生物法和化學洗滌法處理特殊臭氣的分析與研究

西原環保（上海）股份有限公司 楊國平

惡臭是一種感官公害，一切能刺激人的嗅覺器官、引起不快或厭惡、損害人體健康的氣味統稱為惡臭。惡臭在污染環境的同時還嚴重威脅到人類的身體健康。隨著人們環境意識逐漸增強，對生活和工作環境質量的要求越來越高，對惡臭所帶來的污染也更加敏感。因此惡臭作為環境公害之一已經受到廣泛的關注。

而一般生活污水臭氣中的成分主要有三種類別，分別是含硫化合物、含氮化合物以及碳、氫、氧化合物。其中硫化氫、甲硫醚等屬于硫化物，氨、二元胺等是含氮化合物，而低級醇、脂肪酸這些則是最后一種，在這些污水臭氣的成分中，硫化氫以及氨是其中最多的成分，也是污水臭氣的主要成分，有著一定的危害性[1]。

一般市政生活污水廠的硫化氫主要由污水處理構筑物和污水污泥處理設備在其工藝運行過程中產生的，絕大部分是由含硫化合物在厭氧環境下利用一些還原性細菌對硫酸根離子進行還原從而產生硫化氫氣體。

目前，硫化氫臭氣污染物的控制手段主要有兩種：一種是末端治理技術；另外一種是源頭控制。源頭處理是近幾年從國外引入的方法，通過投加堿性藥劑，抬高pH，從而減少硫化物從流質變為氣體的轉化。一般情況下，在投放化學藥劑后的35分鐘反應時間后，硫化氫含量可以下降90%左右。藥劑一般投加在污水中途提升泵站中，經過輸送，與污水充分混合、反應，最終流入污水處理廠。經過反應的污水含硫化物的量較少，有效減少了臭氣的產生，因此大大緩解了污水廠內的除臭負荷。同時，通過投加堿性藥劑，可以減少污水管道由于發酵所引起的酸化。

表1 幾種常見除臭技術

源頭控制一般可理解為快速降解臭氣成分，但是其局限性也很大，一方面需要通過添加大量藥劑從而減輕惡臭的產生，另外添加的藥劑對其污水處理工藝的影響也不好評判，局限性大。另外，隨著環境要求及排放標準的提高，對惡臭的治理也越來越嚴格，源頭控制只能減輕惡臭的排放，無法徹底解決臭氣的排放。當前，廣泛采用的技術還是以末端治理技術為主。

我們常見的惡臭處理技術一般可分為物理法、化學法和生物技術。隨著技術的快速發展，除臭技術已由最初的化學藥劑洗滌法、活性炭吸附法、臭氧氧化法、燃燒法, 發展到目前以生物除臭技術為主。

一、常用除臭技術對比

下表就目前常用的幾種除臭技術進行了匯總整理。

通過對比分析，生物除臭技術以其生物除臭效果好、運行成本低、無二次污染等優點，逐步成為當前臭氣治理領域特別是市政生活污水廠臭氣治理的主要技術，本文將通過實際工程案例對比生物除臭技術和化學藥劑洗滌法去硫化氫臭氣的應用研究。

二、工程案例

上海某市政生活污水處理廠處理能力280萬噸/日,除臭工程投資超10億，除臭范圍涉及預處理區、生物反應區以及污泥處理區域，除臭全廠覆蓋。其中預處理區域的臭氣濃度相比較高，通過實測如調配井區域的硫化氫濃度最高可達到300mg/m3，為了更好地分析生物除臭法和化學藥劑洗滌法的實際工程效果，本次將分別設置一套生物除臭裝置和一套化學洗滌裝置進行除臭的對比研究，為了重點研究對硫化氫惡臭氣體的去除效果，本次化學洗滌藥劑采用的是常用的液堿即30%濃度的氫氧化鈉溶液。

（一）工藝流程及說明

工藝流程一：臭氣收集→生物除臭裝置→引風機→大氣排放

污水廠區域產生的臭氣經管道收集后，進入生物處理裝置，在填料層微生物的作用下，去除臭氣中的致臭成分，再通過風機加壓后送至排氣筒排放。

工藝流程二：臭氣收集藥劑洗滌除臭裝置→引風機→大氣排放

污水廠區域產生的臭氣經管道收集后，進入化學藥劑洗滌除臭裝置，臭氣通過裝置內部填料層時和化學藥劑的噴淋液進行充分接觸從而進行快速的化學反應而凈化，最后通過風機引至排氣筒排放。

