污水處理廠(chǎng)除臭技術(shù)與工程化研究

1　概述

城市污水處理廠(chǎng)污水污泥處理過(guò)程中，必然會(huì )產(chǎn)生大量的惡臭氣體—異味，這些臭味主要是由有機物腐敗產(chǎn)生的氣體造成。臭味大致有魚(yú)腥臭[胺類(lèi)CH3NH2，（CH3）3N]，氨臭[氨NH3]，腐肉臭[二元胺類(lèi)NH2(CH2)4NH2]，腐蛋臭（硫化氫H2S），腐甘藍臭[有機硫化物（CH3）2S]，糞臭[甲基吲哚C8H5NHCH3]以及某些生產(chǎn)廢水的特殊臭味。臭味給人以感官不悅，甚至會(huì )危及人體生理健康，諸如呼吸困難、倒胃、胸悶、嘔吐等。隨著(zhù)人類(lèi)社會(huì )經(jīng)濟的發(fā)展，人民生活水平的提高和日益增強的公眾環(huán)境意識，城市污水處理廠(chǎng)在運行過(guò)程中所產(chǎn)生的臭氣問(wèn)題，已經(jīng)引起社會(huì )越來(lái)越多的關(guān)注。為了防止和消除城市污水處理廠(chǎng)臭味對周?chē)�環(huán)境及居民生活的影響，一些發(fā)達國家先后制定和逐步完善了一些有關(guān)的具體規定。目前我國興建的城市污水處理廠(chǎng)大多在大、中城市和旅游景點(diǎn)城鎮，有的很難避開(kāi)居民區、交通要道或村落，因此污水處理廠(chǎng)脫臭問(wèn)題不可避免地提到議事日程上來(lái)，有的已達到急迫需要得到解決的地步。今后我國環(huán)境部門(mén)將要對污水處理廠(chǎng)提出臭氣控制指標。

2　脫臭技術(shù)及設計

污水處理廠(chǎng)臭味的處理方法有很多，如直接焚燒法、催化劑氧化法、酸堿洗凈法、臭氣氧化法、化學(xué)吸附法、活性碳物理吸附法、生物脫臭法、土壤脫臭法等，但經(jīng)濟實(shí)用的還屬生物除臭技術(shù)。當采用排風(fēng)換氣時(shí)脫臭時(shí)，污水處理廠(chǎng)處理構筑物通氣量可參考表2數值。本文將對土壤法、生物法、離子法簡(jiǎn)單論述。

2.1　土壤脫臭技術(shù)

2.1.1土壤脫臭原理及特點(diǎn)

土壤脫臭機理主要可分為物理吸附和生物分解兩類(lèi)，惡臭氣體－如胺類(lèi)、硫化氫、低級脂肪酸等水溶性臭氣類(lèi)，被土壤中的水分吸收去除，而非溶性臭氣則被土壤表面物理吸附繼而被土壤中微生物分解。土壤脫臭法特點(diǎn)：①維護管理費用低，效果與活性炭脫臭同等，②處理1m2的臭氣需2.5～3.3m２土地；③但不適于降暴雨、下大雪地區；對于高溫、高濕和水分、塵土、微塵等氣體須予處理。

2.1.2　土壤和參數

設計土壤脫臭時(shí)選擇的土壤指標應是：腐殖土為好，亞粘土等紅土需摻入雞糞、垃圾和污泥肥料進(jìn)行改良后使用；礦質(zhì)土和粘土不宜。土壤水分40～70%為宜。過(guò)于干燥的土壤需裝設水噴淋器。種植草坪土壤表面保持傾斜，作為防降暴雨的措施。

日本經(jīng)驗得出：
臭氣通過(guò)土壤中速度：2mm～17mm／s；
設計一般選為5mm／s；
有效土壤厚度為50cm；
臭氣與土壤接觸時(shí)間為1分40秒；
臭氣通過(guò)活性炭速度：30cm～40cm／s；
有效厚度為40cm；
臭氣與活性碳接觸時(shí)間為1秒。

2.1.3　工程范例

（1）日本某處土壤脫臭床
臭氣風(fēng)量：600m3／min
臭氣與土壤接觸時(shí)間：2.7m3／m2min
需土壤面積：1580m2

（2）我國某處污泥脫水機房土壤脫臭床
脫水機房容積：V＝450m3
設換氣周期：每小時(shí)3次（20min）
換臭氣量：22.5m3／min（450m3／20min）
脫臭負荷：設2.7m3（臭氣）／m2（土）min
需土壤面積（計算值）：8.3m2
（設計值）：25m2

結構設計（自土壤表層向下）

2.2　填料塔式生物活性炭吸附脫臭裝置

2.2.1工作原理和填料

（1）生物脫臭原理

生物脫臭是在適宜條件下，利用載體填料比表面積上微生物的作用脫臭。臭氣物質(zhì)先被填料吸收，然后被填料上附著(zhù)的微生物氧化分解，從而完成臭氣的除臭過(guò)程。為了使微生物保持高的活性，必須為之創(chuàng )造一個(gè)良好的生存環(huán)境，比如：適宜的濕度、pH值、氧氣含量、溫度和營(yíng)養成分等。實(shí)際生產(chǎn)設計要求，載體填料相對濕度保持在80～95%，所以經(jīng)常采用噴淋原污水或初沉池出水以提供水分和營(yíng)養源。

（2）填料選擇

生物脫臭塔最主要部分是填料。一種好的載體填料必須滿(mǎn)足：容許生長(cháng)的微生物種類(lèi)豐富；為微生物提供棲息生長(cháng)大的比表面積；營(yíng)養成分合理（N、P、K和微量元素）；有好的吸水性；自身無(wú)異味；吸附性好；結構均勻孔隙率大；材料易得且價(jià)格便宜；耐老化；運行、養護簡(jiǎn)單。常用的填料有：塑料、半軟性塑料、干樹(shù)皮、干草、纖維性泥炭或其混合物。

