淺談污水廠惡臭氣體治理

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摘 要：文章介紹了污水廠臭氣成分、來源以及危害，并針對性的提出了一些常用除臭方案和生物過濾除臭方法。 

關(guān)鍵詞：臭氣來源；臭氧氧化；生物過濾  0前言  隨著我國由農(nóng)村向城市化的轉(zhuǎn)變，絕大部分人們生活的環(huán)境中充滿了惡臭氣體，而這些臭氣大部分來源于生活污水，城市生活污水處理是當(dāng)前和今后城市節(jié)水和城市水環(huán)境保護(hù)工作的重中之重，這就要求我們要把處理生活污水設(shè)施的建設(shè)作為城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要內(nèi)容來抓，而且是急不可待的事情。所以對于污水廠臭氣的處理不僅是保證健康城市生活的需要，同時也是美化城市的保障。  1污水廠惡臭成分、來源及危害  1.1 污水廠臭氣成分  在污水處理廠臭氣的成分是多種多樣，一般主要由碳、硫、氮等元素組成。按氣體的化學(xué)組分不同，將其分為：(1)含硫的化合物，如h2s、硫醇、硫醚類；(2)含氮的化合物，如氨、胺類、酰胺、吲哚等；(3)鹵素及衍生物，如鹵代烴等；(4)烴類，如烷烴、烯烴、炔烴以及芳香烴等；(5)含氧的有機(jī)物，如醇、酚、醛、酮、有機(jī)酸等。除h2s 和nh3 外，惡臭物質(zhì)大多是有機(jī)物。污水處理廠幾種主要惡臭物質(zhì)成分，詳見表1。  表1 主要臭氣成分  臭氣成分 典型分子式 臭氣特性  胺類 ch3nh2(ch3)3n 魚腥味  氨 nh3 氨味  二胺 nh2(ch2)4nh2(ch2)5nh2 腐肉味  硫化氫 h2s 臭雞蛋味  硫醇 ch3shch3ssch3 爛洋蔥味  糞臭素 ch8nhch3 糞便味  1.2 污水廠臭氣來源  城市污水處理廠的惡臭成分通常是在厭氧條件下形成的，主要來自污水物理機(jī)械、生物和污泥處理單元。在物理機(jī)械處理單元，污水經(jīng)過長距離的管網(wǎng)輸送，進(jìn)入泵站、粗格柵、細(xì)格柵、沉砂池等構(gòu)筑物時，由于水流劇烈湍動或靜預(yù)曝氣，在管網(wǎng)中形成的h2s、nh3 等惡臭氣體散逸到大氣中，成為惡臭源。在污泥處理單元，由于污泥中污染物濃度大，污泥中的大量好氧物質(zhì)可使其變成厭氧狀態(tài)，由此發(fā)出較強(qiáng)的氣味，是污水處理廠中強(qiáng)度最大的惡臭源。  1.3 惡臭危害  惡臭物質(zhì)分布廣，影響大，除了刺激人的嗅覺器官使人覺得不舒服外，還對人的呼吸系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)和精神系統(tǒng)產(chǎn)生不利的影響，高濃度下還會導(dǎo)致急性中毒甚至死亡。  2除臭常用工藝方法  除臭方法是一個發(fā)展的過程， 最初時是采用水洗法，后來逐步發(fā)展到微生物脫臭法，其處理效果較好。除臭常用的方法有水洗法、活性炭吸附法、催化型活性炭法、臭氧氧化法、燃燒法、純天然植物提取液噴灑技術(shù)等。  2.1 水清洗和化學(xué)除臭法  臭氣中的某些物質(zhì)具有能溶于水的特性，水清洗是利用這種特性， 臭氣中的硫化氫、氨氣等氣體和水充分接觸、溶解，最終臭味得到有效的去除。相對于活性炭吸附法，化學(xué)除臭法具有附屬設(shè)備多、運行費用較高、運行管理不方便和某些不與化學(xué)藥劑反應(yīng)的臭氣成分較難去除、效率偏低等缺點。  2.2 活性炭吸附法  活性炭可以吸附臭氣中致臭的物質(zhì)，活性炭吸附除臭法就是基于該特性，利用活性炭的強(qiáng)有力的吸附能力以達(dá)到去除臭味的目的?；钚蕴课椒ň哂休^高的除臭效率，但活性炭吸附容量固定，活性炭吸附一定量時會達(dá)到飽和，活性炭必須再生或者更換，所以運行成本相對比較高。