污水廠臭氣治理現(xiàn)狀及生物濾池處理臭氣的研究

謝 未，王 華，趙哲奇，丁 靜，陳董根，田海濤

(紹興柯橋江濱水處理有限公司，浙江 紹興 312000)

惡臭廣泛產(chǎn)生于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、污水處理、污泥處理及垃圾處置過程。惡臭物質(zhì)分布廣，影響范圍大，已經(jīng)成為一些國家的公害[1-3]。紹興柯橋江濱污水處理廠已經(jīng)投資將近1600萬元用于臭氣治理，對穩(wěn)流池、調(diào)節(jié)池、泥處理系統(tǒng)(污泥均質(zhì)池、濃縮池、儲泥池、污泥脫水車間、上清液回流泵房)進(jìn)行臭氣收集及處理，三項(xiàng)除臭工程均采用膜加蓋密封收集+生物濾池除臭工藝，其中穩(wěn)流池除臭能力8000m3/h，泥處理除臭能力25000m3/h，調(diào)節(jié)池除臭能力80000m3/h，三項(xiàng)除臭工程共計(jì)除臭能力113000m3/h。為考察該三項(xiàng)除臭工程對于廠區(qū)臭氣治理的效果，因此對于廠區(qū)廠界值進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測，并且計(jì)算了臭氣強(qiáng)度值。此外，為進(jìn)一步考察生物濾池處理污水廠臭氣的可行性，本次實(shí)驗(yàn)選擇穩(wěn)流池除臭生物濾池，研究了生物濾池運(yùn)行狀況對于臭味氣體(NH3及H2S)去除效率的影響，找到了最佳的工況點(diǎn)，為生物濾池處理臭氣的推廣提供參考。

1 實(shí)驗(yàn)材料和方法

1.1 廠區(qū)監(jiān)測方案

1.1.1 監(jiān)測地點(diǎn)及項(xiàng)目

監(jiān)測廠區(qū)臭氣污染狀況主要以測定廠界值為依據(jù)，在廠區(qū)的廠界兩端(風(fēng)向的上下端)各設(shè)置一個取樣點(diǎn)，選擇硫化氫以及氨氣為主要污染因子。

1.1.2 采樣周期和頻率

從2017年4月份到11月份，每月份隨機(jī)選擇3天，每次采集時硫化氫樣品和氨氣樣品同時采集，采樣流量為1L/min，每個樣品采集30min。

1.2 生物濾池處理臭氣工況優(yōu)化研究方法

本次試驗(yàn)選擇穩(wěn)流池除臭生物濾池進(jìn)行研究，著重進(jìn)行了工藝的可行性和臭味氣體(NH3及H2S)去除效率的研究。將此次試驗(yàn)按照不同的進(jìn)氣量4800m3/h、6400m3/h兩個方案進(jìn)行，通過比較找出達(dá)標(biāo)排放的最佳工況點(diǎn)。

1.3 實(shí)驗(yàn)儀器及分析方法

臭氣采樣采用北京中科中環(huán)環(huán)境技術(shù)研究中心大氣采樣器，型號為ZK-3S，分光光度法的測定采用普析雙光束紫外可見分光光度計(jì)TU-1901，風(fēng)向采用上海中巖測試技術(shù)有限公司的FYF-1便攜式風(fēng)向風(fēng)速測定儀測定。

氨氣的測定采用納氏試劑分光光度法[4]，硫化氫的測定采用亞甲基藍(lán)分光光度法[5]。

2 廠區(qū)臭氣的監(jiān)測

根據(jù)上述的監(jiān)測方案，對廠區(qū)廠界氨氣和硫化氫進(jìn)行監(jiān)測和分析，4月份至11月份監(jiān)測時天氣狀況及監(jiān)測地點(diǎn)見表1，氨氣及硫化氫濃度見圖1，圖2。

表1 測定廠界值時天氣、風(fēng)向及監(jiān)測地點(diǎn)

圖1 廠界氨氣變化曲線

Fig.1 Variation of factory boundary ammonia gas

圖2 廠界硫化氫變化曲線

從上圖1及圖2可以可以看出，4月份至11月份，廠界氨氣值一共測定次數(shù)為48次，只有一次氨氣濃度超過GB14554-1993中排放標(biāo)準(zhǔn)的要求[8]，達(dá)標(biāo)率為98%。硫化氫濃度全部達(dá)到GB14554-1993排放標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)標(biāo)率為100%。因此可以認(rèn)為廠區(qū)的臭氣治理設(shè)施是有效的。

