好氧发酵作为一种可持续技术被广泛用于城镇在线亚洲精品自拍,精品乱码一区二区三四区视频的污泥处理中，在实现污泥稳定化、无害化的同时可达到资源化利用，具有理想的处理效果、经济效益及资源化回收效果。由于堆肥过程中微生物的新陈代谢作用，堆体中的有机物好氧分解以及高温期发酵速率提升，同时，氧气供给不均导致的局部厌氧现象，会产生成分复杂的发酵气体（以下简称“臭气”）以及大量的水蒸气。好氧发酵产生的臭气具有不确定性、嗅阈值低、时段性等特征，其组分多达100余种，主要由嗅阈值较低的挥发性无机物、含氮有机物、含硫有机物以及短链脂肪酸和嗅阈值较高的挥发性有机物（VOCs）等组成，臭气污染问题已经成为制约污泥好氧发酵工程应用的重要因素。
目前污泥好氧发酵臭气处理主要采用化学吸收法、生物除臭法、光催化氧化法等。其中，生物除臭法适用于处理含有低浓度（氢含量的特性，传统处理工艺为化学吸收-生物除臭法，优先控制含量较高的氨气，其中化学吸收采用酸性循环液对氨气进行控制，生物除臭采用微生物对硫化氢、VOCs等进行代谢。目前，部分研究利用已知浓度的原料气经氮气稀释作为生物除臭气源，利用生物滴滤塔（BTF）净化臭气，探讨不同运行条件下生物滴滤塔对硫化氢的去除效果。而臭气中含有的氨及硫化氢具有同步被控制的潜力，采用同步脱硫脱氨控制污泥好氧发酵臭气的工艺特性仍需明确。
鉴于此，笔者以缩短生物除臭气体空床停留时间（EBRT）为目标，采用同步脱硫脱氨工艺，改变循环液pH、强化脱硫效率并降低化学吸收负荷。在分析污泥好氧发酵过程中臭气生成特性的基础上，开展同步脱硫脱氨生物除臭试验，量化分析臭气中氮和硫同步生物脱除对除臭性能的强化效果，以期为我国城镇在线亚洲精品自拍,精品乱码一区二区三四区视频污泥的低成本、高效处理与处置提供技术参考。
1、材料与方法
1.1 污泥好氧发酵试验装置及原料
污泥好氧发酵小试系统由发酵装置、曝气装置、气体收集装置、冷凝装置和恒温培养装置组成，如图1所示。发酵装置为304不锈钢长方体加盖箱，顶部与底部均开气孔，并在距底部5cm处设置均匀布气板，箱体尺寸为L×M×H=0.35m×0.30m×0.33m。在发酵装置堆体中布设温度探头，监测堆体温度变化。曝气装置为连接有转子流量计的曝气泵，设置曝气量为4.5m3（/m3·h）。气体收集装置为微型电磁气泵，抽气量为15m3（/m3·h）。冷凝装置由冷凝管及冷凝水收集瓶组成，冷凝管中通入4℃冷凝循环水，水蒸气冷凝形成的冷凝水进入收集瓶中。恒温装置为恒温培养箱，箱内温度保持比堆体内部温度低2℃。
污泥好氧发酵试验原料由西安市某在线亚洲精品自拍,精品乱码一区二区三四区视频脱水污泥（初沉污泥和剩余污泥的混合污泥，含水率为80%）、辅料（木屑）与返混料（取自汉中市某在线亚洲精品自拍,精品乱码一区二区三四区视频）按比例（质量比）混合而成。设置3组平行试验，各组进、出料特性如表1所示。
1.2 生物滴滤塔除臭试验装置与材料
生物滴滤塔除臭试验装置如图2所示，包括生物滴滤塔反应器、循环液水箱、pH测定仪、硫化氢氨气双检检测仪、气体流量计、循环液泵、曝气泵等。除臭系统包括生物滴滤塔和酸性化学洗涤塔，填料区总高度为25cm、内径为5cm、体积为0.5L。试验采用串联进气的方式，气体由每段填料区底部进入、由塔顶部排出，循环液由顶部进入、由底部排出。同步脱硫脱氨工艺将化学洗涤塔置于生物滴滤塔后，如图2（a）所示；化学脱氨工艺将化学洗涤塔置于生物滴滤塔前，如图2（b）所示。生物滴滤塔和洗涤塔分别使用100mL纯水和500mL盐酸的纯水稀释液作为循环液，稀释浓度随好氧发酵臭气中氨气浓度的变化而分为两个阶段：0～10d，稀释为（1+49）盐酸溶液；10～15d，稀释为（1+99）盐酸溶液，每日更新一次。
