生物濾池法去除城市污水處理廠臭氣運行實踐

肖作義，楊澤茹，鄭春麗，劉志強，白昕冉，肖明慧

(1.內蒙古科技大學 能源與環境學院，內蒙古 包頭 014010；2.包頭鹿城水務有限公司，內蒙古 包頭 014010；3.包頭市排水產業有限責任公司 九原污水處理廠，內蒙古 包頭 014010)

污水處理廠的建設改善了水環境，但污水和污泥處理過程中產生的氣味污染對周圍社區和公眾的影響不容忽視[1]。 氣味給人一種不悅的感覺，甚至危及人體的身體健康，例如呼吸困難、惡心、胸悶、嘔吐等。其中，硫化氫、氨、甲烷、硫醇、二甲基硫醚、三甲胺、苯乙烯和酚類有50多種[2-4]。 Gostelow[5]根據H2S的排放，評估了污水處理廠的氣味分布，發現兩者之間存在一定的關系。 大部分氣味是由H2S氣體的存在引起的。它對感官和身體有一定的負面影響[6]。因此，必須解決污水處理廠的氣味污染問題。

針對城市污水處理廠的特性，生物濾池法相對于其他方法存在一定的優勢，如工藝先進、合理、排放的產物對人畜無害，屬于環境友好型技術，無二次污染。設備操作簡單，無需維護，運行費用低，可24 h連續運行，且也適合于間斷運行，運行能耗少。

該污水處理廠處理20×104m3/d左右的生活污水，工程工藝：粗/細格柵+曝氣沉砂池+初沉池+A2O生物池+二沉池+纖維轉盤+接觸池。預處理結構，如格柵、進水泵房、沉砂池和污泥處理系統產生臭氣最為嚴重[7]。

1 實驗部分

1.1 實驗方法

該污水處理廠除臭工藝流程見圖1。

圖1 除臭工藝流程圖Fig.1 Deodorization process

除臭過程中惡臭污染物的轉化過程見圖2。

圖2 惡臭污染物的轉化過程Fig.2 The conversion process of odorous pollutants

1.2 采樣頻率、采樣點及檢測方法

在實驗中，共設置了3個監測點，分別在粗格柵間、細格柵間、脫泥機房各設置了1個監測點，在2017年1月、2017年5月、2017年8月、2018年1月進行連續5 d的檢測，分別在02:00～03:00、08:00～09:00、14:00～15:00、20:00～21:00對各個監測點進行主要惡臭氣體硫化氫和氨的檢測。H2S的測定用亞甲基藍分光光度法(空氣和廢氣監測分析方法 第4版)，NH3的測定用納氏試劑分光光度法(HJ 533—2009)。用GDYQ-20全自動雙通大氣采樣器采集氣體。

2 結果與討論

本實驗以3個比較臭的構筑物粗格柵、細格柵、脫泥機房作為研究監測點位，根據其結果來評價除臭工藝運行效果[10]。

2.1 除臭效果

在污水處理廠中產生惡臭氣體有兩種主要方式。首先，由于水流的紊流或飽和，氣味直接從污水中揮發出來；另一方面，由于微生物的生化反應，污水中的有機物形成了新的惡臭物質，并揮發到周圍的空氣中，造成氣味污染[2]。格柵流速大，大量H2S將從水中逸出。污泥脫水機房是污水處理廠臭氣污染的重要來源，污泥脫水過程中產生大量氣味。

粗格柵、細格柵、脫泥機房致臭物質濃度變化見圖3～圖5。

由圖3～圖5可知，實驗從第41次即生物濾池運行后，散發臭氣濃度有明顯改善，粗格柵H2S的去除率達到86.0%，NH3的去除率在79.9%；細格柵H2S的去除率達到86.7%，NH3的平均去除率達到74.6%；該除臭工藝穩定運行后，污泥脫水機房H2S的去除率達到87.1%，NH3的平均去除率達到75.0%，除臭效果顯著。

