污水行業(yè)除臭技術(shù)及其應(yīng)用

摘要：近年來，隨著全國各地排水設(shè)施的建設(shè)和發(fā)展，在污水收集，轉(zhuǎn)輸，處理過程中，惡臭氣體大量產(chǎn)生，影響環(huán)境，引起越來越多的水務(wù)工作者關(guān)注。結(jié)合工程實(shí)例，文章就污水行業(yè)惡臭氣體的產(chǎn)生，成份，抑制、控制及治理措施進(jìn)行論述。

關(guān)鍵詞：污水,除臭,惡臭氣體

l 概述

由于污水在輸送和處理過程中會散發(fā)惡臭，這些惡臭氣體不僅縮短了排水相關(guān)設(shè)施的使用壽命，而且嚴(yán)重污染周邊環(huán)境，降低土地利用率，更嚴(yán)重的是它還會危害人們的身體健康，對人類的精神狀態(tài)造成嚴(yán)重影響。因此為了防止和避免惡臭氣體對環(huán)境的影響，一些發(fā)達(dá)國家先后制定了一些具體規(guī)定，例如，日本早在二十世紀(jì)七十年代就已經(jīng)制定了世界上第一部《惡臭防治法》。奧地利政府將用于道路的照明電線桿內(nèi)部做成與外界相通的空心電桿，使收集到的廢氣經(jīng)電線桿向高空排放。德國規(guī)定城市污水處理廠300米范圍內(nèi)不得建造生活設(shè)施，達(dá)不到此要求，污水處理廠就必須采取防止臭味擴(kuò)散的措施。目前，德國國內(nèi)已經(jīng)廣泛應(yīng)用生物法、燃燒法和化學(xué)法等脫臭，其中，尤以生物法使用的較多。盡管各國政府在防止惡臭氣體方面采取的方法各不相同，但有一點(diǎn)是共同的，那就是都主張應(yīng)該采取更多的有效措施在全球范圍內(nèi)共同防止惡臭氣體對人類的危害�，F(xiàn)今伴隨著中國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和國民環(huán)境保護(hù)意識的日益提高，如何科學(xué)、合理地治理城市污水處理廠、污水輸送管道及污水泵站等場所產(chǎn)生的惡臭氣體，是全國水務(wù)行業(yè)面臨的緊迫問題。

2 排水設(shè)施主要惡臭污染源分析

2．1 惡臭氣體成份

惡臭物質(zhì)是指一切刺激嗅覺器官引起人們不愉快及損害生活環(huán)境的氣體物質(zhì)，惡臭(ofensive odor)即難聞的臭味。惡臭可對人產(chǎn)生嗅覺傷害，是可引起嘔吐導(dǎo)致疾病的公害之一。迄今憑人的嗅覺即能感覺到的惡臭物質(zhì)有4000多種，其中對健康危害較大的有硫醇類、氨、硫化氫、甲基硫、三甲胺、甲醛、苯乙烯、酪酸、酚類等幾十種。

排水相關(guān)系統(tǒng)產(chǎn)生的惡臭污染物質(zhì)有氨、三甲胺、硫化氫、甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫、二硫化碳和苯乙烯等。這些惡臭成分主要是水中有機(jī)物在缺氧條件下的產(chǎn)物。

2．2 排水管道中惡臭氣體的生成

污水收集系統(tǒng)是用于從居住區(qū)或工業(yè)區(qū)的源頭將污水輸送到污水處理設(shè)施的重力流管道和壓力流管道系統(tǒng)。它包括城市街坊內(nèi)或市政道路下的各類排水管道、連接管道的窨井或跌落窨井及高位透氣井。

在污水的長距離管道輸送過程中，由于污水較長的停留時(shí)間和較低的流速，極易形成管道內(nèi)的缺氧環(huán)境。因此，污水中含氮、硫物質(zhì)被厭氧分解，形成還原形態(tài)的硫化氫和氨等惡臭物質(zhì)，從而形成惡臭污染。在一些高位透氣井和連接管道的跌落窨井，當(dāng)井內(nèi)污水漂浮雜物嚴(yán)重淤積時(shí)，會失去及時(shí)向空中排除管道內(nèi)有害氣體的功能，更加重了該區(qū)段內(nèi)惡臭氣體的濃度。

