□文/刘宝玉 张 欣 杨华军 邓纪鹏 王 振 刘 航 韩 超 刘 芳 李红霞 秦 怡

随着我国经济的快速发展，城市化进程加快，城市污水处理厂的数量和规模同步增多和扩大，在完成对污水净化处理的同时，会产生大量的恶臭气体，直接导致污水处理厂与周边居民的矛盾激化，投诉事件越来越多，引起社会各界及政府有关部门的高度重视。因此，除臭工程已成为污水处理厂不可或缺的重要部分。

目前，常用的恶臭处理技术包括生物法、物理法和化学法等[1]。生物除臭法因投资运行成本低、性能稳定可靠、操作简单、处理效果好、二次污染小等特点，成为我国目前污水处理厂除臭的主流技术[2]。生物滤池因无需额外补充营养物质，投资成本低，操作简单，已大量应用于污水处理厂恶臭气体的处理并取得较好的效果［3～4］。

影响生物滤池运行性能的因素包括反应器结构、填料、菌种和运行参数等[5～6]。填料既是微生物生长附着的场所，又是气液两相的传质介质，其性能会直接影响到除臭效果及处理费用，因此，填料是生物滤池除臭装置的核心技术[3]。在生物滤池工艺中，理想的填料应具备比表面积大、亲水保湿性能好、过滤阻力小、适合微生物生长附着、机械强度大、抗酸耐腐蚀、化学性质稳定、使用寿命长、价格低廉等优点。常见的生物填料可以分为天然有机填料、惰性无机填料和混合填料[7]。天然有机填料廉价，易于微生物附着生长，含有丰富的有机营养物质；但易腐烂、机械性能差，长时间使用后会出现填料压实的现象。惰性无机填料强度大、化学性质稳定；但需定期喷淋营养液，增加了运行成本。混合填料是将有机和无机填料混合使用，兼具有机填料和无机填料的优点：一方面，由于填料中有无机材料，提高了填料的机械性能，减少了反应器的压力损失，使用寿命长；另一方面，有机填料内的有机物质可以使微生物快速生长繁殖。

本研究以城市污水处理厂格栅处的恶臭气体H2S 为对象，建立中试规模的生物滤池，通过考察不同填料组合的生物滤池对城市污水处理厂恶臭气体去除效果的影响，优化选择能够高效去除恶臭污染物的最佳生物滤池填料组合，同时考察天津创业环保集团股份有限公司自主研发的特种填料（以下简称“特种填料”）生物滤池去除恶臭气体H2S 的效果。

1 试验

1.1 填料的筛选

通过对各种填料在除臭行业中应用情况和性能参数的对比分析，考虑到生物挂膜性能等综合因素，最终确定选用有机填料椰棕、松针、树皮，无机填料活性炭、陶粒、火山岩，特种填料（富含除臭菌剂和除臭菌剂所需要的营养物质），作为本试验的生物滤池填料，通过不同组合，筛选出最佳的填料组合，同时考察特种填料应用于生物滤池的效果。

1.2 生物滤池装置

所建立的生物滤池除臭装置见图1。

5 套生物滤池的塔体完全相同，由PP 材料制成，内径为0.7 m，总高度为1.6 m；其中填料层的高度为0.6 m，填料层的有效体积为0.231 m3。每个滤塔留有2个观察孔，以便观察填料的状况，同时设置旁路补充新鲜空气，来控制进气浓度，塔顶设置有喷淋装置，采用间歇喷淋方式。5套滤塔中填装的填料组合见表1。

表1 填料组合

试验期间恶臭气体来源于天津某污水处理厂的格栅处密封室，恶臭物质主要为H2S。

1.3 生物滤池的启动和运行

采用活性污泥接种作为挂膜方式，然后进气驯化，试验中所用活性污泥取自天津市某污水处理厂。将生物滤池挂膜启动分两个阶段：第一阶段活性污泥作为循环液喷淋在填料上进行挂膜；第二阶段向生物滤池中逐渐提高H2S 气体的进气量，进行驯化。为了使除臭微生物能够逐渐适应臭气强度，起初反应器仅通较低浓度的H2S气体，随后逐渐提高进气浓度。

