从底部进入，在上升过程中与附着在填料表面图1两段式生物滤池工艺流程Fig．1Schematic diagram of two-stagebiofilter for odor control的生物膜接触而得到净化，净化后的废气从塔顶排出，填料湿含量和循环液pH值通过自控系统调控。

两段式生物滤池主体结构由玻璃钢制成，每段尺寸相同，形状均为圆柱形，体积分别为4m3，处理气体流量为350m3/h。

具体工艺设计和运行参数见表1。

表1两段式生物滤池设计和运行参数Table1Design and operating parametersfor the two-stage biofilter参数Ⅰ段Ⅱ段塔体尺寸（cm）Φ160ˑ200Φ160ˑ200填充填料沸石海绵填料高度（cm）160140有效填充体积（m3）3．22．8气体停留时间（s）3530填料pH2．5 3．57．0 8．0填料湿含量（%）40 6040 601．2分析方法采用硫化氢、氨和总挥发性有机物为主要检测指标，对两段式生物滤池的运行效果进行研究。

硫化氢和氨采用大气采样器采样后，分别采用亚甲基蓝分光光度法和纳氏试剂分光光度法进行测定，总挥发性有机化合物浓度采用Mini RAE2000便携式测定仪（美国华瑞科学仪器公司）测定。

挥发性有机物定性分析采用色谱-质谱联用仪（GC6890N-MSD5973），色谱条件为：程序升温：初始温度30ħ，停留1min，然后以10ħ/min的速度率升至160ħ，停留1min；进样口温度为200ħ，分流进样，分流比为5ʒ1；载气流速为0.6mL/min。

质谱条件为：质谱采用EI离子源（电子能量69.9eV），6281第8期刘建伟等：两段生物滤池处理城市污水厂恶臭气体中试研究离子源温度230ħ，四极杆150ħ，EI电压69.9eV，质量扫描范围为10 500amu。

挥发性有机物定量分析采用气相色谱法（GC6890N），其中甲硫醇和苯乙烯分析均使用HP-5石英毛管色谱柱，使用的检测器分别为FPD和FID 检测器；二甲胺、甲醇、丙酮、乙酸和丁酸的分析采用DB-FFAP石英毛管色谱柱，FID检测器。

pH值采用pH-S型精密酸度计进行测定，填料湿含量的分析采用重量法。

采用平皿计数法对异养细菌、真菌、非嗜酸性硫细菌和嗜酸性硫细菌进行计数，采用的培养基分别为营养琼脂固体培养基、马丁氏固体培养基、硫代硫酸盐固体培养基和Waksman固体培养基。

氨氧化菌和亚硝酸氧化菌的计数采用最大可能数法（MPN，most probable number），采用的培养基分别为氨氧化菌液体培养基和亚硝酸氧化菌液体培养基。