生物滴滤塔使用西安市某在线亚洲精品自拍,精品乱码一区二区三四区视频A2/O单元好氧池活性污泥作为接种污泥，经过筛、淘洗预处理后，连续供给营养液，同时添加Na2S·9H2O对硫氧化微生物进行筛选与富集。营养液成分为：1g/L的K2HPO4、0.5g/L的NaHCO3、0.05g/L的NH4Cl、0.225g/L的Na2S·9H2O。富集培养后混合填料进行挂膜，置于生物滴滤塔中进行培养。气源为污泥好氧发酵经冷凝后的出气。
1.3 分析测定方法
常规指标如氨氮、硝态氮、亚硝态氮、硫化物、TS、MLVSS等均参照《水和废水监测分析方法》（第4版）进行测定；pH采用pHS-3CpH测定仪测定；硫化氢和氨气浓度采用硫化氢-氨气检测仪测定；含水率采用重量法测定；硫氧化菌活性的测定方法参考文献。
2、结果与讨论
2.1 污泥好氧发酵堆体性质
参考工程中常采用的CTB（控制温度好氧生物发酵）工艺模式：静态鼓风供氧和动态翻抛的堆肥方式，进行污泥好氧发酵试验，以确保发酵过程的完整性。温度是衡量堆肥过程进度和评价堆肥产品质量的关键指标之一，对3个试验组堆体中心及环境温度进行监测，结果如图3所示（3组平行试验的所有数据），当堆体中心温度下降至37℃并保持3d以上则视为发酵完成。试验组堆体的适温期为第0～3天，高温期为第3～7天，腐熟期为第7～16天。试验组堆体在发酵第2天开始升温，在发酵第3～4天达到高温期（>55℃），并在高温期保持4～6d，且最高温度可达到（68.8±1.1）℃。根据《生物质废物堆肥污染控制技术规范》（HJ1266—2022）的规定，堆肥温度≥55℃的持续时间应在5d以上、温度≥65℃的持续时间应在3d以上，本次试验中堆体温度满足规范要求。
为同时分析好氧发酵堆体的水分损失情况，对堆体含水率进行监测。3个试验组堆体的含水率均呈现出明显下降趋势，平均进料含水率为（66.8±1.2）%，发酵结束后，平均出料含水率为（48.8±8.5）%，含水率平均降低（18.0±7.3）%，好氧发酵进料干质量为（3.4±0.9）kg，堆体水分总损失为（1.3±0.3）kg/kg（以干物质计，下同），堆体的含水率变化符合常规好氧发酵变化特点。
2.2 污泥好氧发酵堆体的氮和硫损失特性
测定3个试验组发酵过程中氨气及硫化氢浓度的变化，结果如图4所示（数据为3组平行试验的平均值）。氨气浓度峰值出现在好氧发酵的第5～9天，其高浓度产生期主要集中在堆体达到55℃以上的高温期，峰值期的平均浓度为569.44mg/m3，峰值期前、后的平均浓度分别为97.2、268.9mg/m3。在氨气浓度峰值期，堆体内部嗜高温菌活跃，有机物降解速率加快。氨气主要由含氮物质的生物降解产生，包括蛋白质水解成肽和脱氨基两个过程。在高pH和高温条件下，平衡向产生NH3的方向移动，导致NH3释放，产生的氨气浓度达到峰值。
硫化氢浓度峰值分别出现在好氧发酵的第3～5天，其高浓度产生期主要集中在堆体温度升高速率最大的时期，峰值期的平均浓度为9.1mg/m3。推测有机物降解速率在短时间内大幅升高，堆体内部耗氧速率大于供氧速率，加剧了堆体局部的厌氧反应进程，蛋白质分解产生的含硫氨基酸生成硫化氢。因此，臭气中氨气和硫化氢浓度峰值出现的时间有所差异。
为进一步明确发酵臭气中氨气和硫化氢的最大产量、最大生成速率和峰值出现时间，对3次平行试验中氮、硫组分累积释放量进行分析。在完整发酵周期内，氨气的累积释放量为7.0g/kg，硫化氢的累积释放量为92.0mg/kg。硫化氢和氨气主要产生于污泥中蛋白质分解过程，使用修正Gompertz方程对好氧发酵臭气中氨气和硫化氢累积生成量分别进行拟合，得到氨气和硫化氢的最大产量、最大生成速率和延滞期，如表2所示。由拟合结果可知，氨气的最大产量、最大生成速率和延滞期平均值分别为13998mg、2555mg/d、2.08d，硫化氢的相应指标分别为64.80mg、32.28mg/d、0.20d，氨气的日生成量峰值出现时间比硫化氢晚1～2d，并且臭气中氨气和硫化氢的最大质量比为216∶1。
