除臭工藝在城市污水處理中的選擇與應(yīng)用

張蔚

【摘 要】近年來，隨著國家對城市污水的重視和相關(guān)政策的支持，全國城市排水和污水處理的建設(shè)和發(fā)展取得了很大進(jìn)展。在污水收集、運輸和處理過程中，由于污水中含有大量有機(jī)物和微生物，會產(chǎn)生大量惡臭氣體，嚴(yán)重影響居民生活和環(huán)境保護(hù)。因此，這一現(xiàn)象引起了越來越多的專家學(xué)者的關(guān)注，選擇實用的除臭工藝符合城市可持續(xù)發(fā)展的要求，也能夠改善居民的生活環(huán)境。

【關(guān)鍵詞】城市污水;惡臭氣體;除臭工藝;環(huán)境質(zhì)量

中圖分類號： X703;X512文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A文章編號： 2095-2457（2019）24-0005-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.24.003

0 引言

惡臭物質(zhì)是指所有刺激人類嗅覺器官和破壞生活環(huán)境的物質(zhì)。有許多種物質(zhì)會產(chǎn)生惡臭，并對人產(chǎn)生各種影響，它不僅是細(xì)菌的溫床導(dǎo)致細(xì)菌滋生，傳播一些疾病，而且通過嗅覺系統(tǒng)直接刺激神經(jīng)系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)和內(nèi)分泌系統(tǒng)。隨著經(jīng)濟(jì)和社會的發(fā)展，惡臭作為一種環(huán)境污染，已經(jīng)成為世界七大公害之一。因此，城市污水除臭技術(shù)迫在眉睫。

1 城市污水惡臭氣體的產(chǎn)生與危害

在污水處理過程中，當(dāng)污水中的溶解氧很低或為零時，污水中的細(xì)菌會以硫酸鹽或硝酸鹽為氧源，從而產(chǎn)生硫化氫氣體，同時有一定的硫醇和含硫氣體化合物;污水中的固體顆粒經(jīng)過細(xì)菌消化會產(chǎn)生大量氨氣，氨氣是一種水溶性較好的氣體，但又容易揮發(fā)出來;同時，在污水處理的發(fā)酵過程中，會產(chǎn)生一系列低分子量的有機(jī)物。綜上所述，污水處理工程中會產(chǎn)生大量的硫化氫、氨氣以及一系列揮發(fā)性脂肪酸等致臭物質(zhì)。

惡臭是一種感知污染，在生活中分布廣泛，除了刺激人體嗅覺器官外，它還對人體消化系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)和精神產(chǎn)生不良影響。H2S是是一種有毒氣體，弄蘇較低時能夠影響人類視覺，隨著濃度上升，會產(chǎn)生支氣管收縮以及腦腫脹的生理變化，如果長期處于此環(huán)境中會產(chǎn)生腦膜炎、發(fā)燒、智力受損以及肺炎等癥狀，隨著H2S濃度繼續(xù)升高，可在幾分鐘內(nèi)使人致死;當(dāng)人們長期處于氨氣的環(huán)境中，耗氧量會下降并且呼吸急促;處于三甲胺氣體環(huán)境中會使人們眼睛受損，產(chǎn)生結(jié)膜炎以及視力受損等不良影響。

2 常見除臭工藝介紹

2.1 物理法

掩蔽法主要是通過在大型處理設(shè)備周圍噴灑某些化學(xué)物質(zhì)來掩蓋產(chǎn)生的惡臭氣體對人體感官的沖擊;稀釋擴(kuò)散法是將通過煙囪把臭氣排到大氣環(huán)境中，煙囪排放惡臭氣體時，要根據(jù)要求正確合理的設(shè)計煙囪高度，確保控制點惡臭物質(zhì)要符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.2 燃燒法

熱力燃燒法必須滿足三個條件：第一，臭氣物質(zhì)要和燃料要混合均勻;第二，燃燒時溫度要達(dá)到600-800℃范圍內(nèi);第三，燃燒時臭氣物質(zhì)要在燃燒室燃燒停留0.3s及以上。該方法處理能力能夠達(dá)到5-1000m3/min，去除率達(dá)99.99%;催化燃燒法是指在催化劑的作用下燃燒氣味和燃?xì)饣旌衔锏某舴椒āＥc熱力燃燒法相比，催化燃燒法具有溫度低、設(shè)備小的優(yōu)點。

