污水行業(yè)除臭技術(shù)及其應用

摘要：近年來(lái)，隨著(zhù)全國各地排水設施的建設和發(fā)展，在污水收集，轉輸，處理過(guò)程中，惡臭氣體大量產(chǎn)生，影響環(huán)境，引起越來(lái)越多的水務(wù)工作者關(guān)注。結合工程實(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(guò)程中會(huì )散發(fā)惡臭，這些惡臭氣體不僅縮短了排水相關(guān)設施的使用壽命，而且嚴重污染周邊環(huán)境，降低土地利用率，更嚴重的是它還會(huì )危害人們的身體健康，對人類(lèi)的精神狀態(tài)造成嚴重影響。因此為了防止和避免惡臭氣體對環(huán)境的影響，一些發(fā)達國家先后制定了一些具體規定，例如，日本早在二十世紀七十年代就已經(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(xiàn)桿內部做成與外界相通的空心電桿，使收集到的廢氣經(jīng)電線(xiàn)桿向高空排放。德國規定城市污水處理廠(chǎng)300米范圍內不得建造生活設施，達不到此要求，污水處理廠(chǎng)就必須采取防止臭味擴散的措施。目前，德國國內已經(jīng)廣泛應用生物法、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，那就是都主張應該采取更多的有效措施在全球范圍內共同防止惡臭氣體對人類(lèi)的危害�，F今伴隨著(zhù)中國經(jīng)濟的飛速發(fā)展和國民環(huán)境保護意識的日益提高，如何科學(xué)、合理地治理城市污水處理廠(chǎng)、污水輸送管道及污水泵站等場(chǎng)所產(chǎn)生的惡臭氣體，是全國水務(wù)行業(yè)面臨的緊迫問(wèn)題。

2 排水設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(jué)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(jué)傷害，是可引起嘔吐導致疾病的公害之一。迄今憑人的嗅覺(jué)即能感覺(jué)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(lèi)、氨、硫化氫、甲基硫、三甲胺、甲醛、苯乙烯、酪酸、酚類(lèi)等幾十種。

排水相關(guān)系統產(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

污水收集系統是用于從居住區或工業(yè)區的源頭將污水輸送到污水處理設施的重力流管道和壓力流管道系統。它包括城市街坊內或市政道路下的各類(lèi)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(cháng)距離管道輸送過(guò)程中，由于污水較長(cháng)的停留時(shí)間和較低的流速，極易形成管道內的缺氧環(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，當井內污水漂浮雜物嚴重淤積時(shí)，會(huì )失去及時(shí)向空中排除管道內有害氣體的功能，更加重了該區段內惡臭氣體的濃度。

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中，污水必須由排水泵站進(jìn)行長(cháng)途輸送。在各類(lèi)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(chǎng)的中途泵站，以及污水廠(chǎng)內的進(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部易形成厭氧條件，此時(shí)污水中的含氮、硫有機物會(huì )分解成為惡臭物質(zhì)，當泵站設備啟動(dòng)、運行時(shí)會(huì )引起水流湍動(dòng)，從而使原來(lái)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。大多數污水泵站和合流泵站集水井設計均為敞開(kāi)式，集水井內格柵除污機每天需要不問(wèn)斷地清撈集水井內垃圾，在清撈過(guò)程中散發(fā)臭氣，另外，泵房?jì)鹊谋脵C設備檢修期間在設備拆裝時(shí)也會(huì )瞬間從進(jìn)水管道中溢出高濃度的有害氣體。一般來(lái)說(shuō)，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(kāi)源附近的氣象擴散條件。

2．4 污水處理廠(chǎng)中惡臭氣體的產(chǎn)生

城市污水處理廠(chǎng)易散發(fā)臭氣的構筑物主要包括進(jìn)水閘井、粗格柵間、進(jìn)水泵房、細格柵間、沉砂池、生化池、污泥池和污泥脫水機房等。在較早建造的污水處理廠(chǎng)，由于受當時(shí)的設計和建設標準的局限，污水廠(chǎng)內的污水處理和污泥處理設施大多采用敞開(kāi)式，構筑物內污水或污泥在輸送和攪動(dòng)過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生大量的惡臭氣體，從而污染周邊環(huán)境。當今設計污水處理廠(chǎng)時(shí)，均應對易產(chǎn)生惡臭氣體的構筑物密閉抽風(fēng)，或者局部設置吸風(fēng)口，避免臭氣四逸，而后輸送至臭氣處理設施集中處理。

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)良好的運行維護(盡可能減少厭氧細菌的繁殖)，主要內容包括保持系統內水流通暢；避免大量的油脂和污物在死角處積累；嚴格按照設計和操作規范要求控制進(jìn)水水質(zhì)等。

(2)上游預處理，避免系統內厭氧條件的出現，主要內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)藥劑抑制厭氧細菌生長(cháng)，主要內容包括加過(guò)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(guò)對惡臭源集氣通風(fēng)和排氣系統的設計參數的研究選擇，利用較少的排氣量達到較好的惡臭源室內通風(fēng)效果，控制后續脫臭裝置的規模，節約惡臭治理費用，并通過(guò)合理的排放系統減少對周?chē)�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，有先進(jìn)的除臭設備而沒(méi)有先進(jìn)的惡臭源收集系統設計將不會(huì )達到真實(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)機抽風(fēng)，使整個(gè)空間形成微負壓狀態(tài)，同時(shí)滿(mǎn)足空間的通風(fēng)要求；(2)局部惡臭源設吸風(fēng)口。收集到的惡臭氣體由風(fēng)機和風(fēng)管輸送至后續處理設施。

