污水和固廢處理行業臭氣治理技術應用分析

張嘉迪(浙江同源環保科技有限公司，浙江 舟山 316021)

0 引言

隨著經濟的發展，人民物質生活水平逐步提升，在一定程度增加了固體廢物(或稱固態垃圾)的產生量。為維持城市生態，貫徹落實可持續發展戰略，我國各大城市開展垃圾分類活動取得顯著成效。再次基礎上，更需對固廢進行科學處理。此外，部分固廢的不正當處理污染了水環境，為實現城市環保建設目標，需同時做好污水處理和固廢處理工作。固廢與污水容易引發臭氣，臭氣濃度超標排放容易造成大氣污染，因此，在固廢與污水處理工作中，必須重視臭氣治理工作。

1 臭氣產生機理及排放標準

1.1 產生原因

污水處理與固體廢物處理行業中，臭氣的產生原因如下：(1)遠距離運輸。固廢與污水處理時的遠距離運輸導致二甲硫醚、硫化氫等氣體不斷散發，繼而出現臭氣污染現象。除此之外，污水具有流動性，污水處理時的流動將提升臭氣散發速度，同樣可產生臭氣污染隱患；(2)曝氣時間不當。好氧處理模式為污水處理時常運用的技術手段，若處理時曝氣時間控制不當則會引發厭氧現象，繼而產生臭氣；(3)不恰當處理。固廢長期處理并未技術處理將會有臭氣產生，此外，采用焚燒法及垃圾填埋法處理固廢時，將會有臭氣持續化產生。

1.2 產生機理

氧氣為大氣主要成分，空氣中氧氣充足，固體廢物與污水垃圾長期暴露在空氣下，在好氧細菌影響下將會形成氨氣等刺激性氣體，若受到封閉環境影響而氧氣不足，厭氧細菌將會形成分解反應，將固體廢物與污水中的有機物成分分解為甲烷、氧化氫、二氧化硫等氧化物，上述氣體均具有刺激性氣味，若長期處于臭氣環境下，將會對人體造成危害[1]，如圖1所示。為固廢與污水產生臭氣的機理。

圖1 臭氣產生原理

1.3 主要臭氣類型及特點

GB 14554—93 《惡臭污染物排放標準》中指出，危害環境的刺激性氣體為臭氣，在日常生活中，污水處理廠、垃圾中轉站、地下排水系統普遍存在臭氣。此外，農村區域焚燒秸稈、噴灑農藥等行為同樣可引發臭氣。以成分差異為依據，可將臭氣劃分為含氮臭氣、含氧臭氣、部分鹵代烴、烴類化合物臭氣與含硫臭氣。主要臭氣的有胺類、二胺、氨、硫化氫、糞臭素、硫醇等，具體如表1所示[2]。

表1 主要臭氣類型

在臭氣治理時，應根據臭氣場景確定主要臭氣類型，繼而合理選擇治理技術，以此方可保障臭氣治理效果。污水處理采用不同工藝將形成不同類型臭氣，硫化氫、氨氣、甲硫醇、乙硫醇等是污水處理廠臭氣主要來源，但格柵井、曝氣池、儲泥池、污泥濃縮池等不同部位產生的臭氣濃度存在差異，在除臭時，應根據臭氣濃度及具體類型選擇除臭技術。

1.4 臭氣排放標準

為促進現代城市建設，做好臭氣治理工作，GB 18918—2002《 城鎮污水處理廠污染物排放標準》中明確指出了臭氣排放標準，其將臭氣排放標準劃分為一級、二級、三級，不同等級給出了不同的濃度允許標準，具體如表2所示。

表2 臭氣排放標準

2 臭氣治理技術分析

2.1 活性炭除臭技術

于隔絕空氣情況下加熱木材、果殼等有機原料，減少非碳成分，并與氣體反應形成微孔發達結構，這就是活性炭的生產過程，通過利用其發達的孔隙結構、較強的特異性吸附能力和豐富的表面化學基團，能夠有效治理臭氣，吸附原理為：

式中：θ為覆蓋度；p為氣相分壓；b為吸附與脫附的速度比；α為吸附量。

一般情況下，其表面積在1 000～1 500 m2/g范圍內，由于孔隙眾多，所以吸附效果也相對理想[3]。從當前活性炭技術發展現狀來看，粒狀和蜂窩狀是活性炭的兩大類型，新品種主要是活性炭納米管、碳分子篩等。在部分活性炭中，氫元素和氧元素通過反應形成氧化物，該物質具有化學吸附能力和選擇性。相較于其他臭氣治理技術，活性炭技術整體使用方法與流程簡單，主要應用于濃度較低的臭氣處理場景，但是新活性炭技術化學反應能力較強，主要應用于除臭系統精處理環節。

2.2 生物除臭技術

生物除臭技術利用微生物生理代謝的方式轉化處理臭味物質，分解去除目標污染物，進而實現臭氣治理，該技術早在20世紀就被廣泛應用于臭氣治理工作。該技術治理臭氣時主要收集混合狀態的有毒有害有惡臭氣味的廢氣，將其導入治理系統后利用生物膜對廢氣污染物進行凈化與降解，生物膜是指在生物填料上生長的高效微生物菌株。

2.3 植物液除臭技術

所謂植物液除臭技術，主要是利用植物汁液對臭氣進行治理，一般情況下需要經歷稀釋和霧化兩個環節，最終以40 μm粒徑的霧氣狀態進行處理。技術實際開展過程中，將臭氣導入處理裝置中使其與霧氣狀態的植物汁液進行充分接觸，通過氧化、合成等一系列反應溶解臭氣分子，最終得到無毒無害物質。雖然主要使用天然植物汁液，但是植物的不同其后續的反應形態也存在差異，所以，實際處理過程中要根據所需反應科學選擇植物汁液，比如聚合反應、中和反應等，保證臭氣治理效果。