冷凝水的性质是评价好氧发酵堆体的常用指标，其组分随好氧发酵过程的进行会发生较大的变化。为探究发酵过程中冷凝水产量和组分浓度随时间变化的特性，对3个平行试验组的冷凝水产生体积及其氨氮浓度进行监测，结果如图5所示（数据为3个平行试验组的平均值）。可知，冷凝水产量及其氨氮浓度均在适温期快速上升，并在高温期达到峰值，随后逐渐降低。好氧发酵堆体体积为20L，冷凝水产量在发酵第3天达到峰值，冷凝水日产量达到100mL以上持续了6d，这6d的平均值为146.03mL/d，即平均产量为42.9mL/（kg·d）（以干物质计，下同）。完整发酵期内冷凝水的总产量为375.7mL/kg，平均日产量为22.9mL/（kg·d）。因此，好氧发酵堆体散失水分中的冷凝水比例为28.9%。
冷凝水中氨氮浓度在发酵第3～5天达到峰值，在3500~6000mg/L之间，平均值为4001mg/L；完整发酵期内冷凝水的氨氮平均浓度为1343mg/L。
2.3 好氧发酵全周期的氮平衡分析
在发酵过程中，堆体内的氮素被微生物分解，由有机氮化合物转化为氨氮，其中硝化是加速氨氮转化为硝态氮、减少氨挥发的关键步骤。由于硝化微生物对温度敏感，堆肥过程中高温会抑制其生长，导致堆肥高温阶段硝化作用较弱，使得高温期会释放大量氨气，造成氮损失。明确发酵过程各阶段臭气和冷凝水中的氨氮浓度及累积释放量，并对发酵过程的氮损失进行核算，以指导发酵过程的氮固定，同时应对臭气中氨气和冷凝水中氨氮的处理问题。为阐明好氧发酵过程中氮素转化规律及主要损失途径，对好氧发酵全周期中氮素转化进行测定并分析，对发酵过程中氮素转化量进行表征，结果如图6所示。
经发酵出料的总氮浓度核算得出，好氧发酵过程中氮素流失占进料总氮的45.3%，这与赵秋等人的研究结果一致。堆体中的氮素主要以氨氮形式损失，发酵完成后，在微生物作用下，堆体内部分氮素由大分子有机物分解生成稳定的小分子有机氮，部分则被硝化生成硝态氮，出料中的总氮占进料总氮的54.7%，这是因为好氧发酵过程中微生物对蛋白质的脱氨基作用，使蛋白质等大分子有机物分解为易挥发的氨。在好氧发酵过程中，由于通风和翻堆等造成大量氨气挥发，进而导致堆体的氮损失。堆体中氮的损失形态主要为强制通风臭气中的氨气（30.0%）和进入冷凝水中的氨氮（9.2%）。
氮素是发酵产物的主要营养成分之一，应尽可能将其保留在堆体中，以保持发酵产物肥效，降低臭气对环境的影响，实现更理想的处理效果、经济效益及资源化回收效果。堆肥过程中对氮损失的控制可分为原位控制和异位控制，为了减少好氧发酵过程中的氮损失，研究人员对好氧发酵参数（例如pH、碳氮比、吸附材料、微生物、易降解碳源等）进行了相关研究，但在最佳堆肥条件下通过改变工艺参数来减少氮损失的空间很小。多项研究表明，采用添加剂如木醋、苹果渣、膨润土、陶粒、镁盐等可有效减少堆肥过程中氨气的排放。
2.4 氨对生物同步脱硫脱氨过程的影响
为明确循环液pH对硫化氢去除的促进程度，以及此过程中氨的转化特性及转化比例，开展同步脱硫脱氨生物除臭试验。除臭使用的气源为小试规模好氧发酵过程中产生的臭气，采用同步脱硫脱氨生物除臭-化学吸收装置进行除臭效率分析。同时设置对照组，即化学吸收-生物除臭工艺，该装置的特点是对臭气中氨气进行脱除后，仅进行生物脱硫过程。试验测定了每日同步脱硫脱氨生物除臭效率，并测定每日循环液pH，以分析在同步脱硫脱氨过程中，臭气中氨气经溶解吸收后对循环液pH的提升情况。对同步脱硫脱氨和化学吸收两种工艺进出塔的氨气和硫化氢浓度以及循环液pH进行测定，同时分析脱氨率和脱硫率，结果如图7所示。采用同步脱硫脱氨工艺进行除臭，当氮和硫被同步处理时，对氨气的去除率为（66.2±21.0）%，氨气的吸收使循环液pH升高至8.50±0.49，而未吸收氨气的对照组pH降低为6.04±0.39，脱硫率分别为（70.9±16.9）%和（63.4±25.5）%。可见，在好氧发酵过程中，臭气中（66.2±21.0）%的氨气溶解使pH升高2.46±0.88，使得循环液呈碱性，有利于硫化物的气液传质，强化硫化物在循环液中的解离与吸收，增大硫氧化反应底物浓度，从而有利于硫化氢的脱除，脱硫率可提高7.5%。
