污水處理行業惡臭污染防治技術路線

王 濤，李華平

（1.機械科學研究總院環保技術與裝備研究所，北京 100044；2.機科發展科技股份有限公司，北京 100044；3.中交第三航務工程勘察設計院有限公司，上海 200032）

污水處理行業惡臭污染防治技術路線

王 濤1、2，李華平3

（1.機械科學研究總院環保技術與裝備研究所，北京 100044；2.機科發展科技股份有限公司，北京 100044；3.中交第三航務工程勘察設計院有限公司，上海 200032）

污水處理和污泥處理處置項目的惡臭污染問題日趨嚴重，給出解決問題的技術路線顯得十分迫切。惡臭污染防治在技術層面上包括三個方面：隔離稀釋、主動防控和被動阻控，隔離稀釋可作為技術手段完善前的階段性措施，主動控制是所有臭氣控制手段中最為經濟有效的方式，被動阻控作為改造現有項目的臭氣防治方式。應針對設計目的，在系統集中度、氣量計算、技術選擇等方面，合理選擇封閉系統，優化收集系統，合理選擇終端處理系統，實現技術方案的可靠性、高效性和經濟性。

污水處理；污泥處理處置；惡臭污染防治；技術路線

前言

惡臭污染是世界七大環境公害之一，已受到世界各國的廣泛重視。日本是最早為惡臭防治立法的國家，早在1971年就頒布了《惡臭防止法》（1995年修訂），并且與地方法規、測試方法、質量控制程序等共同構建起惡臭控制法規體系；美國是最早致力于惡臭控制標準研究的國家，建立了以州標準為基礎的完善標準體系；韓國政府于2002年7月在《大氣和環境保護法》之外頒布了《惡臭防止法》；歐盟也在2003年4月針對惡臭污染頒布了ENl3725：2003標準，替代此前各國施行的國家環境標準。我國對惡臭污染的研究起步較晚，目前主要的法規標準依據是《惡臭污染物排放標準》（GBl4554-93），尚未出臺相關技術規范、指南等支撐文件，完整、可操作的政策法規體系也尚待完善。

隨著污水處理行業（含污泥處理處置）的不斷發展，行業內與惡臭污染相關的環境投訴甚至環保事件也在各地不斷出現。在此情況下，污水處理行業在技術層面上先行探索惡臭污染問題總體解決思路，作為進一步完善我國惡臭污染防治政策法規體系的基礎，顯得尤為迫切。

惡臭污染防治在技術層面上包括三個方面：隔離稀釋、主動防控和被動阻控。

1 惡臭污染防治之隔離稀釋

隔離稀釋指通過設置防護距離以及人為提高排放點高度等方法，利用大氣的稀釋作用，降低防護距離外臭氣的測量濃度，達到感官可接受的條件。

衛生防護距離的確定一般根據惡臭污染物的濃度預測，參照《制定地方大氣污染物排放標準的技術方法》（GB/T13201-91）計算衛生防護距離，然后根據周圍環境敏感點的情況，以及現場調查結果進行驗證，最終確定衛生防護距離。

衛生防護距離計算公式如下：

式中：Cm— 標準濃度限值，mg/m3；

L — 工業企業所需衛生防護距離，m；

r — 有害氣體無組織排放源所產生單元的等效半徑，m；

A、B、C、D — 衛生防護距離計算系數，無因次；

Qc—工業企業有害氣體無組織排放量可以達到的控制水平，kg/h。

2 惡臭污染防治之主動防控

主動防控指調整和優化主工藝設計和運行參數，抑制臭氣產生的條件，從而減少臭氣的產生量或降低臭氣濃度。主動控制最重要的是分析臭氣的成分及產生原因，以采取有針對性的應對措施。

對于污水處理行業，臭氣成分主要包括NH3、H2S、VOC等。其中NH3的產生主要是好氧生化處理過程C/N過低造成的，提高進水BOD指標、適當投加碳源物質可以有效減少NH3的排放。H2S的產生主要來源于厭氧過程，減少不可控厭氧現象的發生可以有效減少H2S的排放。VOC成分復雜，是甲硫醇、硫醚等可揮發性有機物的混合物，降低處理過程的系統負荷可以減少VOC排放。