2.3 化學(xué)氧化法

臭氧具有強(qiáng)氧化性，能完全氧化分解惡臭物質(zhì)。臭氣物質(zhì)的類型和濃度決定臭氧的使用劑量。然而當(dāng)惡臭氣體的濃度非常高時，臭氧就不會全部氧化臭氣物質(zhì)。臭氧發(fā)生器的能耗通常較高，因此該方法的處理成本相對較高。

2.4 吸收法

吸收法可分為水吸法、酸吸收法和堿吸法。水吸法是使惡臭氣體通入到水中，通過水的溶解作用把惡臭物質(zhì)留在水中，該方法只適用于水溶性的惡臭物質(zhì)，但污染的水體還要經(jīng)過處理，不然會產(chǎn)生二次污染，一般僅用作預(yù)處理方法。通過酸堿中和反應(yīng)原理，酸吸法和堿吸法處理相應(yīng)的惡臭物質(zhì)，酸吸收液一般選用稀鹽酸或稀硫酸，一般選擇堿液濃度為8%左右。

2.5 吸附法

吸附方法吸附劑的原理是能夠與惡臭物質(zhì)物理結(jié)合或化學(xué)反應(yīng)，當(dāng)惡臭氣體通過吸附床時，惡臭物質(zhì)被吸附材料捕獲，流出無惡臭物質(zhì)的氣體達(dá)到凈化目的。吸附除臭一般在惡臭物質(zhì)濃度較低時使用，常用的除臭吸附劑包括活性炭、活性白土、硅膠等。

2.6 聯(lián)合法

聯(lián)合法是指洗滌吸附法、吸附氧化法或氧化生物法等兩種以上除臭工藝的組合處理。該組合方法適用于處理成分復(fù)雜的氣味。

2.7 生物法

生物除臭是指固體支持物上的生物對臭氣物質(zhì)的吸附和分解。生物方法作用條件通常比較溫和，使用和操作較為便捷且成本較低，只需要承擔(dān)動力費用以及微生物的管理維護(hù)的費用。與其他物化處理方法相比，生物法具有整體能耗低、運行維護(hù)成本低、二次污染和跨介質(zhì)污染轉(zhuǎn)移少的優(yōu)點。這些優(yōu)勢使其研發(fā)速度非常快，成為惡臭物質(zhì)治理的重要領(lǐng)域。

3 除臭方法的選擇

城市污水惡臭氣體凈化方法的選擇主要考慮基礎(chǔ)設(shè)施成本、運行成本、運行穩(wěn)定可靠性、空間需求和環(huán)境影響。

4 除臭方法的應(yīng)用

白龍港污水處理廠是亞洲日處理水量最大的城鎮(zhèn)污水處理廠，該廠的除臭系統(tǒng)集合了生物、化學(xué)、物化、離子和吸附眾多處理工藝，以下針對預(yù)處理區(qū)域的除臭工藝應(yīng)用進(jìn)行說明。

污水處理廠預(yù)處理區(qū)域是污水從排水管路輸送進(jìn)污水廠的第一道處理工序，該區(qū)域水質(zhì)最為惡劣的，并伴隨有大量硫化氫等惡臭氣體從水體中逸出，因而預(yù)處理區(qū)域的惡臭氣體處理難度大。該區(qū)域的除臭系統(tǒng)在設(shè)計上采用了加蓋密封、負(fù)壓吸引和集中處理的除臭方式：

4.1 加蓋密封

原先的預(yù)處理區(qū)域?qū)儆诔ㄩ_是構(gòu)筑物，惡臭氣體從水體中逸出后直排大氣，除臭系統(tǒng)建立的整體思路就是要控制惡臭氣體不外逸，再采取風(fēng)機(jī)抽吸的方式，將惡臭氣體進(jìn)行收集。預(yù)處理區(qū)域通過硬質(zhì)玻璃鋼加蓋的方式，在原有構(gòu)筑物上，增加了除臭蓋板，實現(xiàn)了對預(yù)處理區(qū)域的構(gòu)筑物封閉，有效阻止了惡臭氣體的外逸，為惡臭氣體的收集和處理奠定了扎實的基礎(chǔ)。

