生物滴滤塔处理含硫化氢与氨气恶臭气体的试验研究

摘要：针对煤化工、橡胶再生及城市垃圾处理等工业过程会产生大量的H2S与氨气等恶臭气体，严重污染大气环境，危害人体健康，文章以硫化氢与氨气为研究对象，通过浓度、pH值、氨气与硫化氢耦合作用等影响因素，分析生物滴滤塔对硫化氢与氨气的脱臭效能。试验结果表明，该装置对硫化氢与氨气的去除效果较好，在温度为25℃、气体通气量为0.4m3/h、营养盐喷淋量为8.0L/h、入口H2S浓度在712.8～948.8mg/m3、入口NH3浓度在422.2~795.4mg/m3、pH值在7.0~8.0之间的情况下，去除效率均可达90％以上。
关键词：硫化氢；氨气；生物滴滤塔；生物脱臭
目前，我国煤化工、橡胶再生及污泥处理处置过程中，产生的含硫化氢、硫醚、氨气等臭气，造成了很大二次污染，严重影响周边大气环境，已成为影响环境卫生的一大重要源头。低浓度的H2S就具有强烈的臭鸡蛋恶臭气味，它们不仅直接危害人体健康，对动物的生长极其不利，而且在有氧和湿热的条件下，严重腐蚀设备、管道和仪表等。
国内在除臭领域开展了广泛的研究，根据净化方法的特点，恶臭污染物处理方法有物理法（如掩蔽法、扩散稀释法）、化学法（如燃烧法、氧化法、分解法、吸收法，吸附法等）、生物法（如生物过滤法、生物吸收法等）[1-6]。其中由于生物法具有设备简单、能耗低、产生二次污染的可能性小等优点已成为国内外恶臭防治研究与应用中的主流方法。本试验通过浓度、pH值、氨气与硫化氢耦合作用等影响因素分析生物滴滤塔对硫化氢与氨气的脱臭效能，旨在建立一套能有效处理含硫化氢与氨气恶臭废气的生物滴滤塔系统，为工业应用中面临的主要难题提供参考。
1试验
1.1试验材料与装置
1.1.1菌源与气源
气源：实验所用H2S气体为瓶装液体硫化氢，纯度为H2S≥99.995％；所用NH3气体为瓶装液体高纯氨，纯度为NH3≥99.999％，均为广东省佛山市科的气体化工有限公司生产。
供试菌源：广州市猎德污水处理厂曝气池污泥。
1.1.2培养液
培养液为选择性培养液，成分为葡萄糖2g，NH4Cl 0.4g，K2HPO4 1.2g，KH2PO4 1.2g，MgCl2•6H2O 0.2g，柠檬酸铁0.01g，水1000mL。
1.1.3填料的特性
填料为江西省萍乡市新兴环保化工填料厂生产的PYC强化挂膜陶质滤料，该填料为红褐色，果粒圆正、均匀、堆积比重轻，强度大，反冲洗耗水量低截污能力强。其性能参数见表1。
表1 PYC强化挂膜滤料的技术参数

1.1.4试验装置与流程
经过稀释混合的恶臭气体进入生物滴滤塔处理装置（见图1），处理后的气体由风机抽出排放。其中生物滴滤塔是一个直径100mm，高1110mm的有机玻璃材料制成，其中填料高度为750mm，分三层安装，每层填料高度为250mm，填料拟采用陶粒，每层之间采用有机玻璃多孔板支撑。实验时采用逆流操作，循环液由蠕动泵泵入滴滤塔并从顶部喷淋到填料上，在填料层中自上向下流动，最后由塔底排出进入循环液槽，再由蠕动泵打回到滴滤池顶部，气体由塔底进气口进入，由下往上与填料、循环液进行充分接触后在排气口排出。进气口和排气口处均设有大气采样器采集测试气体的浓度变化。

图1实验装置与流程
1.2分析方法
试验过程中有关项目的分析方法按《水和废水监测分析方法》（第四版）与《空气和废气监测分析方法》进行。
1.3污泥的驯化与挂膜
污泥放入水箱中进行曝气培养，每天停止曝气3次，沉降后取走上清液，加入新鲜污泥再进行曝气，培养4d后，测得MLSS为8000mg/L，污泥生物相丰富，镜检发现菌胶团均匀、致密，有少量丝状菌和藻类、大量钟虫和等枝虫等。采用快速排泥挂膜法，将此活性污泥注入8L的生物滴滤塔中，静置48h，使污泥与填料充分接触，起到接种微生物的作用，然后全部排掉。再通过蠕动泵连续加入人工配制的普通营养液，同时进行适当的曝气，10d之后生物膜已包裹整个填料，更换选择性培养液，开始通入低浓度的硫化氢与氨气直接驯化，20d之后驯化成功，正式进入试验阶段。
1.4实验步骤
实验进行一段时间后，先断掉氨气起源，依次通入H2S；再断掉H2S起源，通入氨气；最后，同时通入2种气体。依次分析了pH值、入口浓度分别对H2S与氨气单一处理效率的影响，以及其共同耦合作用对去除效率的影响。结果证明，入口H2S气体浓度在712.8~948.8mg/m3，氨气浓度在422.2~795.4mg/m3范围内，H2S与氨气处理效率达到90%以上。