惡臭污染主動防控在主工藝技術選擇上應注意以下問題：

（1）對于進水預測濃度變動較大的新建項目，首先選擇可沖擊負荷能力強的低污泥負荷處理工藝；在條件限制必須采用高污泥負荷工藝時，應同時考慮構筑物封閉的問題。

（2）充分考慮進水C/N對于項目主工藝和臭氣排放的影響，對于有條件分流進廠的多水源項目，應對于混合均質處理和分質處理技術的經濟性進行綜合比選，以期實現污水達標排放和臭氣減量的雙重目的。

（3）生化處理過程嚴格控制構筑物中溶解氧濃度值及分布情況，氣源應留有余量，曝氣設備應可靠并且易檢修，“帶病運行”往往是H2S產生的根源。

（4）新建進水泵房、格柵間應直接考慮封閉除臭。

（5）污泥貯存、脫水系統是臭氣的重要源頭，污水處理廠污泥貯存應采用帶蓋貯池或封閉料倉形式，完善后續脫水污泥無害化處理系統，以便將廠內停留時間嚴格限定在一定范圍內。

（6）污泥無害化處理系統工藝選擇應充分考慮除臭系統，尤其是經濟性：盡量壓縮處理設施自由空間可以減少通風量，提高系統效率，減低運行成本。

3 惡臭污染防治之被動阻控

被動阻控指對主動防控后仍必須排放的惡臭物質與大氣進行阻斷隔離，并集中處理后達標排放的被動惡臭污染防治措施。被動阻控主要由封閉系統、收集系統和終端處理系統三個部分組成。

3.1 封閉系統

污水處理廠的封閉系統主要是對于各種池體進行加蓋處理，結構形式主要包括：混凝土結構形式、玻璃鋼結構形式、張拉膜結構形式等，三種結構形式的適用條件見下表。

三種結構形式的適用條件表

從上表可知：混凝土結構形式適用于原始設計考慮加蓋封閉的情況，或者結構頂部需要利用的情況；玻璃鋼結構形式適用于小跨度構筑物改造加蓋或可移動開啟加蓋的封閉系統；張拉膜結構形式適用于大跨度構筑物改造加蓋的封閉系統。

3.2 收集系統

收集系統是在封閉系統選定后，根據封閉系統情況合理劃分收集處理區域，確定各區域氣量，選擇管道材質，計算管徑，根據氣量和沿程阻力損失確定風機選型。收集系統是臭氣被動阻控系統的關鍵環節，其計算結果，特別是氣量計算結果反映了除臭項目的規模，直接決定了后續終端處理系統的投資和整個除臭系統的運行成本。

目前除臭系統的氣量計算多采用封閉空間自由空域與換氣次數的乘積。對于人工操作空間（如污泥脫水車間等）可以采用上述方法估算；但對于無人工操作空間，尤其是有曝氣系統的封閉空間采用上述方法誤差較大，應該依據空間微負壓理論核算，詳見下式。

式中：Q — 除臭系統計算氣量，m3/h；

Qp— 封閉空間內曝氣系統曝氣量，m3/h；

Qf— 封閉空間內生化反應所產生氣體量，m3/h；M — 封閉空間與外界交界處縫隙面積，m2；

V — 空間微負壓形成所需反向風速，m3/m2·h。

由上式也可看出，除臭氣量與封閉系統的密封性密切相關，因此在選擇封閉方式時應充分考慮這一點。

3.3 終端處理系統

終端處理技術主要包括：生物除臭技術、化學除臭技術、離子除臭技術、植物液除臭技術等。

（1）生物除臭技術

生物法除臭是一種安全可靠的處理工藝，除臭效率大于90%，其原理是臭氣經收集系統收集后集中送到生物除臭裝置處理，臭氣通過濕潤、多孔和充滿活性的微生物濾層，利用微生物細胞對惡臭物質的吸附、吸收和降解功能，以及微生物的細胞個體小、表面積大、吸附性強、代謝類型多樣的特點，將惡臭物質吸附后分解成CO2、H2O、SO42-、NO3

