污水處理廠氣味測量初探

摘 要：污水處理廠的氣味問題一直是目前污水處理過程中需要解決的重要問題，本文主要圍繞現(xiàn)有工程或建設(shè)發(fā)展工程中遇到的污水處理廠氣味兒來源、氣味兒對環(huán)境的影響以及氣味消除和控制等是污水處理問題展開測量研究。分析測量由于有復(fù)雜的氣味的大量存在常在濃度接近檢測限，我們不完全理解的氣味感知連接分析和感官測量。本文的研究內(nèi)容可以應(yīng)用到污水處理廠的氣味測量、感覺和分析測量結(jié)果檢測方面，為工程中遇到的氣味測量提供了可靠的依據(jù)。

關(guān)鍵詞：氣味 氣味測量 嗅覺 H2S 污水處理

中圖分類號：X22 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）06（a）-0124-02

現(xiàn)在的污水處理廠主要關(guān)注的是對液體廢物的處理。在水處理過程中，如果沒有有效的管理，將會產(chǎn)生固體和氣體的廢物，從而導(dǎo)致二次污染。廢物導(dǎo)致的氣味空氣污染，對污水處理廠附近的人口影響最大。氣味排放影響生活質(zhì)量，會導(dǎo)致心理上的壓力和失眠等癥狀，影響食欲，會產(chǎn)生非理性行為，由于這個結(jié)果，污水處理廠經(jīng)常遭到人們投訴。由于生物氧化的好氧處理會降低液相的氣味濃度。主要是由于氣味源為他們帶來大量的污水與空氣接觸，如果過載可以促進(jìn)氣味形成。好氧處理是非國內(nèi)氣味揮發(fā)的主要來源，如石油化工或溶劑。例如由麥戈文和克拉克森在曝氣池引起的一個問題就是導(dǎo)致了衍生揮發(fā)物。

1 氣味投訴及測量需要

人們知道氣味對污水處理廠的影響已經(jīng)有一段時間了。例如，曾經(jīng)有報道說，氣味的處理與污水處理有很大關(guān)系。近年來，氣味的投訴不斷增加。有幾個原因已經(jīng)提出：（1）污水處理廠侵占了周邊的房屋和土地。（2）越來越多的集水區(qū)造成超載。（3）環(huán)境立法要求新的或升級的污水處理廠。（4）重組方案，導(dǎo)致許多相對地低氣味源換成一些高氣味源。（5）消費(fèi)者權(quán)利意識的提高和對當(dāng)?shù)丨h(huán)境和私有化的水公司的高期望。有了這些因素，污水處理廠的氣味排放最小化即將成為水行業(yè)的最重要的挑戰(zhàn)之一是不足為奇的。事實(shí)上，任何污水處理廠排到邊界柵欄外的氣味都有可能會收到氣味的投訴。氣味排放的控制已成為新的工程設(shè)計和發(fā)放規(guī)劃許可的一個重要的考慮因素。此外，解決氣味問題在現(xiàn)有的工作中也變得越來越重要。針對氣味排放，給出的關(guān)于污水處理立法的進(jìn)步性是不合理的預(yù)期未來的立法。人們普遍認(rèn)為，為了使有效的氣味控制措施得以實(shí)施，這個問題必須首先被量化，這樣的量化允許工廠經(jīng)營者或設(shè)計師對氣味處理過程的選擇作出明智的決定，修改或氣味控制計劃的范圍。不幸的是，氣味處理的措施是很難執(zhí)行的。對一種氣味的人的反應(yīng)是非常主觀的，不同的人有不同濃度的氣味的嗅覺不同。這是事實(shí)，使得許多有氣味的排放量的進(jìn)一步復(fù)雜化，包括那些從污水處理廠排出的由許多單獨(dú)的臭氣成分復(fù)雜的混合物，在整體的氣味中是不容易預(yù)測。由于這些原因，并沒有普遍接受的氣味的量化方法，所以氣味測量常常被視為一種藝術(shù)而不是一門科學(xué)。

2 氣味的感覺及氣味兒源

人的嗅覺提供廣泛的關(guān)于環(huán)境的信息。人的嗅覺系統(tǒng)由嗅覺上皮細(xì)胞，嗅球，嗅皮層。嗅覺上皮細(xì)胞是約5cm2位于鼻腔上部區(qū)域，含有107和108的受體細(xì)胞。受體細(xì)胞通過嗅覺神經(jīng)元連接向嗅球，其中在受體細(xì)胞的電輸出處理發(fā)生之前，是通過嗅皮層的進(jìn)一步處理發(fā)生在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的高階的嗅覺結(jié)構(gòu)。