這種方法常用于低濃度臭氣和脫臭的后處理。  2.3 催化型活性炭法  傳統(tǒng)的活性炭吸附法存在著活性炭再生費用高、更換活性炭操作麻煩等缺點。為了改善這些缺點，卡爾岡炭素公司在1994 年開發(fā)了一種可靠的催化活性炭除臭技術(shù)。催化型活性炭只對h2s 及含硫有機(jī)臭味氣體去除率高，對污水廠產(chǎn)生的其它臭味物質(zhì)去除率不是很高，因此此方法較適宜用在污水泵站除臭。  2.4 臭氧氧化法  臭氧具有強(qiáng)氧化性，能夠氧化臭氣中的化學(xué)成份而使其分解，最終達(dá)到脫臭的目的。剩余的臭氣再使用臭氧氧化法得到去除，藥液清洗法與臭氧氧化法相結(jié)合使用，比較經(jīng)濟(jì)，效率也比較高。  臭氧對臭味物質(zhì)氧化分解反應(yīng)式如下：  r3h→r3n－o＋o2  h2s＋o3→s＋h2o＋o2（主反應(yīng)）→so2＋h2o（副反應(yīng)）  ch3sh＋o3→［ch3－s－s－ch3］→ch3－so3h＋o2  2.5 燃燒法  燃燒法可以分為直接燃燒法和觸煤燃燒法。原理是根據(jù)臭味物質(zhì)的特點， 臭氣會在溫度達(dá)到648℃、接觸時間0.3s以上直接燃燒，最終臭味得到去除。  2.6 純天然植物提取液噴灑技術(shù)  純天然植物提取液經(jīng)過霧化設(shè)備后噴灑形成小霧粒，小霧粒具有很大比表面積，能夠吸附臭氣中的致臭物質(zhì)進(jìn)行反應(yīng)或催化與空氣中的氧氣反應(yīng)，最終氧化成無味、無二次污染的產(chǎn)物。  3生物過濾法除臭  3.1 生物過濾除臭原理  ottengraf 等提出了生物膜理論，并建立了如圖1 所示的理論模型來描述低濃度有機(jī)廢氣的凈化過程。孫石等較早地在國內(nèi)介紹了ottengraf 模型，并認(rèn)為惡臭氣體在生物濾池中的吸附凈化一般要經(jīng)歷以下幾個步驟：(1)廢氣中的有機(jī)污染物首先同水接觸并溶解（或混合）于水中，即由氣膜擴(kuò)散進(jìn)入液膜；(2)溶解（或混合）于液膜中的有機(jī)污染物在濃度差的推動下進(jìn)一步擴(kuò)散到生物膜內(nèi)，進(jìn)而被其中的微生物捕獲并吸收；(3)進(jìn)入微生物體內(nèi)的有機(jī)污染物在其自身的代謝過程中作為能源和營養(yǎng)物質(zhì)被分解，最終轉(zhuǎn)化為無害的化合物。在次凈化過程中，總吸收速率主要取決于氣、液兩相中的有機(jī)污染物擴(kuò)散速率（氣膜擴(kuò)散、液膜擴(kuò)散）和生化反應(yīng)速率。  3.2 生物過濾除臭工藝流程  生物除臭濾池由臭氣收集系統(tǒng)、加濕系統(tǒng)、生物填料系統(tǒng)、水源輸送、濾液排放等幾個部分構(gòu)成。其工藝流程圖如圖2所示。  圖1 ottengraf 模型  圖2 生物過濾除臭示意圖  3.3 生物過濾法影響因素  生物過濾池的去除效率受以下幾種因素的影響：(1)反應(yīng)速度，反應(yīng)速度的快慢取決于氣體成分的濃度和性質(zhì)，填料上的微生物種類、數(shù)量和活性，溫度，廢氣和填料的濕度，ph等；(2)停留時間，停留時間由氣體流量、填料堆放體積和空池體積決定；(3)氣味物質(zhì)濃度。  3.4 生物濾池設(shè)計及運行參數(shù)  設(shè)計參數(shù)確定：為了保證設(shè)備的正常運行和惡臭物質(zhì)的高效去除率，工藝參數(shù)的選擇和確定是極為重要的。生物濾池用于脫臭時的主要設(shè)計參數(shù)如表2 所示。  