生物过滤法处理恶臭气体的试验研究

摘要

随着经济的发展和社会的进步,恶臭已成为世界七大公害之一,仅次于噪声污染。城市生活垃圾的堆肥处理方法由于具有无害化程度高、减量化效果明显、成本低等优点而成为未来城市垃圾处理处置的最有发展潜力的方式之一,但恶臭污染已成为限制垃圾堆肥技术发展的主要问题。在各种恶臭气体控制技术中,生物过滤法由于运行费用低、处理效率高、处理气量大、无二次污染等优越性而受到世界各国的广泛关注。
　　本论文通过对现有的恶臭气体处理方法研究分析比较,选择生物过滤工艺,并选取垃圾好氧堆肥过程中的代表性恶臭气体NH3和H2S为目标污染物,开发了生物过滤反应器,采用有机和无机的混合填料。考察了生物过滤反应器在不同工况下对含氨气体的去除效果研究,生物过滤器长期稳定运行效果及其影响因素变化,另外还研究了生物过滤器在非稳态条件下(反应器空置后重新启动、冲击负荷下、低温条件下)对氨气的去除效果,并对生物过滤器对氨气和硫化氢的同时去除效果做了初步研究。最后,探讨了生活垃圾好氧堆肥恶臭气体(NH3和H2S)的产生和释放规律,及其生物过滤法的处理效果。研究取得了以下成果:
　　①生物过滤反应器去除氨的试验中,反应器的启动时间为13天,相比其他研究者的时间相对较长。反应器的最佳空床停留时间为60s,填料的最适宜湿度值是50％-60％。
　　②反应器在温度为20-35℃波动条件下,NH3浓度由50-200mg/m3变化时,去除率保持在95％-100％,并且填料层没有产生压实堵塞现象。在低温条件下(7-15℃),氨气进气浓度<100mg/m3的条件下,去除率基本在91％-97％之间,比中温条件下的去除率低。
　　③反应器对于较小的冲击负荷,系统能在负荷减小后的3小时内恢复去除效率,具有较强的抗冲击负荷能力,但如果冲击负荷过大,会对微生物产生毒害作用使系统很难恢复。反应器在停止运行一个月后,在72h后内恢复去除能力。
　　④通过对填料中各形态氮的变化分析,发现氨的去除机理同时有填料吸附/吸收和微生物降解作用。
　　⑤对生物过滤法去除NH3和H2S的混合气体进行初步研究,NH3的进气浓度为50mg/m3,H2S的进气浓度在33.2-47.3mg/m3波动变化,得到的NH3去除率在99％以上,H2S去除率在92％-94％之间。
　　⑥用Michaelis-Menten模型对氨的去除进行宏观动力学分析,得到动力学参数分别为Ks=26.0mg·m-3,Vm=303.0gNH3·m-3·d-1。
　　⑦分别在环境温度为22-35℃(夏季)和8-13℃(冬季)条件下进行生活垃圾好氧堆肥试验,NH3浓度变化与堆肥温度呈现明显的相关性,夏季 NH3最高浓度为193.2mg·m-3,H2S最高为13.2mg·m-3,冬季NH3释放的最高浓度低于夏季,NH3最高浓度为102.1mg·m-3,H2S最高为4.7mg·m-3。生物过滤反应器对垃圾堆肥释放的恶臭气体中NH3的去除率大于97％,H2S的去除率为100％,可以达到良好的处理效果。