2．3 排水泵站中惡臭氣體的生成

在服務(wù)面積較大的收集系統(tǒng)中，污水必須由排水泵站進(jìn)行長途輸送。在各類泵站中，污水泵站和合流泵站較易產(chǎn)生惡臭氣體。污水泵站是指那些將污水輸送至污水廠的中途泵站，以及污水廠內(nèi)的進(jìn)水泵站。合流泵站是指那些具有雨污水混流輸送功能的泵站。

泵站惡臭氣體產(chǎn)生的原因主要是排水管道內(nèi)部易形成厭氧條件，此時(shí)污水中的含氮、硫有機(jī)物會分解成為惡臭物質(zhì)，當(dāng)泵站設(shè)備啟動(dòng)、運(yùn)行時(shí)會引起水流湍動(dòng)，從而使原來產(chǎn)生并溶解于污水中的惡臭物質(zhì)逸出進(jìn)人大氣，從而形成惡臭污染。大多數(shù)污水泵站和合流泵站集水井設(shè)計(jì)均為敞開式，集水井內(nèi)格柵除污機(jī)每天需要不問斷地清撈集水井內(nèi)垃圾，在清撈過程中散發(fā)臭氣，另外，泵房內(nèi)的泵機(jī)設(shè)備檢修期間在設(shè)備拆裝時(shí)也會瞬間從進(jìn)水管道中溢出高濃度的有害氣體。一般來說，泵站惡臭污染物的散發(fā)量取決于水中惡臭組分的性質(zhì)和濃度、水體溫度、湍動(dòng)程度和水面及敞開源附近的氣象擴(kuò)散條件。

2．4 污水處理廠中惡臭氣體的產(chǎn)生

城市污水處理廠易散發(fā)臭氣的構(gòu)筑物主要包括進(jìn)水閘井、粗格柵間、進(jìn)水泵房、細(xì)格柵間、沉砂池、生化池、污泥池和污泥脫水機(jī)房等。在較早建造的污水處理廠，由于受當(dāng)時(shí)的設(shè)計(jì)和建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的局限，污水廠內(nèi)的污水處理和污泥處理設(shè)施大多采用敞開式，構(gòu)筑物內(nèi)污水或污泥在輸送和攪動(dòng)過程中會產(chǎn)生大量的惡臭氣體，從而污染周邊環(huán)境。當(dāng)今設(shè)計(jì)污水處理廠時(shí)，均應(yīng)對易產(chǎn)生惡臭氣體的構(gòu)筑物密閉抽風(fēng)，或者局部設(shè)置吸風(fēng)口，避免臭氣四逸，而后輸送至臭氣處理設(shè)施集中處理。

3 惡臭污染控制技術(shù)

惡臭的治理技術(shù)包括惡臭源抑制技術(shù)、惡臭源散發(fā)控制技術(shù)和惡臭氣體處理技術(shù)。

3．1 惡臭源抑制技術(shù)

大多數(shù)的惡臭源抑制技術(shù)亦即液相惡臭控制技術(shù)，都是基于降低惡臭氣體的排放量與排放濃度的考慮，包括控制惡臭氣體的釋放和污水及其中化合物所處狀態(tài)(如流態(tài)、含氧條件、腐蝕物含量等)，惡臭源抑制技術(shù)主要包括：

(1)良好的運(yùn)行維護(hù)(盡可能減少厭氧細(xì)菌的繁殖)，主要內(nèi)容包括保持系統(tǒng)內(nèi)水流通暢；避免大量的油脂和污物在死角處積累；嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)和操作規(guī)范要求控制進(jìn)水水質(zhì)等。

(2)上游預(yù)處理，避免系統(tǒng)內(nèi)厭氧條件的出現(xiàn)，主要內(nèi)容包括注入空氣和純氧；加氯、金屬鹽和硝酸鹽等。

(3)直接投加或在旁路管中投加化學(xué)藥劑抑制厭氧細(xì)菌生長，主要內(nèi)容包括加過氧化氫、高錳酸鉀等氧化劑；

3．2 惡臭氣體散發(fā)控制技術(shù)