表2 主要工藝參數(shù)  參數(shù) 設(shè)計運行  范圍 參數(shù) 設(shè)計運行  范圍  風(fēng)管風(fēng)速/(m•s-1) ≤12 表面負(fù)荷/(m3•m-2•h-1) 50～200  停留時間/s 15～100 有機(jī)負(fù)荷(gm-3•h-1) 10～160  壓力損失/pa 70～120 臭氣濕度/% ≥90  填料高度/m 0.5～1.5 去除率/% 95～99  溫度/℃ 10～35 ph 6～9  (2)填料選擇：生物濾池最主要部分是填料，微生物在惡臭氣體處理實際工程中應(yīng)用效果的優(yōu)劣，與所用的填料有密切的關(guān)系，不同的填料具有不同的特性，適用于不同的場合。無機(jī)填料主要有沙子、碳酸鹽類、各種玻璃材料、沸石類、陶瓷、活性炭等，有機(jī)填料多為土壤、堆肥、碎木屑、樹皮、樹葉、聚丙烯小球、塑料環(huán)等。  若選擇填料不合理，不僅不能達(dá)到既定的使用目標(biāo)，甚至可使整個生物處理過程失敗。因而，合理選擇填料并將其合理利用是至關(guān)重要的。選擇填料有以下要求：①有一定的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及耐腐蝕性；②較大的比表面積，可給微生物提供充分的附  著及與污染氣體接觸的面積；③有較好的表面性質(zhì)，要有親水性，便于微生物和水的附著；④有足夠的空隙率供微生物生長，確保供氧充足；⑤無毒，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。  (3)惡臭氣體排放量：污水廠臭氣量的計算有幾種方法，應(yīng)用較多的是根據(jù)臭氣空間容積乘以換氣次數(shù)確定，換氣次數(shù)根據(jù)室內(nèi)是否進(jìn)人，取2～8 次/ h，不進(jìn)人或一般不進(jìn)人的地方，換氣次數(shù)約為2～3 次/h，對于有人進(jìn)入，但工作時間不長的，換氣次數(shù)約為2～4 次/h，有人長時間工作的空間，換氣次數(shù)為4～8 次/h。  (4)溫度：生物濾池的操作溫度為25～35 ℃，微生物生長的最佳溫度為25～35℃，因此，生物濾池溫度盡力保持25～35 ℃。  (5)濕度：水分不僅是微生物生命活動的必要成分，而且也是吸收廢氣進(jìn)而被微生物利用的溶劑，因此要求臭氣有一定的濕度，臭氣進(jìn)入生物氧化區(qū)前相對濕度須達(dá)到90 %以上。  (6)ph：生物濾池中的大部分微生物在接近中性的環(huán)境下生物活性高，惡臭的去除效率也高。必要時需向填料上添加緩沖劑以調(diào)整ph 在6～8 范圍內(nèi)。  (7)營養(yǎng)成分：微生物新陳代謝過程中除了碳元素外還需要氮、磷、鉀和痕量元素。當(dāng)惡臭氣體不能提供足夠的養(yǎng)分時還需要投加營養(yǎng)成分來滿足微生物的生長。  4結(jié)語  綜上所述，嚴(yán)格執(zhí)行惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn),加強(qiáng)對惡臭的監(jiān)測與治理,是污水處理廠今后的發(fā)展要求。都必須由專業(yè)人員對整個項目的惡臭來源、特性和現(xiàn)場的具體情況作全面、科學(xué)的調(diào)查、研究和分析,才能作出科學(xué)、合理的決策。  參考文獻(xiàn)  [1] 王愛杰,徐瀟文,任南琪等.污水廠臭氣生物處理技術(shù)研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[j].中國沼氣,2005,25(3):15- 19.  [2] 魏明蓉，張華，陸燕勤.污水廠惡臭氣體治理技術(shù)概述.廣西輕工業(yè)，2010.  [3] 聶福勝. 污水行業(yè)除臭技術(shù)及其應(yīng)用[j].環(huán)境工程, 2003,21(2):70 -71.  注：文章內(nèi)所有公式及圖表請用pdf形式查看。