-等無毒無害的簡單無機物。

生物除臭技術是污水處理行業最常用的除臭技術。生物除臭過程主要分三步驟：

第一步：水溶滲透。填料表面覆蓋有水層，臭氣中的化學物質與填料接觸后在表層溶解，并從氣相轉化為水相，以利于填料中的細菌作進一步的吸收和分解。另外，填料的多孔性使其具有超大的比表面積，使氣、水兩相有更大的接觸面積，有效增大了氣相化學物質在水相中的傳送擴散速率（經實驗測試所得，其產生的瞬時效應是化學清洗的幾百倍）。所以，水溶滲透過程其實是一物理作用過程，高速的傳送擴散意味著填料可迅速將臭氣的濃度降到極低的水平。

第二步：水溶液中的惡臭成分被微生物吸附、吸收，惡臭成分從水中轉移至微生物體內。

第三步：通過生物氧化來降解污染物的過程。填料中的專性細菌（根據臭源的類型篩選而得到的處理菌種）將以污染物為食，把污染物轉化為自身的營養物質，進入微生物的自身循環過程，從而達到降解的目的。同時，專性細菌等微生物又可實現自身的繁殖，當作為食物的污染化合物與專性細菌的營養需要達到平衡，且水分、溫度、酸堿度等條件均符合微生物所需時，專性細菌的代謝繁殖將會達到一個穩定平衡，最終的產物是無污染的二氧化碳、水和鹽，從而將污染物去除。

（2）化學除臭技術

化學法除臭是利用化學介質（氫氧化鈉、次氯酸鈉、硫酸等）與硫化氫、氨氣等無機類致臭成分進行酸堿及氧化反應，將致臭成分從氣體中降解，達到除臭目的。化學吸收是伴有顯著化學反應的吸收過程，被溶解的氣體與吸收劑進行化學反應。在化學吸收過程中，臭氣中污染物（溶質）先從氣量主體擴散到氣液界面，溶質達到界面后便開始與溶劑中的反應組分（吸收劑）進行化學反應，吸收劑不斷地從液相主體擴散到界面或界面附近與溶質相遇，并發生化學反應，從而將污染物從氣體中分離出來。吸收過程的氣液平衡關系既應服從相平衡關系，又應服從化學平衡關系。

化學除臭技術主要針對高濃度單一氣體。在化學吸收過程中，被吸收氣體的組分與吸收劑發生化學反應，從而降低了被吸收氣體組分在液相中的游離濃度，相應增大了傳質推動力和吸收系數，加快了吸收過程的速率。

（3）離子除臭技術

高能離子除臭凈化過程原理包括了物理和化學過程，過程涉及預荷電集塵、催化凈化及正、負離子發生作用。

1）預荷電集塵過程

利用不均勻的電場形成電暈放電，產生等離子體。通過通風機的輸送（或利用送風口等），使等離子體中的電子及正、負離子在電場作用下與空氣中的塵粒碰撞而附于塵粒上，帶電的塵粒在電場的作用下向電極遷移，沉積在電極上，由此吸附了污染空氣中帶不同電荷中的細微顆粒和懸浮物，形成較大分子團沉降，進而從空氣中得到有效的分離。

2）催化凈化

包括兩個過程：一是在與產生的等離子體的接觸過程中，一定數量的有害氣體分子受高能作用，本身分解成單質或轉化為無害物質。二是等離子體中具有大量高能粒子和高活性的自由基，這些活性粒子與有害氣體分子作用，打開了其分子內部的化學鍵并產生了大量的自由基和強氧化性的O3，他們與有害氣體發生反應而轉化為無害的物質（氧化分解空氣中的污染因子）。