惡臭氣體散發(fā)控制技術(shù)系指通過對惡臭源集氣通風(fēng)和排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)參數(shù)的研究選擇，利用較少的排氣量達(dá)到較好的惡臭源室內(nèi)通風(fēng)效果，控制后續(xù)脫臭裝置的規(guī)模，節(jié)約惡臭治理費(fèi)用，并通過合理的排放系統(tǒng)減少對周圍環(huán)境的影響。對惡臭源的有效收集是整個(gè)惡臭控制技術(shù)的重要環(huán)節(jié)，有先進(jìn)的除臭設(shè)備而沒有先進(jìn)的惡臭源收集系統(tǒng)設(shè)計(jì)將不會達(dá)到真實(shí)的除臭效果。

惡臭氣體收集主要有兩種方式：(1)密閉惡臭源，抽風(fēng)機(jī)抽風(fēng)，使整個(gè)空間形成微負(fù)壓狀態(tài)，同時(shí)滿足空間的通風(fēng)要求；(2)局部惡臭源設(shè)吸風(fēng)口。收集到的惡臭氣體由風(fēng)機(jī)和風(fēng)管輸送至后續(xù)處理設(shè)施。

3．3 惡臭氣體處理技術(shù)

惡臭氣體一般為多組分低濃度的混合氣體。除臭過程也就是將這些惡臭分子吸收、破壞、降解或者隱蔽的過程。據(jù)此，惡臭的治理方法大致可分為以下幾種。

3．3．1 氧化法

氧化法即利用惡臭氣體大多為還原性物質(zhì)、氧化劑具有較強(qiáng)氧化性的化學(xué)特性，使臭氣中的污染因子有效氧化分解，以降低惡臭濃度。目前常用的氧化劑包括臭氧和活性氧。

臭氧氧化法即利用臭氧的強(qiáng)氧化性，使臭氣中的化學(xué)成份氧化，達(dá)到脫臭目的。臭氧是相對不穩(wěn)定的氣體，很容易分解成氧氣，在濕度大的場合尤甚，因此臭氧往往是現(xiàn)場制備的。在條件適宜時(shí)，臭氧與H：S的反應(yīng)速度極快，只需一秒鐘，但須與待處理的氣體迅速混合均勻。

活性氧氧化技術(shù)是指直接利用活性氧發(fā)生裝置產(chǎn)生具有極強(qiáng)氧化能力的活性氧對臭氣中的化學(xué)成份進(jìn)行氧化來凈化氣體�；钚匝跏且环N介于氧分子和臭氧分子之間的一種過渡態(tài)氧。在特制的活性氧發(fā)生裝置中利用高壓靜電的特殊脈沖放電方式產(chǎn)生高密度的高能活性氧迅速與有機(jī)分子碰撞，激活有機(jī)分子，并將其破壞；或者高能活性氧激活空氣中的氧分子產(chǎn)生二次活性氧，與有機(jī)分子發(fā)生一系列鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，氧化有機(jī)物。

3．3．2 吸收法

吸收法本質(zhì)上也是一個(gè)分離過程，是通過惡臭氣體與液體溶劑接觸而達(dá)到使污染物從氣相轉(zhuǎn)移到液相的一種操作。吸收法也叫濕式氣體洗滌法，通常是利用水吸收、酸堿中和等來除去氣體中的惡臭成份。吸收法可用來處理任何具有水溶性的惡臭物質(zhì)，其處理效率通�？梢赃_(dá)到95％ ～98％ 。吸收過程通常是在填料塔、板式塔或噴霧塔等吸收裝置中進(jìn)行的，該法常用來處理濃度較低、流量較大的惡臭氣體。

3．3．3 吸附法

吸附法就是依據(jù)多孔固體吸附劑的化學(xué)特性(除官能團(tuán)作用外)和物理特性(微孑L容量、比表面積、微孔構(gòu)造)，達(dá)到惡臭物質(zhì)積聚或凝縮在其表面而達(dá)到分離目的的一種脫臭方法。吸附分離在環(huán)境工程、化學(xué)工程等領(lǐng)域的應(yīng)用非常廣泛，其技術(shù)關(guān)鍵在于吸附劑應(yīng)具有較大的吸附容量和較快的吸附速率。