為進(jìn)一步判定廠界各位置臭氣濃度的高低，因此，將測定的氨氣濃度(由于測定的硫化氫值離GB14554-1993規(guī)定值0.06mg/m3較大，所以下圖均只統(tǒng)計(jì)氨氣濃度)按照測定地點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)歸納，然后以測定次數(shù)為橫坐標(biāo)，以氨氣濃度為縱坐標(biāo)，分別做出圖3、圖4、圖5和圖6，分別代表廠區(qū)東門、西門、南門以及北門的氨氣濃度。

Fig.3 Variation of ammonia gas in the east gate

圖4 西門氨氣變化曲線

圖5 南門氨氣變化曲線

圖6 北門氨氣變化曲線

從圖3至圖6可以看出，東門氨氣值均值0.53mg/m3；西門氨氣值均值0.70mg/m3；南門氨氣值均值1.03mg/m3；北門氨氣值均值0.24mg/m3。從4月份到11月份，氨氣廠界值從小到大依次為北門、東門、西門及南門。

北門廠界是廠區(qū)辦公大樓附近，是臭氣濃度的最低的區(qū)域。東門廠界臭氣的主要來源可能由于還有附近初沉池沒有采用加蓋除臭設(shè)置，并且旁邊印染廠可能導(dǎo)致惡臭的重要原因。西門廠界主要的臭氣來源可能來源于旁邊的熱電公司以及氧化溝排放的少量氣體。南門廠界附近是廠區(qū)產(chǎn)生臭氣最多的地方，但是污水廠產(chǎn)生臭氣的區(qū)域基本都采取了加蓋除臭措施，可能的臭氣來源于旁邊熱電公司以及其他工業(yè)企業(yè)。

3 廠區(qū)臭氣強(qiáng)度的確定

惡臭物質(zhì)的濃度和臭氣強(qiáng)度之間符合韋伯定律[7]：

(1)

式中：Y——臭氣強(qiáng)度(平均值)；

X——惡臭的質(zhì)量濃度，mg/m3；

K、a——常數(shù)；

Mr——惡臭污染物的相對分子質(zhì)量。

根據(jù)(1)式可以得出氨氣的臭氣強(qiáng)度有如下的經(jīng)驗(yàn)公式[7]。

(2)

由于在實(shí)際監(jiān)測中氨氣的濃度產(chǎn)生的臭氣強(qiáng)度比硫化氫更強(qiáng)，因此根據(jù)(2)式將氨氮濃度值轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的臭氣強(qiáng)度值，可以得到圖7。

圖7 4月份到11月份臭氣強(qiáng)度變化曲線

按照臭氣強(qiáng)度法來評價，以 2.5級作為生活環(huán)境條件下的允許最大強(qiáng)度。從上圖可以看出，上風(fēng)向第4、8、9、12、13、14次臭氣強(qiáng)度都超過了生活環(huán)境允許的最大強(qiáng)度2.5級，最高臭氣強(qiáng)度達(dá)到3.18；下風(fēng)向第4、7、8、10、19、20次臭氣強(qiáng)度都超過了生活環(huán)境允許的最大強(qiáng)度2.5級，最高臭氣強(qiáng)度達(dá)到2.79。總體來看，臭氣強(qiáng)度的達(dá)到生活環(huán)境允許的最大強(qiáng)度的概率為75%。