脫臭塔填料的堆放高度取決于所要求的停留時(shí)間和表面負荷。工程上填料高度一般為1.0～1.2m。如果選擇的填料合適，工藝上能做到布氣均勻、排除氣流短路的話(huà)，最低高度可以為0.5m。

2.2.2活性碳吸附脫臭

原理：使惡臭物質(zhì)通過(guò)活性碳層，利用物理吸附去除；

適用物質(zhì)：硫化氫和硫醇（氨和胺）。

2.2.3脫臭工藝流程及脫臭裝置

臭氣→空氣凈化器→風(fēng)機→生物脫臭裝置→活性炭脫裝置→排放

日本某公司生產(chǎn)的生物活性炭脫臭裝置規格和性能見(jiàn)表3所示：

2.3　高能離子脫臭技術(shù)

2.3.1　技術(shù)簡(jiǎn)介及工作原理

高能離子凈化系統是瑞典的高新技術(shù)，它能有效地清除空氣中的細菌、可吸入顆粒物、硫化合物等有害物質(zhì)。使人的嗅覺(jué)感受到模擬自然的清新空氣。它的核心裝置是BENTAX離子空氣凈化系統，其工作原理是置于室內的離子發(fā)生裝置發(fā)射出高能正、負離子，它可以與室內空氣當中的有機揮發(fā)性氣體分子（VOC）接觸，打開(kāi)VOC分子化學(xué)鍵，分解成二氧化碳和水；對硫化氫、氨同樣具有分解作用；離子發(fā)生裝置發(fā)射離子與空氣中塵埃粒子及固體顆粒碰撞，使顆粒荷電產(chǎn)生聚合作用，形成較大顆�？孔陨碇亓Τ两迪聛�(lái)，達到凈化目的；發(fā)射離子還可以與室內靜電、異味等相互發(fā)生作用，同時(shí)有效地破壞空氣中細菌生存的環(huán)境，降低室內細菌濃度，并將其完全消除。最終的效果是使室內空氣變得象雨后森林般的純凈。

高能離子凈化系統在歐洲諸國應用于醫院、辦公樓、公眾大廳等，以空氣凈化以致達到模擬自然森林空氣清新的效果。近些年逐步開(kāi)發(fā)應用于污水處理廠(chǎng)和污水提升泵房的脫臭方面，法國、英國、蘇格蘭、瑞典等國的應用實(shí)例很多。

2.3.2　天津市某污水廠(chǎng)試驗效果

（1）試驗場(chǎng)地
脫臭中試場(chǎng)地選擇在天津市某污水處理廠(chǎng)污泥處置實(shí)驗室內，臭源是脫水污泥處置過(guò)程中產(chǎn)生的臭氣。

（2）試驗條件：

①污泥中試實(shí)驗室
總容積：30m3(3×4×2.5m3)；
污泥發(fā)酵倉直徑φ600mm，長(cháng)3m；
臭氣測試點(diǎn)與發(fā)酵倉的水平距離為1m；
高能離子凈化系統主機及通風(fēng)系統置于室內。

②臭氣源
260kg脫水污泥投入到回轉式污泥發(fā)酵倉中；
為了加強臭氣強度，污泥采用了太陽(yáng)能加熱。

③高能離子凈化系統
離子機規格型號：2—E—S氣流：0.42m3／s
空氣處理量：1500m3／h功率：22w
為離子發(fā)射系統配套的通風(fēng)系統；

④測試項目
負離子濃度；VOC（有機污染）氣體總量；
H2S、O2、CO、CH4濃度。

⑤試驗數據分析及評價(jià)
9小時(shí)連續運行，臭源VOC濃度周期性變化從25～100ppm，室內則從15～16.7ppm逐漸衰減到0～1ppm；室內測點(diǎn)離子濃度始終保持在160～170Ions／cm3；H2S氣體濃度也保持為0。
試驗結果變化曲線(xiàn)見(jiàn)圖1及2。

⑥試驗結果評價(jià)

A試驗所采用的VOC測定儀，離子檢測計和有毒有害氣體測定儀都是先進(jìn)的便攜式儀器，靈敏度很高，能保證數據的可靠性；

B試運行是污泥發(fā)酵倉及太陽(yáng)能加熱后的污泥臭氣，臭氣強度高，通過(guò)BENTAX離子空氣凈化系統凈化，僅1小時(shí)后，VOC濃度降低至零，離子濃度升高，H2S氣體由4.0ppm減小到0，人員嗅覺(jué)感覺(jué)臭味明顯下降。負載試驗是在脫水污泥處置臭源條件下進(jìn)行的，臭源VOC濃度從25～100ppm，室內測點(diǎn)則從15～16.7ppm逐漸衰減到0～1ppm；離子濃度始終保持在160～170Ions／cm3；H2S氣體濃度也保持為0。

技術(shù)結論意見(jiàn)為：通過(guò)利用高能離子除臭，在上述試驗條件下，除臭效果技術(shù)上是可行的。

C　經(jīng)濟分析

在本實(shí)驗條件下，高能離子凈化系統對污水廠(chǎng)脫水污泥臭氣的凈化效果較顯著(zhù)，運行成本分析如下：
24小時(shí)運行耗電量?jì)H為0.53kwh；
單位空間耗電量為0.018kwh／m3.d；
按每度電0.45元計算
凈化1立方米臭氣的成本約為0.0081元／m3.d；
污泥脫水車(chē)間以1000m3為計；
則運行成本直接耗電費用為8.1元／d。來(lái)源：谷騰水網(wǎng)