目前國內(nèi)外最廣泛應(yīng)用的吸附劑是活性炭。這主要是因?yàn)榛钚蕴坑泻芨叩谋缺砻娣e，對惡臭物質(zhì)有較大的平衡吸附量，對多種惡臭氣體都可達(dá)到較好的吸附效果。此外通過浸漬活性炭(堿、磷酸)或注加微量其他氣體(氨氣、二氧化碳)還可以有效提高活性炭的吸附效率。但是由于活性炭的價(jià)格昂貴，處理成本就成為限制其應(yīng)用的主要因素，而且它還有不適宜處理高濃度臭氣，每隔一段時(shí)間需要進(jìn)行吸附劑再生的缺點(diǎn)。

3．3．4 生物脫臭法

生物脫臭是利用固相和液相反應(yīng)器中的微生物的生命活動(dòng)降解氣流中所攜帶的惡臭氣體，將其轉(zhuǎn)化成簡單無機(jī)物(例如二氧化碳，水，無機(jī)鹽等)和生物質(zhì)等臭味強(qiáng)度比較低或者無臭的物質(zhì)。多數(shù)的含碳有機(jī)物最終轉(zhuǎn)化為二氧化碳，含氮物質(zhì)首先分解出氨氣，而后氧化成亞硝酸鹽并最終氧化成為硝酸鹽，含硫物質(zhì)往往被氧化成硫磺或者硫酸鹽。

自1957年美國報(bào)道利用土壤脫臭法處理H S 以來，生物脫臭法就在生物過濾法(生物固著態(tài))和生物洗滌法(生物懸浮態(tài))兩種類型上發(fā)展，8O年代后期才出現(xiàn)了介于它們之間的填充塔型生物脫臭法，現(xiàn)已成為生物脫臭法的主流。

由于生物脫臭系統(tǒng)與自然進(jìn)程較為相似，通常是在常溫常壓下進(jìn)行，運(yùn)行時(shí)僅僅需要消耗使惡臭物質(zhì)與微生物相接觸的動(dòng)力費(fèi)用和少量的調(diào)整營養(yǎng)環(huán)境的藥劑費(fèi)用。因此生物脫臭屬于環(huán)境友好凈化技術(shù)。具體體現(xiàn)在總體能耗低、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用少，較少出現(xiàn)二次污染和跨介質(zhì)污染轉(zhuǎn)移的問題。此外生物法尤其適合于處理氣量大于17000m ／h，惡臭氣體濃度小于1000ppm的場合。在氣量較大的情況下，其投資費(fèi)用通常要低于現(xiàn)有的其它類型的處理設(shè)施。

除了上述四種常用的吸附法、吸收法、氧化法和生物法外，還有其他幾種除臭方法包括直接燃燒法、催化燃燒、土壤脫臭法、遮蔽法、冷凝法、膜分離法等等。由于這些方法目前在工程中應(yīng)用較少，在此處就不再贅述。

4 工程實(shí)例

深圳市羅芳污水處理廠二期工程厭氧池距離羅芳村僅50m，為了消除其產(chǎn)生的惡臭對周邊居民的影響，厭氧池增設(shè)了生物除臭系統(tǒng)。此系統(tǒng)于2001年設(shè)計(jì)，2002年8月建成并投人運(yùn)行。此設(shè)施設(shè)計(jì)處理氣量2萬m ／h。系統(tǒng)主要包括臭氣收集和處理兩個(gè)系統(tǒng)。收集系統(tǒng)是在反應(yīng)池頂加設(shè)輕鋼結(jié)構(gòu)臭氣收集罩，臭氣經(jīng)過收集后再用矩形風(fēng)管(O．63m×lm)集中送至瑞士產(chǎn)玻璃鋼抽風(fēng)機(jī)，最后進(jìn)人臭氣處理裝置。處理裝置經(jīng)過工藝比較(三級化學(xué)處理和生物濾池)，最終選擇運(yùn)行費(fèi)用省，無二次污染的生物濾池工藝，該裝置包括預(yù)洗池和生物濾池。預(yù)洗池主要功能是對臭氣加濕，維持合適的濕度；生物濾池為模塊拼裝式，以木渣和樹皮為主要填料。在污水反應(yīng)池內(nèi)還設(shè)置了H2S自動(dòng)檢測和報(bào)警裝置。