3）正、負離子發生作用

活躍的正離子可減少那些化學性能不受負離子作用和控制的不穩定有機化合物氣體，很多揮發性有機化合物（VOC）污染物質不受負離子發生器作用而被正離子分解。同樣，分子失去電子時釋放的電子瞬間與另一中性分子結合，使空氣中有害物質分子帶有負電荷，而帶負電荷的微粒與帶正電荷的微粒不斷結合，最終降落下沉。另外，氧離子在有效地氧化分解化學物質的同時，高能量的離子和分子能即刻對空氣消毒（氧化、殺滅細菌）、中和、去除異臭味。

離子除臭技術一般用于低濃度、室內空氣凈化。

（4）植物液除臭技術

存在于高濕度（95%～100%）空氣中或水中的惡臭粒子被水分子被膜包圍著，此時的脫臭必須先破壞水分子被膜，再將其中的惡臭粒子加以捕捉。植物液為天然植物提取液、縮氨酸與酵素成分的復合體，其主要脫臭過程為：

1）將油脂或污染物質加以分解乳化；

2）促進有效細菌的生長；

3）在此過程中藉生物觸媒，促進氧化而脫臭。

植物液除臭技術主要用于室外無組織排放源控制。

終端除臭系統技術總體上是成熟的，除臭系統的功效主要取決于收集系統的可靠性和終端處理系統的選擇與合理配置。

4 惡臭污染防治項目總體解決思路

4.1 新建項目技術路線（見圖1）

4.2 改擴建項目技術路線（見圖2）

5 結語

（1）臭氣防治隔離稀釋方式雖然在現階段還是污水處理項目（包括污泥處理項目）的必然選擇，但由于稀釋過程復雜，干擾因素多，無法持續有效防止臭氣污染事件的出現，并且影響周邊大量土地資源無法發揮最佳功能，僅可作為技術手段完善前不得已而為之的階段性措施。

（2）臭氣防治主動控制是所有臭氣控制手段中最為經濟有效的方式，往往可以起到事半功倍的作用，但主要應用在新建項目中。例如：如果在污水處理廠曝氣系統設計中采用收集后的臭氣作為氣源，可以大幅降低除臭系統投資和運行費用。

圖1 新建項目惡臭污染防治技術路線

圖2 改造項目惡臭污染防治技術路線

（3）臭氣防治被動阻控作為改造現有項目的臭氣防治方式，應針對設計目的，不被傳統思維束縛，在系統集中度、氣量計算、技術選擇等方面，因地制宜，合理選擇封閉系統，優化收集系統，合理選擇終端處理系統，實現技術方案的可靠性、高效性和經濟性。

[1] 郭靜，梁娟，匡穎，等.污水處理廠惡臭污染狀況分析與評價[J].中國給水排水，2002（02）：41-42.

[2] 席勁瑛，胡洪營，羅彬，王燦.城市污水處理廠主要惡臭源的排放規律研究[J].中國給水排水，2006（21）：99-103.

[3] 王濤.污泥堆肥項目中除臭技術選擇與除臭系統設計[J].中國環保產業，2010（4）：33-35.

Technical Route for Stench Pollution Prevention in Sewage Treatment Industry

WANG Tao1,2, LI Hua-Ping3

(1. China Academy of Machinery Science & Technology Environmental and Ecosystem Department, Beijing 100044;
2. Machinery Technology Development Co., Ltd, Beijing 100044; 3. CCCC Third Harbor Consultants Co., Ltd, Shanghai 200032, China)

The stench pollution problem in sewage treatment and sludge disposal project is getting serious day by day. The technical route for settling the problem looks instancy. The stench pollution prevention in technical lay includes dilution separation, initiative prevention and control and passivity control. The dilution separation can be seen as a technical means to perfect pre-phase measures, initiative prevention and control are the most effective mode in all stench control means, and passivity control is seen as the control mode of stench in reform of the present project. Aimed at the design purpose, we should select the closed system, optimize the collection system and select the terminal treatment system in the felds of system concentration, tolerance calculation and technical selection etc, so as to realize the reliability, high effect and economic nature of technical scheme.

sewage treatment; sludge treatment and disposal; stench pollution control; technical route

X512

A

1006-5377（2014）07-0039-05