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(guò)程也就是將這些惡臭分子吸收、破壞、降解或者隱蔽的過(guò)程。據此，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氧化性，使臭氣中的化學(xué)成份氧化，達到脫臭目的。臭氧是相對不穩定的氣體，很容易分解成氧氣，在濕度大的場(chǎng)合尤甚，因此臭氧往往是現場(chǎng)制備的。在條件適宜時(shí)，臭氧與H：S的反應速度極快，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)生具有極強氧化能力的活性氧對臭氣中的化學(xué)成份進(jìn)行氧化來(lái)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(guò)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分子碰撞，激活有機分子，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，與有機分子發(fā)生一系列鏈式反應，氧化有機物。

3．3．2 吸收法

吸收法本質(zhì)上也是一個(gè)分離過(guò)程，是通過(guò)惡臭氣體與液體溶劑接觸而達到使污染物從氣相轉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(lái)除去氣體中的惡臭成份。吸收法可用來(lái)處理任何具有水溶性的惡臭物質(zhì)，其處理效率通�？梢赃_到95％ ～98％ 。吸收過(guò)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(lái)處理濃度較低、流量較大的惡臭氣體。

3．3．3 吸附法

吸附法就是依據多孔固體吸附劑的化學(xué)特性(除官能團作用外)和物理特性(微孑L容量、比表面積、微孔構造)，達到惡臭物質(zhì)積聚或凝縮在其表面而達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)域的應用非常廣泛，其技術(shù)關(guān)鍵在于吸附劑應具有較大的吸附容量和較快的吸附速率。

目前國內外最廣泛應用的吸附劑是活性炭。這主要是因為活性炭有很高的比表面積，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到較好的吸附效果。此外通過(guò)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，將其轉化成簡(jiǎn)單無(wú)機物(例如二氧化碳，水，無(wú)機鹽等)和生物質(zhì)等臭味強度比較低或者無(wú)臭的物質(zhì)。多數的含碳有機物最終轉化為二氧化碳，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年美國報道利用土壤脫臭法處理H S 以來(lái)，生物脫臭法就在生物過(guò)濾法(生物固著(zhù)態(tài))和生物洗滌法(生物懸浮態(tài))兩種類(lèi)型上發(fā)展，8O年代后期才出現了介于它們之間的填充塔型生物脫臭法，現已成為生物脫臭法的主流。

由于生物脫臭系統與自然進(jìn)程較為相似，通常是在常溫常壓下進(jìn)行，運行時(shí)僅僅需要消耗使惡臭物質(zhì)與微生物相接觸的動(dòng)力費用和少量的調整營(yíng)養環(huán)境的藥劑費用。因此生物脫臭屬于環(huán)境友好凈化技術(shù)。具體體現在總體能耗低、運行維護費用少，較少出現二次污染和跨介質(zhì)污染轉移的問(wèn)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(chǎng)合。在氣量較大的情況下，其投資費用通常要低于現有的其它類(lèi)型的處理設施。

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(chǎng)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，厭氧池增設了生物除臭系統。此系統于2001年設計，2002年8月建成并投人運行。此設施設計處理氣量2萬(wàn)m ／h。系統主要包括臭氣收集和處理兩個(gè)系統。收集系統是在反應池頂加設輕鋼結構臭氣收集罩，臭氣經(jīng)過(guò)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，最后進(jìn)人臭氣處理裝置。處理裝置經(jīng)過(guò)工藝比較(三級化學(xué)處理和生物濾池)，最終選擇運行費用省，無(wú)二次污染的生物濾池工藝，該裝置包括預洗池和生物濾池。預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(shù)皮為主要填料。在污水反應池內還設置了H2S自動(dòng)檢測和報警裝置。

珠海吉大水質(zhì)凈化廠(chǎng)擴建工程位于珠海市吉大區，擴建規模為處理城市污水3萬(wàn)t／d，由于廠(chǎng)區緊鄰居民區，工程設計和建設時(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(chǎng)污水處理工藝為：進(jìn)水閘井一粗格柵與進(jìn)水泵房一細格柵與沉砂池一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一泥餅外運。惡臭氣體產(chǎn)生源主要為粗格柵與進(jìn)水泵房、細格柵與沉砂池、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?jì)瘸魵庥奢S流風(fēng)機送至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加罩后單獨設置吸風(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壓，避免臭氣外逸，并滿(mǎn)足規范要求的通風(fēng)要求，臭氣由風(fēng)機抽送至后續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、填料、循環(huán)水泵等，除臭池采用模塊拼裝式，外壁采用玻璃鋼結構，底層為布氣空間，設有支墩、支架和布氣板，其上放置填料。主要設計參數及設備：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，表面負荷310 m ／m ，填料為特制多孔強吸附材料，高 1．5m；風(fēng)機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。目前該除臭系統已經(jīng)運行一年，除臭效果良好，完全達到“城市污水處理廠(chǎng)污染物排放標準”GB18918—2002中的廠(chǎng)界(防護帶邊緣)廢氣排放二級標準。

5 結論與建議

(1)在進(jìn)行城市污水系統設計時(shí)，應從污水的收集、轉輸及處理全過(guò)程著(zhù)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設備，因此要因地制宜地慎重選用各類(lèi)除臭方案。在新建除臭設施時(shí)，應充分考慮各類(lèi)除臭設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(jiǎn)單、運行方式靈活 處理效果好等優(yōu)點(diǎn)。

(4)在除臭濾池填料層內設置噴淋水系統、通過(guò)鼓風(fēng)機將惡臭氣體先鼓人曝氣池等措施將改善整體處理效果，并可節能。

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

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