珠海吉大水質(zhì)凈化廠擴(kuò)建工程位于珠海市吉大區(qū)，擴(kuò)建規(guī)模為處理城市污水3萬t／d，由于廠區(qū)緊鄰居民區(qū)，工程設(shè)計(jì)和建設(shè)時(shí)，對整個(gè)工藝流程中產(chǎn)生的惡臭氣體進(jìn)行了控制和處理。吉大廠污水處理工藝為：進(jìn)水閘井一粗格柵與進(jìn)水泵房一細(xì)格柵與沉砂池一zT廊道交替池(除磷脫氮生化池)一消毒池一排水；污泥處理工藝為：剩余污泥一中間貯池一帶式濃縮脫水機(jī)一泥餅外運(yùn)。惡臭氣體產(chǎn)生源主要為粗格柵與進(jìn)水泵房、細(xì)格柵與沉砂池、ZT廊道交替池、污泥脫水間、污泥中間貯池及污泥斗。惡臭氣體污染防治包括氣體收集輸送和惡臭氣體凈化兩個(gè)部分。ZT廊道交替池和細(xì)格柵與沉砂池上部用輕鋼網(wǎng)架封閉后抽氣，粗格柵與進(jìn)水泵房內(nèi)臭氣由軸流風(fēng)機(jī)送至ZT廊道交替池上部密閉空間，污泥脫水間對帶式濃縮脫水機(jī)加罩后單獨(dú)設(shè)置吸風(fēng)口，同時(shí)對中間貯池抽風(fēng)，這樣各惡臭氣體產(chǎn)生源空間均形成微負(fù)壓，避免臭氣外逸，并滿足規(guī)范要求的通風(fēng)要求，臭氣由風(fēng)機(jī)抽送至后續(xù)的除臭生物濾池處理。除臭生物濾池由增濕池和除臭池組成，增濕池功能是對氣體加濕并除懸浮顆粒，配有噴淋系統(tǒng)、填料、循環(huán)水泵等，除臭池采用模塊拼裝式，外壁采用玻璃鋼結(jié)構(gòu)，底層為布?xì)饪臻g，設(shè)有支墩、支架和布?xì)獍澹�其上放置填料。主要設(shè)計(jì)參數(shù)及設(shè)備：除臭生物濾池1座，尺寸為13． 5米×13．5米×2米，處理能力為57000m ／h，表面負(fù)荷310 m ／m ，填料為特制多孔強(qiáng)吸附材料，高 1．5m；風(fēng)機(jī)4臺，風(fēng)量8500m ／h的2臺，風(fēng)量 20000m ／h的2臺，風(fēng)壓均為2．2kPa；增濕池1座，尺寸為5米×3米×2．5米；循環(huán)水泵2臺，單臺Q ： 50m ／h，H=20m。目前該除臭系統(tǒng)已經(jīng)運(yùn)行一年，除臭效果良好，完全達(dá)到“城市污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)”GB18918—2002中的廠界(防護(hù)帶邊緣)廢氣排放二級標(biāo)準(zhǔn)。

5 結(jié)論與建議

(1)在進(jìn)行城市污水系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)從污水的收集、轉(zhuǎn)輸及處理全過程著眼，控制臭氣污染。

(2)市政污水行業(yè)產(chǎn)生的惡臭氣體組成復(fù)雜，其主要污染成份為氨、硫化氫、甲硫醇等。

(3)由于除臭裝置大都屬于非標(biāo)設(shè)備，因此要因地制宜地慎重選用各類除臭方案。在新建除臭設(shè)施時(shí)，應(yīng)充分考慮各類除臭設(shè)施的不同性能和特點(diǎn)。除臭生物濾池工藝較適合于市政污水行業(yè)惡臭氣體凈化，具有操作管理簡單、運(yùn)行方式靈活 處理效果好等優(yōu)點(diǎn)。

(4)在除臭濾池填料層內(nèi)設(shè)置噴淋水系統(tǒng)、通過鼓風(fēng)機(jī)將惡臭氣體先鼓人曝氣池等措施將改善整體處理效果，并可節(jié)能。

(5)在排水作業(yè)區(qū)內(nèi)多選擇種植環(huán)保植物，形成合理的有層次的環(huán)境綠化，以吸附各類污染物，降低污染程度。

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