圖3 粗格柵致臭物質濃度變化Fig.3 Change of concentration of coarse odor substances on coarse grids

圖4 細格柵致臭物質濃度變化Fig.4 Fine grid odor substance concentration changes

圖5 污泥脫水機房致臭物質濃度變化Fig.5 Change in the concentration of odoriferous substances in the sludge dewatering room

2.2 廠界檢測結果

該污水處理廠惡臭按照《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918—2002)中的二級標準實施執行，參照《惡臭污染物排放標準》(GB 14554—1993)，其設計排氣限值見表1。

表1 設計排氣限值Table 1 Design of exhaust limit

在污水廠廠界外1 m，東南西北方向各設置一個監測點，設備投入運行后，在2017年8月進行連續3天的監測，分別在02:00～03:00、08:00～09:00、14:00～15:00、20:00～21:00對各個監測點進行主要惡臭氣體硫化氫和氨的檢測，結果見表2。

表2 廠界H2S、NH3氨統計結果Table 2 Statistical results of H2S and NH3 ammonia in the factory

由表2可知，各個廠界的H2S濃度均低于0.06 mg/m3，NH3濃度均低于1.5 mg/m3，所測H2S和NH3的濃度均達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918—2002)中的二級標準，能夠達標排放。

2.3 臭氣排放量

該項目投入運行后，效果穩定，在15 m高排氣筒檢測到的典型臭氣污染物排放情況：硫化氫為2.25×10-3～2.83×10-3kg/h，氨為2.50×10-2～2.95×10-2kg/h。設有保溫措施，該污水處理廠位于北方，該地區冬季平均溫度為-7.2～12.1 ℃，而微生物正常生產的溫度為0～40 ℃，因此設有保溫設施，從而保證設備內部的溫度適合于微生物生長，不影響除臭效果。能夠滿足國家標準。

2.4 臭氣強度

目前，通過感官評價惡臭氣體的標準有兩種，即臭氣強度法和厭惡度法[11]。日本于1972年5月開始實施《惡臭防止法》。根據相關調查結果顯示，臭氣強度被視為損害程度的衡量標準，將其分為6個等級[12]，分類標準見表3。

表3 臭氣強度表示方法Table 3 Representation of odor intensity

厭惡度的強度等級見表4。

表4 9級愉快、不愉快表示法Table 4 Level 9 happy，unpleasant representation

6級強度對應于氣味污染的允許限度，2.5級是限制的占地邊界值，該值是取生活環境條件下相當于臭氣強度為2的和引起指控事件屬于中等的3級臭氣強度的中間值。

惡臭物質的濃度和臭氣強度之間存在著如下關系：

Y=klogX+a

(1)

其中，Y為臭氣強度；X為臭氣物質濃度(mg/dm3)；k，a為兩個常數。

硫化氫的臭氣強度有如下的經驗公式：

Y=0.950logX+4.14

(2)

通過表2上硫化氫含量的數據，可以用臭氣強度來評價當時的環境質量，見表5。

表5 臭氣強度的評價Table 5 Evaluation of odor intensity

注：①臭氣強度無量綱。

表5數據表明，在該除臭工藝運行之后，廠界臭氣強度均低于生活環境條件下的允許最大強度范圍即2.5級。生物過濾池除臭設施達到了預期的效果并符合排放標準。

3 結論

(1)生物濾池運行后，H2S的平均去除率為86.6%，NH3的平均去除率為76.5%，除臭效果顯著。

(2)以臭氣強度作為評價標準，在生活環境條件下的最大允許強度為2.5，在除臭過程穩定運行后，工廠邊界的氣味強度低于生活環境條件下的最大允許強度范圍，即2.5級；均能夠滿足國家標準。

(3)通過采樣對H2S、NH3的檢測、臭氣強度評價及第三方檢測，可以看出，在生物濾池運行后，致臭氣體的排放濃度明顯改善，廠界檢測達到國家標準，達到預期效果。