运行期间5 套生物滤池的运行条件完全相同，气体先经过填料预洗段，再进入生物除臭段，气体进入每个滤池的流量控制在100 m3/h，运行温度在-5～15 ℃，间歇喷淋，每20 min喷淋10 s。

1.4 分析方法

采用便携式气体检测仪检测进气口和出气口的H2S 浓度；采用U 型管压差计测量塔底和塔顶之间的压降。

出于安全考虑，填料层的高度未能达到实际要求的1.2 m，仅为0.6 m，停留时间短，进气浓度高，通过比较填料的去除能力来筛选最优的填料组合。

式中：EC——填料去除H2S 的能力，g（/m3·h）；

Qv——气体流量，m3/h；

V——填料层有效体积，m3；

Cin——进气口硫化氢浓度，mg/m3；

Cout——出气口硫化氢浓度，mg/m3。

2 分析与讨论

2.1 对H2S的去除能力

生物滤池是在11月中下旬开始启动的，期间的最高气温在10 ℃左右，12 月初就已经去除了部分H2S；到1 月份，最高气温在0 ℃以下，由于滤池体积小，在这样的低温下无法正常工作，试验停止；2月中旬开始重新启动，3 月份达到正常运行状态，气温在0～15 ℃左右。

在运行期间生物滤池进口的H2S 浓度变化和5 组生物滤池对硫化氢的去除能力的变化见图2。

图2 不同填料组合的生物滤池运行情况

由图2 可知，5 组填料组合的生物滤池对硫化氢均经历了一个去除能力较低并逐步提高的一个过程，去除能力较低的阶段为生物滤池的启动阶段。

从图2 可以看出，添加特种填料的2#、3#和5#生物滤池对H2S 的去除能力高于未添加特种填料的1#和4#生物滤池，从启动段对H2S 的去除能力就表现出较大优势，说明特种填料在启动阶段就可以提高除臭效率，这是由于特种填料含有除臭菌剂且可以释放除臭微生物所需的相关营养物质，有利于生物滤池的快速启动，缩短系统调试时间。在整个运行期间，1#～5#生物滤池对H2S 的最大去除能力分别为15.9、36.72、25.2、14.41、19.48 g/（m3·h）。

1#、2#和4#、5#两组生物滤池对比可以看出，添加特种填料比未添加特种填料的生物滤池最大去除能力分别提高了131%和35.2%，说明特种填料对H2S 的处理效果明显；2#和3#生物滤池对比可以看出，添加活性炭对H2S 的去除效果也很明显。图2 可以看出，在启动和运行阶段表现最佳的为填料种类最丰富的2#滤池，填料种类最少的4#滤池的去除效果最差，说明不同的填料之间具有互补作用。去除能力也跟进气浓度和温度有关，在一定范围内，去除能力随着进气浓度的增大而升高，同时升高温度也能提高生物滤池对H2S的去除能力。

由于试验是在冬季运行的，气温很低，同时生物滤池的填料层高度也较低，因此所得数据只能作为筛选填料的定性比较，不能作为填料处理效果的定量依据。

2.2 填料层压降的变化

在运行期间，对5 组生物滤塔的填料层压降测定没有发现明显区别，均在5～10 Pa之间。

3 结论

1）初步验证与普通生物滤池填料相比，特种填料能够加快生物滤池启动，缩短系统调试启动时间，填料缓释的营养物质有助于除臭微生物的快速繁殖，进而加快生物滤池系统的启动。

2）在生物滤池系统运行期间，填料可以释放除臭菌种，保证系统内除臭微生物的数量，可大幅度提高对污水处理厂恶臭污染物的去除率，但对去除率的定量描述需通过生产性试验进一步验证。

3）不同填料组合中，去除能力最好的为填料种类最丰富的2#滤池，填料种类最少的4#滤池的处理效果最差，说明不同的填料在生物滤池运行中均会起到一定的作用，而填料之间也具有互补作用。

4）温度对生物滤池的处理效果影响较大，在低温环境中使用时需考虑采取保温措施。

5）在一定范围内，进气浓度越高，生物滤池对H2S的去除能力也相应提高。□■