雖然有在嗅上皮可能會有多達(dá)108受體細(xì)胞，可能只有100～1000類不同的受體細(xì)胞。受體細(xì)胞是不特定的個別分子，而是不同的細(xì)胞類之間的大的重疊就會有廣泛的反46nbguFl8fMS25H8XQ9zgL8aS8SdofHUbaALYcFyD8k=應(yīng)。在一個特定的氣味反應(yīng)模式下，這反過來又導(dǎo)致在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的氣味感知和不同的細(xì)胞類型的交叉反應(yīng)結(jié)果。

嗅覺的基本機(jī)制建立的尚不完全。任何理論必須能夠解釋一定的嗅覺閾值，閾值以上的（濃度/強(qiáng)度）的關(guān)系，會有香氣質(zhì)量的差異，和適應(yīng)的氣味的差異。這樣的問題會加劇了不同的分子可能有相同氣味。對于不同類型可能有相同的氣味分子的之間的聯(lián)系會影響身體，而不是建議的化學(xué)機(jī)制。嗅覺的兩個物理理論是立體化學(xué)理論和振動理論。雖然立體化學(xué)性質(zhì)是最能預(yù)測的分離，多達(dá)20個決定因素是否影響氣味質(zhì)量也需要一個完整的描述。一種氣味被檢測到，它必須首先從液體轉(zhuǎn)移到氣相。在液相中的氣味的存在以及是否是一種氣味源是一個重要的影響，但條件在促進(jìn)傳質(zhì)中也有相當(dāng)大的影響。在污水處理廠的氣味的來源大致可分為兩類：一種是那些促進(jìn)傳質(zhì)已經(jīng)形成的氣味（例如在排水系統(tǒng)）。其次是那些新的氣味的形成。這導(dǎo)致在一個污水處理廠要排出的主要?dú)馕对矗绻麄魅氲奈鬯S池，或者與污泥在厭氧條件下反應(yīng)，就會形成新的氣味。

在某些情況下，這兩個來源都滿足。例如，在沉淀池里將促進(jìn)污水與大氣接觸面積大致使排水系統(tǒng)形成的氣味排放出來，并通過湍流產(chǎn)生的入口或出口堰，，大量的污泥積累和厭氧條件下形成的污泥儲存。這可能會導(dǎo)致新的氣味的形成。沉淀池已被確定為在許多污水處理廠中的氣味的主要來源，尤其是在污水化糞池和那里的不完全除垢。

3 氣味測量及分析方法

氣味測量是區(qū)分氣味之間不同的主要工作。一種氣味是主要是氣味化合物，而氣味是靠嗅覺系統(tǒng)的檢測和解釋產(chǎn)生的感知效果。由于對嗅覺的綜合理論的缺乏，氣味性質(zhì)和氣味感知之間的聯(lián)系是不明確的。氣味測量的結(jié)果有兩大類：分析測量（檢測氣味），和感官測量（人體感官的氣味）。一種氣味的尺寸請參閱對位的氣味測量儀表。有四種尺寸的氣味：濃度（氣味物質(zhì)濃度）；強(qiáng)度（知覺感覺級）；特征（特性鑒別不同氣味）；人的享樂色調(diào)（愉快或不愉快）氣味的濃度是最常見的測量參數(shù)，可以通過感官的解析方法測量的。分析測量給特定的氣味物質(zhì)的濃度，而感覺的濃度測量是確定所需的減少氣味閾值濃度降低。如果被檢測出來的接近閾值濃度的氣味，則可認(rèn)為是最低濃度了。識別閾值通常是指高于檢測閾值的1.5～10的一個指標(biāo)。氣味的濃度，是可以進(jìn)行測量分析的唯一的氣味的尺寸。其余的參數(shù)只能通過感官測量方法測量了。濃度通常用主觀類別比較（即微弱的—中度—強(qiáng)），通過主觀的幅度估計或通過參考特定的氣味，其濃度調(diào)整到使得參考和測試氣味具有相同的感知強(qiáng)度。濃度和強(qiáng)度的關(guān)系。而隨著氣味濃度的增加感知強(qiáng)度增加，但不是線性的關(guān)系。兩部定律已經(jīng)被提出來用來解釋強(qiáng)度—濃度的關(guān)系，這是韋伯費(fèi)希納定律和史提芬定律（萊特，1982）韋伯費(fèi)希納定律產(chǎn)生強(qiáng)度對數(shù)濃度而史提芬定律產(chǎn)生的強(qiáng)度的對數(shù)與濃度的線性圖。模型的選擇取決于氣味強(qiáng)度，如果表示主觀范疇規(guī)模應(yīng)用，韋伯費(fèi)希納定律是合適的。而史提芬定律為大小或參考使用的量表提供了較好的擬合。一種氣味的特征是主觀的和描述的類比即氣味聞起來像。一種氣味享樂色調(diào)也是主觀的，這就是對氣味相關(guān)的程度是愉快或不愉快的。通常情況下，這將要求使用對象需要相對大量的測量，還得要使用代表最愉快和最不愉快的做一個差比。通常，負(fù)值作為難聞的氣味和正值是令人愉快的氣味。