在臭气进口浓度对脱臭率的影响特性方面，分析含有不同氨气和硫化氢浓度的臭气脱除率，进行浓度-脱除率拟合（忽略进口浓度为0的样本），结果如图8所示。脱氨率和脱硫率变化与进口氨气和硫化氢浓度变化的相关程度较低，这是因为氨气和硫化氢的进口浓度较低，均远低于生物除臭装置内循环液的吸收平衡终点及更新频率，当硫化氢体积分数在1×10-6以下时，硫化氢浓度和脱硫率无关。Zheng等人认为当处理含低浓度硫化氢和氨气组分的臭气时，进气负荷较高的生物过滤器具有更高的去除能力。因此，推测同步脱硫脱氨对臭气的处理效率限制因素为气液传质阻力。
EBRT对生物滴滤塔的设计及运行极其重要，为此针对EBRT对脱臭效率的影响特性开展了3次完整的好氧发酵全周期试验，对发酵过程中每日硫化氢出气浓度及处理后出塔浓度进行测定，分析不同EBRT下的脱硫率。随着EBRT从6.0s减少到3.0s，脱硫率呈现下降趋势，在EBRT为6.0s时得到最大脱硫率即（70.9±16.9）%，当EBRT为4.5、3.0s时，脱硫率分别为（54.7±21.7）%、（15.3±15.3）%，这与Alinezhad等人的研究结果相似。为使处理后硫化氢浓度达到《恶臭污染物排放标准》（GB14554—93）规定的硫化氢排放限值（7.92kg/d）要求，将这一数值核算至1000m3/d规模好氧发酵项目，臭气出量为15000m3/h，硫化氢出量为16.08kg/d，则最低脱硫率需达到50.7%。当EBRT为4.5s时，脱硫率为（54.7±21.7）%，因此在较低的EBRT条件下，采用生物滴滤塔同步脱硫脱氨可满足GB14554—93要求，并可提高生物除臭装置的处理效率。
本研究以缩短生物除臭EBRT为目标，采用同步脱硫脱氨工艺改变生物滴滤塔内循环液pH，可强化脱硫效率并降低化学吸收负荷。因此，对于具有风量大、接触浓度低特点的城镇在线亚洲精品自拍,精品乱码一区二区三四区视频污泥好氧发酵臭气，通过硫化氢和氨气共处理的方式预先将（66.2±21.0）%的氨气溶解于循环液中，使pH提升2.46±0.88，强化硫化氢的溶解吸收和解离，可使脱硫效率提升7.5%，具备节省传统除臭工艺（化学吸收-生物除臭）中化学吸收塔药剂的添加量，以及减小生物滴滤塔装置体积的潜力。
3、结论
①城镇在线亚洲精品自拍,精品乱码一区二区三四区视频污泥好氧发酵过程中会产生大量臭气，其氮和硫浓度较低。在试验条件下，好氧发酵全周期中氨气产量为7.0g/kg、硫化氢产量为92.0mg/kg，堆体氮素流失占进料总氮的45.3%，流失形态主要为臭气中的氨气（30.0%）和冷凝水中的氨氮（9.2%）。
②化学脱氨和同步脱硫脱氨两种工艺在EBRT为6.0s工况下的脱硫率分别为（63.4±25.5）%和（70.9±16.9）%，采用同步脱硫脱氨生物除臭工艺可在脱除臭气中硫化氢的同时，实现部分氨气的去除，并使循环液呈碱性（pH为8.50±0.49），强化了硫化物的解离，有利于硫化氢的吸收，进而提高除臭效果。
③采用同步脱硫脱氨工艺处理好氧发酵臭气，当氨气和硫化氢被共处理时臭气中（66.2±21.0）%的氨气溶解于循环液中，使得循环液呈碱性，可有效降低化学洗涤塔的运行负荷，具有降低生物除臭系统建设及运行成本的潜力。（来源：西安建筑科技大学环境与市政工程学院，陕西环保油气工程公司，陕西环保集团商州生物科技有限公司）