4.2 負(fù)壓吸引

通過CFD對惡臭氣體收集的流態(tài)進(jìn)行模擬，考量氣流組織情況，最后在綜合考慮收集效果、外表美觀等多因素后，在蓋板的位置開孔，安裝收集風(fēng)管支路，最后各支管匯總到總管后，引至除臭裝置（風(fēng)機(jī)設(shè)置在除臭裝置一端）。

4.3 集中處理

預(yù)處理區(qū)域除臭裝置進(jìn)口的硫化氫濃度基本維持在100～400mg/m3之間，甲硫醇濃度為10～30mg/m3，臭氣濃度（無量綱）范圍為6000～12000。考慮到進(jìn)口惡臭氣體濃度較高，該處的除臭裝置設(shè)計有三級串聯(lián)處理工藝：生物、化學(xué)和物化，工藝簡圖如下。

惡臭氣體先進(jìn)入生物除臭工藝段，該處的生物除臭采用生物滴濾工藝，生物工藝段填料采用了1m厚的竹炭，控制循環(huán)噴淋水pH值為3～4，空塔氣體停留時間為25s。該處理工藝，利用微生物新陳代謝將大部分的硫化氫等惡臭氣體分解，生物段對惡臭氣體，特別是硫化氫的去除效果較為明顯。由于循環(huán)水在吸收硫化氫后，經(jīng)過生物段處理后，經(jīng)過生物段后，90%以上惡臭氣體濃度能夠被有效去除。

化學(xué)洗滌單元，空塔氣體停留時間為25s，化學(xué)段填料為1m厚的塑料球型填料，化學(xué)循環(huán)噴淋水的pH值控制在9～11，ORP值控制在350mv～450mv之間。通過向化學(xué)循環(huán)水中添加氫氧化鈉維持pH值，通過添加次氯酸鈉維持ORP值。化學(xué)段能夠去除掉未被生物工藝處理掉的惡臭氣體，一般情況下，化學(xué)段的出口已經(jīng)能夠達(dá)到相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)。

物化處理工藝段（即光解工藝），裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計緊湊，占地小，空塔停留時間為3～5s。利用無極燈管的光解原理，降解未被生物和化學(xué)去除掉的惡臭組分。光解對于硫化氫的去除效率不高，但是對于有機(jī)物的降解效果明顯，因此物化工藝在三級串聯(lián)的最末端，主要起到深度處理和保障處理效果的作用。

經(jīng)過除臭裝置處理的后，氣體經(jīng)由15m煙囪排放大氣，循環(huán)水排至污水管路。白龍港污水處理廠除臭工程，除臭裝置氣體排放的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB14554-1993，預(yù)處理區(qū)域除臭系統(tǒng)自2016年6月建成至今，處理效果良好，能夠穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

5 結(jié)語

臭氣處理是一項由子系統(tǒng)組合而成的系統(tǒng)工程，有針對性的臭氣處理技術(shù)和有效的處理設(shè)施，應(yīng)從臭氣產(chǎn)生特點的確定、臭氣收集系統(tǒng)設(shè)計、除臭設(shè)備占地安裝、微生物的選取與培養(yǎng)、設(shè)備的運行和維護(hù)以及經(jīng)濟(jì)成本等方面進(jìn)行選擇，性價比搞得臭氣處理裝置（流程）能夠直接影響到除臭設(shè)備的管理和維護(hù)。經(jīng)過這幾年的不斷發(fā)展，城市污水除臭技術(shù)和設(shè)備正在迅速的向前發(fā)展，同時城市污水除臭技術(shù)有了技術(shù)創(chuàng)新和發(fā)展方向。

【參考文獻(xiàn)】

[1]何怡.城市污水處理廠生物過濾除臭工藝設(shè)計方法優(yōu)化研究[D].清華大學(xué)，2014.

[2]賈娜.淺談城市污水處理廠除臭工藝[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2012（07）：120.

[3]宋婷婷，何萍.城市污水處理中各除臭工藝的特征與選擇[J].才智，2011（03）：54.

[4]張超.城市污水處理廠除臭工藝優(yōu)化研究[D].武漢理工大學(xué)，2009.