加味劑可存在于非常小的濃度，分析檢測極限低于閾值的嗅覺。無臭化合物也將存在于樣品中，在更大的氣味分子濃度比。分析測量的氣味的強(qiáng)度，如同一個知覺觀察員。在一個特別的混合物的情況下，不同的氣味分子之間的相互作用可能導(dǎo)致協(xié)同或拮抗作用。分析測量污水處理氣味分為兩大類：一類是量化成一個單一的氣味或定性的測量的范圍內(nèi)的加臭劑的定量測量。試圖充分識別和量化的增味劑存在樣品中。二是作為大量的氣味物質(zhì)的存在，通常是在非常低的濃度下系統(tǒng)蒸騰發(fā)散。分析的化學(xué)組成的氣味需要一種分離技術(shù)，后跟一個分析技術(shù)。氣相色譜與質(zhì)量質(zhì)譜（GC±MS）經(jīng)常被用于測定化學(xué)氣味樣本的特性。在許多情況下，可以是一個特定的加臭劑顯性就可以得到整體的指示臭氣濃度。在多數(shù)的情況下可以肯定許多污水處理氣味，一般情況下，H2S是目前濃度遠(yuǎn)高于其他增味劑。

4 結(jié)論

氣相硫化氫濃度可以與液相測量和理論模型ELS硫化物形成，它容易并快速地測量在ppb手持設(shè)備的水平。其結(jié)果是，許多測量可以在短時間內(nèi)以相對較低的費(fèi)用測定。抽樣或預(yù)濃度是沒有必要的。H2S，作為污水處理氣味，與厭氧條件系統(tǒng)發(fā)酵，H2S在上游的二級處理的過程中形成了良好的氣味的標(biāo)記，尤其是在化糞池污水中，也是一個很好的標(biāo)記污泥的辦法。它廣泛使用在污水處理廠的氣味評估。也被廣泛用于氣味的調(diào)查，由此在許多測量中是在整個污水處理廠的重要位置，根據(jù)得到的濃度數(shù)據(jù)被繪制在（通常作為輪廓）污水處理廠在地圖上。這提供了一個主要的氣味的視覺指示來源。由于大多數(shù)的氣味的復(fù)雜性，它是氣體的增味劑，目前沒有專門使用的分離技術(shù)。氣相色譜經(jīng)常應(yīng)用于此類項目的檢測，其次是質(zhì)譜（GC±MS）。系統(tǒng)現(xiàn)在可以提供非常高的分辨率，它通常是在必要的預(yù)濃縮樣品分析之前。通常通過相對大的臭氣樣品體積通過的多孔質(zhì)吸收材料吸收氣味分子，然后從吸收性聚合物時的解吸，通常通過熱裝置。氣相色譜法中使用的共同吸收廣泛的有機(jī)化合物是在室溫條件下的，但不吸收極性分子。

參考文獻(xiàn)

[1]許勁.關(guān)于城市污水處理廠設(shè)計的若干問題討論[J].給水排水，2001，27（7）：15～18.

[2]王東云，牛正光.PLC在污水處理系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2008（6）：88～93.

[3] 劉峰，三峽庫區(qū)流域小城鎮(zhèn)生活污染源控源技術(shù)遴選研究[D].北京工業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文，2012.

[4] 張宏，某污水處理廠初步設(shè)計的幾點(diǎn)看法[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2011，（4）：14-18.