4 生物過濾法處理臭氣的運(yùn)行優(yōu)化

4.1 方案1

4.1.1 方案1的控制參數(shù)為

風(fēng)機(jī)頻率為30Hz，處理能力約為每小時4800m3/h。

4.1.2 數(shù)據(jù)分析

當(dāng)處理能力約為4800m3/h時，除臭塔內(nèi)循環(huán)水的pH值以及氣溫如表2。

表2 30Hz時除臭塔內(nèi)循環(huán)水pH值及氣溫狀況

進(jìn)出口氨氣及硫化氫濃度及去除率如圖8、圖9。

圖8 頻率30Hz時進(jìn)出口氨氣濃度及去除率變化曲線

圖9 頻率30Hz時進(jìn)出口硫化氫濃度及去除率變化曲線

如表2所示，試驗(yàn)期間，氣溫22～29℃，循環(huán)水的pH值8.20～8.46，均在微生物比較適宜的環(huán)境中。當(dāng)風(fēng)機(jī)頻率為30Hz時，進(jìn)口氨氣濃度1.32～5.68mg/m3，均值2.76mg/m3，出口氨氣濃度0.34～2.02mg/m3，均值1.07mg/m3，去除率均值58.0%。此時氨氣去除率偏低，但是氨氣的排放量仍然符合排放標(biāo)準(zhǔn)GB14554-93。從硫化氫角度來看，此時進(jìn)口硫化氫濃度為0.03～0.61mg/m3，均值0.22mg/m3，出口硫化氫濃度0.01～0.11mg/m3，均值0.03mg/m3，去除率均值75.3%，整理來看，雖然進(jìn)口硫化氫濃度不是很穩(wěn)定，但是出口硫化氫比較穩(wěn)定，均保持在0.11mg/m3以下，硫化氫排放符合GB14554-93排放標(biāo)準(zhǔn)。

4.2 方案2

4.2.1 方案2控制參數(shù)為

風(fēng)機(jī)頻率為40Hz，處理能力約為每小時6400 m3/h。

4.2.2 數(shù)據(jù)分析

當(dāng)風(fēng)機(jī)頻率為40Hz ，處理能力約為6400 m3/h時，除臭塔內(nèi)循環(huán)水的pH值以及氣溫如下表3。

表3 風(fēng)機(jī)頻率為40Hz時除臭塔內(nèi)循環(huán)水pH值及氣溫狀況

進(jìn)出口氨氣及硫化氫濃度及去除率如圖10、圖11。

圖10 頻率40Hz時進(jìn)出口氨氣濃度及去除率變化曲線

如表3所示，試驗(yàn)期間，氣溫16～27℃，循環(huán)水的pH值8.35-8.46，也均在微生物比較適宜的環(huán)境中。當(dāng)風(fēng)機(jī)頻率40Hz時，進(jìn)口氨氣1.15～3.67mg/m3，均值2.53 mg/m3，出口氨氣0.08～1.23mg/m3，均值0.84 mg/m3，去除率均值63.1%。從硫化氫角度來看，此時進(jìn)口硫化氫濃度為0.05～0.41mg/m3，均值0.23mg/m3，出口硫化氫0.01～0.09mg/m3，均值0.03，去除率均值83.5%。此時氨氣和硫化氫排放量分別為0.0054kg/h和0.000002kg/h，均達(dá)到GB14554-93國家標(biāo)準(zhǔn)。

圖11 頻率40Hz時進(jìn)出口硫化氫濃度及去除率變化曲線

4.3 實(shí)驗(yàn)討論

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看，當(dāng)風(fēng)機(jī)頻率為30Hz時，進(jìn)口氨氣濃度均值2.76 mg/m3，出口氨氣均值1.07 mg/m3，去除率均值58.0%；進(jìn)口硫化氫均值0.22mg/m3，出口硫化氫均值0.03mg/m3，去除率均值75.3%。當(dāng)風(fēng)機(jī)頻率為40Hz時，進(jìn)口氨氣均值2.53 mg/m3，出口氨氣均值0.84 mg/m3，去除率均值63.1%；進(jìn)口硫化氫均值0.23mg/m3，出口硫化氫均值0.03mg/m3，去除率均值83.5%。無論從氨氣還是從硫化氫的去除效果比較，40Hz下除臭生物濾池去除效果均優(yōu)于30 Hz下去除效果，因此確定風(fēng)機(jī)頻率為40Hz為更佳工況。

5 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

(1) 廠區(qū)臭氣治理是有效的。從4月份到11月份，廠區(qū)氨氣廠界值基本達(dá)到GB14554-1993中排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，達(dá)標(biāo)率為98%；硫化氫全部達(dá)到GB14554-1993排放標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)標(biāo)率為100%。從臭氣強(qiáng)度來分析，臭氣強(qiáng)度的達(dá)到生活環(huán)境允許的最大強(qiáng)度的概率為75%。

(2)風(fēng)機(jī)頻率為40Hz時穩(wěn)流池生物濾池除臭效率處于較好狀態(tài)，此時進(jìn)口氨氣和硫化氫均值分別為2.53mg/m3和0.23mg/m3，氨氣和硫化氫去除率均值分別為63.1%和83.5%，氨氣和硫化氫排放量均達(dá)到GB14554-1993排放標(biāo)準(zhǔn)。