2.4 離子除臭技術

離子除臭技術以高能離子凈化裝置為技術核心，該設備可以有效對臭氣中的顆粒物和細菌等有害物質進行處理，主要用于室內。該技術的作用過程為發射正負離子，使其與空氣VOC產生反應，以此對有害物質進行分解。該設備技術對氨、硫化氫也具有分解作用，當空氣中的可吸入粒子與離子發生碰撞反應后，則會在聚合作用下產生顆粒，進而下沉；當室內臭氣因子與離子發生反應后，則可以有效凈化屋內空氣。

此外，該設備發射的離子還可以通過擾亂空氣環境的方式將空氣中的細菌含量降低，以此優化空氣環境。相較于其他臭氣治理技術，離子除臭技術不與臭氣中的污染物進行直接接觸，安全性相對較高。

2.5 低溫等離子除臭技術

該技術及化學、物理、環境科學、生物學等多學科為一體，屬于綜合性技術手段，低溫等離子技術應用時將發生化學反應、物理效應與生物效應，從不同學科角度對臭氣污染物成分進行處理，效果顯著，此外，低溫等離子技術還具有無二次污染、能耗低等優勢。對低溫等離子技術治理臭氣時的化學反應過程進行梳理，具體包括以下反應：(1)電子在電場作用下形成高能電子；(2)污染物成分與高能電子反應生成活性基團(受激原子、游離基團、受激基團)；(3)活性基團與氧氣反應獲得熱能及無害生成物；(4)活性基團與活性基團反應獲得熱能及無害生成物。由此可見，低溫等離子技術環保效益較好，無二次污染物產生，在生態環保的產業發展中，低溫等離子技術將發揮出良好作用。

2.6 UV光解催化除臭技術

污水處理廠、固廢處理中心等產業所形成的臭氣具有一定差異，臭氣種類繁多，在不完全統計下，現有4 000余種臭氣能夠嗅覺感知，其中的硫化氫、聚氯乙烯、氨、二噁英等成分將會污染空氣，若濃度過大甚至會危害人機健康。UV光解催化技術應用場景廣泛，能夠對硫化氫、硫醇、氨氣等臭氣進行凈化，且脫臭效率為90%以上，臭氣治理效果較好[4]。此外，UV光解催化技術能夠徹底分解臭氣內的有害成分，且分解后無污染物產出，杜絕了二次污染，并可實現快速消毒殺菌。

2.7 生物除臭反應器應用

污水處理與固廢處理行業在發展中，可應用生物除臭反應器，借助物理、化學、生物等不同學科原理改變臭氣結構，以此完成臭氣治理。生物除臭反應器以生物除臭技術為基礎，在生物除臭反應其器內的生物濾池進行微生物膜培養，以此去除臭氣中的有害因子，并可保護環境，杜絕了二次污染[5]。生物除臭反應器能夠對液體、氣體、固體所產生的臭氣進行凈化去除，有害有毒的臭氣進入生物除臭反應器后，通過導管逐漸進入生物除臭反應器內部，在生物膜作用下能夠凈化降解污染物質，而生物膜的生長養料為污染物，在生物膜生長繁衍期間將臭氣轉化無害有機物，繼而實現高效穩定的臭氣治理。

3 除臭實例分析

以某污水處理廠為例，由于該廠水質條件較差，臭氣質量濃度較高，最高可達20 000。為有效治理臭氣，將其控制在排放標準內，根據上文技術特點，選取了活性炭技術與生物除臭技術，將兩種技術組合，形成活性碳纖維吸附和生物除臭綜合式治理工藝，旨在整合兩種技術，確保污水處理廠能夠達標排放。對該污水處理臭氣成分進行分析，發現其臭氣組成主要為三甲氨、氨氣、甲硫醚/醇、苯乙烯，生化池臭氣濃度相對較低，而污泥處理臭氣濃度較高。因此，先使用化學洗滌工藝去除臭氣中的酸性成分，借助旋風分離裝置收集相關氣體，并將滴液與膠粒分離，之后將臭氣導入生物除臭設備裝置，在生物降解后為進一步提高臭氣治理效果，利用臭氣精處理系統對其再次處理。其中，活性碳纖維吸附技術是精處理系統的主要核心，通過該系統可以有效吸附前段處理剩余的惡臭物質，保證最終氣體可以達到國家相關部門要求的臭氣排放標準。

實踐證明，通過這一綜合式臭氣治理工藝，生物除臭能夠將臭氣質量濃度控制在500以下，活性炭吸附處理可以將臭氣濃度質量控制在100以下，使保證污水處理廠可以達標排放。由此可見，相較于單一的臭氣處理技術，綜合式治理工藝的臭氣處理效果更為理想，因此，要根據臭氣處理要求、場所等要素靈活使用多種臭氣治理手段，進而在無污染的情況下實現理想臭氣治理效果。

4 結語

綜上所述，污水與固廢處理行業工作過程中必須重視臭氣治理工作，從活性炭技術、生物除臭技術、植物液除臭技術、離子除臭技術等常見技術合理選擇，案例中為保障臭氣治理效果，將生物除臭技術與活性炭技術聯合使用，除臭效果顯著。在污水與固廢處理行業發展期間，應注意做好技術更新迭代，以此確保臭氣治理效益。