（二）主要設計參數

系統設計處理能力：5000m3/hr；硫化氫濃度：50-300mg/m3，臭氣的溫度25℃，濕度90%以上。

生物除臭裝置設計填料停留時間：20s，液氣比：2.5L/m3，過流風速：0.1m/s，循環液PH值1-1.5。

化學除臭裝置設計填料停留時間3s，液氣比：2.5L/m3，過流風速：0.8m/s。

（三）除臭裝置

本項目生物除臭裝置采用的是臥式方形全封閉結構設計，除臭設備主要由玻璃鋼板結合鋼制骨架構造而成，保證塔體足夠的強度和剛度。方鋼采用玻璃鋼防腐處理，骨架外置，確保塔體結構不直接接觸有腐蝕性臭氣成分。生物除臭塔內部主要有循環液層、進氣層、填料層和噴淋層。本項目生物除臭填料采用高效單一的炭質填料，該填料屬于惰性無機材質，具有比表面積大（不低于260m2/g），抗腐蝕能力強，機械強度高不易變形，大量的微孔和中孔結構確保了其良好的親水性和保濕性，另外其透氣性好，填料層產生的壓損小。通過實際工程案例分析，這種填料因其良好物化性質，一般可確保使用15年以上不用更換。

圖1 生物除臭裝置圖

圖2 化學洗滌除臭裝置圖

本項目化學洗滌塔本體設計具有防腐蝕功能的圓柱形玻璃鋼結構，塔底循環液層，循環液里面通過加藥裝置儲存化學藥劑，通過外置的循環水泵將藥劑輸送至塔體內部的噴淋層進行噴灑。氣體自下而上通過填料層，噴淋液自上而下噴灑，在填料層進行氣液接觸，從而進行化學反應。

化學洗滌塔內采用具有大比表面積PP材質的多面球填料，耐酸堿，壓降小，氣液能夠有效接觸。

本項目兩種不同類型的除臭系統用水均采用廠區中水。

（四）處理后的效果

為了形成比較穩定的工藝對比，選取合適的臭氣工況，本項目在5月份進行了調試運行，生物除臭系統經過不到一個月的調試后，排放口數據開始穩定。本文選取了兩套不同除臭工藝穩定運行后連續30天的監測數據，進行了統計分析。

本項目由于進氣硫化氫濃度很高，從上述圖表中可見硫化氫的進口濃度基本在200mg/m3左右，通過生物除臭處理后，排放口濃度可穩定在1mg/m3上下。目前工程應用中生物除臭技術較為常見的是生物滴濾除臭技術，這種生物除臭技術一般適合硫化氫濃度在5-50mg/m3的臭氣工況。而本項目排放標準嚴格，需達到上海市地方排放標準關于硫化氫的排放限制要求（硫化氫≤5mg/m3）。在這種情況下，我們對生物滴濾技術進行了改良，將常用的間歇式噴淋改為了連續式循環噴淋。這樣做一方面保證生物濾料表面的生化反應，又充分利用了循環液中的降解硫化氫的微生物，從而可以大大提高系統對高濃度硫化氫的去除效率。同時本項目采用是具有非常大的比表面積、強度很高、抗腐蝕能力強且非常適合微生物掛膜生長的炭質生物填料。

本項目的另外一組同時運行的化學藥劑洗滌除臭裝置整體的去除效率不是很高，基本維持在90%左右，出口硫化氫濃度在5-20mg/m3。一般來講，PH越高，效率越高，pH值最好在12以上。但如果pH值很高，則氫氧化鈉溶液容易跟空氣中的二氧化碳發生副反應，除臭系統的藥液消耗量會增大。所以需要尋找最佳的pH值，本項目結合以往項目經驗，系統PH控制值設定為9-11。

圖3 生物除臭裝置除臭效果曲線圖

圖4 化學藥劑洗滌除臭裝置除臭效果曲線圖

圖5 化學藥劑洗滌除臭裝置除臭效果曲線圖

通過兩種不同工藝的實際工程運行情況對比，本項目生物除臭裝置對高濃度硫化氫臭氣去除效果很好，去除率可穩定在99%以上，排放口可滿足上海市地方排放標準DB31-982-2016《城鎮污水處理廠大氣污染物排放標準》中關于硫化氫的排放限制要求（硫化氫≤5mg/m3）。另外，化學除臭裝置現場維護工作量多，需要對配套的各種儀表進行校正和檢查，由于進氣濃度較高，需要經常性的補充堿性藥劑。同時，本項目考慮到運行成本問題，噴淋水源均采用的是廠區中水，為盡量減少化學除臭裝置內部填料和噴淋管路及配件的結垢堵塞，避免影響除臭效果，系統根據時間設置了定期排放循環液，故會產生相應的二次污染問題。

表2 技術經濟性對比分析表

（五）經濟性分析

通過本項目兩種除臭工藝的實際工程運行情況，對比分析如下表所示：

三、結語

對于高濃度硫化氫惡臭的治理，選擇采用傳統的較為成熟的化學藥劑洗滌法工藝可以有較好的祛除效果，但其藥劑消耗量大，運行成本高，同時因為涉及危險化學品藥劑的投加、在線儀表的維護等日常工作，所以對運行維修的人員操作要求相當高，綜合對比，采用最新的生物除臭技術即采用強化型生物滴濾除臭技術不但對高濃度硫化氫的有高的去除效率，同時可以有效地降低運行成本、減少二次污染。

隨著城市化的進程，鄰避現象更加突出，國內的各種排放標準和規范的提高，目前組合式的臭氣治理技術逐漸成為主流，我們需要通過分析和研究各種處理技術的優劣勢，這將是日后惡臭治理領域的重點研究方向。