污水廠臭氣治理現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)

惡臭廣泛產生于工農業(yè)生產、污水處理、污泥處理及垃圾處置過程。惡臭物質分布廣，影響范圍大，已經成為一些國家的公害[1-3]。紹興柯橋江濱污水處理廠已經投資將近1600萬元用于臭氣治理，對穩(wěn)流池、調節(jié)池、泥處理系統(tǒng)(污泥均質池、濃縮池、儲泥池、污泥脫水車間、上清液回流泵房)進行臭氣收集及處理，三項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，調節(jié)池除臭能力80000m3/h，三項除臭工程共計除臭能力113000m3/h。為考察該三項除臭工程對于廠區(qū)臭氣治理的效果，因此對于廠區(qū)廠界值進行連續(xù)監(jiān)測，并且計算了臭氣強度值。此外，為進一步考察生物濾池處理污水廠臭氣的可行性，本次實驗選擇穩(wěn)流池除臭生物濾池，研究了生物濾池運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，為生物濾池處理臭氣的推廣提供參考。

1 實驗材料和方法

1.1 廠區(qū)監(jiān)測方案

1.1.1 監(jiān)測地點及項目

監(jiān)測廠區(qū)臭氣污染狀況主要以測定廠界值為依據，在廠區(qū)的廠界兩端(風向的上下端)各設置一個取樣點，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

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

1.3 實驗儀器及分析方法

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TU-1901，風向采用上海中巖測試技術有限公司的FYF-1便攜式風向風速測定儀測定。

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分光光度法[5]。

2 廠區(qū)臭氣的監(jiān)測

根據上述的監(jiān)測方案，對廠區(qū)廠界氨氣和硫化氫進行監(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、風向及監(jiān)測地點

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為48次，只有一次氨氣濃度超過GB14554-1993中排放標準的要求[8]，達標率為98%。硫化氫濃度全部達到GB14554-1993排放標準，達標率為100%。因此可以認為廠區(qū)的臭氣治理設施是有效的。

為進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)計氨氣濃度)按照測定地點進行總結歸納，然后以測定次數為橫坐標，以氨氣濃度為縱坐標，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置，并且旁邊印染廠可能導致惡臭的重要原因。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)產生臭氣最多的地方，但是污水廠產生臭氣的區(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)臭氣強度的確定

惡臭物質的濃度和臭氣強度之間符合韋伯定律[7]：

(1)

式中：Y——臭氣強度(平均值)；

X——惡臭的質量濃度，mg/m3；

K、a——常數；

Mr——惡臭污染物的相對分子質量。

根據(1)式可以得出氨氣的臭氣強度有如下的經驗公式[7]。

(2)

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

圖7 4月份到11月份臭氣強度變化曲線

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

4 生物過濾法處理臭氣的運行優(yōu)化

4.1 方案1

4.1.1 方案1的控制參數為

風機頻率為30Hz，處理能力約為每小時4800m3/h。

4.1.2 數據分析

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

表2 30Hz時除臭塔內循環(huán)水pH值及氣溫狀況

進出口氨氣及硫化氫濃度及去除率如圖8、圖9。

圖8 頻率30Hz時進出口氨氣濃度及去除率變化曲線

圖9 頻率30Hz時進出口硫化氫濃度及去除率變化曲線

如表2所示，試驗期間，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。當風機頻率為30Hz時，進口氨氣濃度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準GB14554-93。從硫化氫角度來看，此時進口硫化氫濃度為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排放標準。

4.2 方案2

4.2.1 方案2控制參數為

風機頻率為40Hz，處理能力約為每小時6400 m3/h。

4.2.2 數據分析

當風機頻率為40Hz ，處理能力約為6400 m3/h時，除臭塔內循環(huán)水的pH值以及氣溫如下表3。

表3 風機頻率為40Hz時除臭塔內循環(huán)水pH值及氣溫狀況

進出口氨氣及硫化氫濃度及去除率如圖10、圖11。

圖10 頻率40Hz時進出口氨氣濃度及去除率變化曲線

如表3所示，試驗期間，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。當風機頻率40Hz時，進口氨氣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，均達到GB14554-93國家標準。

圖11 頻率40Hz時進出口硫化氫濃度及去除率變化曲線

4.3 實驗討論

從實驗結果來看，當風機頻率為30Hz時，進口氨氣濃度均值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%。當風機頻率為40Hz時，進口氨氣均值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，因此確定風機頻率為40Hz為更佳工況。

5 實驗結論

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

(2)風機頻率為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到GB14554-1993排放標準。