污水廠廢氣處理工藝的研究與選擇

賈舒捷

（山西晉環科源環境資源科技有限公司，山西 太原 030027）

0 引言

污水廠會排放出惡臭氣體，對于周圍居民生活區造成嚴重的影響。本著為公眾滿意，兼顧經濟效益、社會效益和環境效益需要對污水廠的廢氣進行高效、低成本的處理。對于污水廠所排放的惡臭廢氣而言，當前并無一種公開且標準的評價方法，對應缺乏標準的處理工藝，需要結合污水廠的實際情況開展相關調研，設計最為理想的設計方案。經研究污水廠所排放的惡臭氣體主要成分為氨、硫化氫和其他有機物，采用常規的生物方法進行去除效率一般[1-2]。因此，本文結合實際生產設計相應的處理工藝。

1 污水廠廢氣研究

對于污水廠而言，污泥濃縮脫水間是產生惡臭廢氣的主要場所，在使污泥脫水的實際操作過程中，會產生大量的惡臭廢氣，在長時間的缺氧狀態下，會產生硫酸鹽物質。根據惡臭廢氣組分的不同可將其分為硫化氫、含氮化合物、烴類化合物和含氧有機物。在污水廠，其本身存在的厭氧環境、污水流速、水溫、硫酸鹽濃度、pH 等指標均是影響硫酸鹽產生的因素。我國惡臭污染物廠界標準值分為一級標準和二級標準兩個等級[3]。

本文所研究污水廠處理工藝采用相對封閉的系統，為防止所產生的惡臭廢氣逸散到空氣中對環境造成污染的同時，對周圍生活居民的正常生活造成影響。經統計，該污水處理廠產生惡臭廢氣的主要構筑物包括有格柵間、污水提升泵房、污泥區、沉砂池和預沉池等；上述區域所產生惡臭廢氣的主要成分為硫化氫和氨。

根據惡臭廢氣的組分的不同可將其分為重污染和輕污染兩類。其中，針對重污染需要為其采用重點的處理措施，要求除臭裝置的氣量大于30 000 m3/h；對于輕污染一般采用稀釋法進行處理，對應的處理氣量為65 000 m3/h。

本文重點對該污水廠的重污染的惡臭廢氣進行處理。

2 處理工藝的研究與選擇

根據污水廠所排放惡臭廢氣的具體情況。經分析，所排放處惡臭廢氣的主要成分為氨，其次為硫化氫，而且硫化氫也是產生惡臭氣味的關鍵[4]。總的來講，針對該污水廠惡臭廢氣的處理采用單一的工藝并未能夠達到預期的處理效果，需要采用聯合處理工藝對其進行處理。通過化學吸收工藝、吸附工藝、催化燃燒處理、生物吸收法處理等方式對惡臭廢氣進行逐一處理，對比其處理效果，最終得出針對該污水廠的聯合處理工藝。

2.1 化學吸收工藝參數的確定

吸收工藝可以分為物理吸收工藝和化學吸收工藝兩種。其中，對于大氣量、低濃度的惡臭廢氣僅采用物理吸收工藝很難達到預期的處理效果；因此，需要針對該污水廠所排放的惡臭廢氣設計相應的化學吸收工藝。

化學吸收工藝即采用相應的化學吸收劑使惡臭廢氣中的氣體組分發生化學反應，從而消除惡臭廢氣中的組分。經研究，惡臭廢氣中的惡臭組分包括以氨和三甲胺為主的堿性成分，以硫化氫和硫醇為主的酸性成分，以甲硫醚、二甲二硫和乙醛為主的中性成分。根據化學吸收劑的原理，對應不同的惡臭組分采取不同的吸收劑具體如表1 所示。

表1 惡臭廢氣不同惡臭組分對應的吸收劑選型

針對化學吸收處理工藝，可采用填料塔、噴淋塔和板式塔等裝置實現其功能，采用結構簡單、操作方便且壓力損失小的噴淋塔作為化學吸收裝置。對于噴淋塔而言，在實際操作過程中所噴射出來較小的液滴會被氣流夾帶上行，從而形成“霧”。因此，還需為噴淋塔配套除霧器。噴淋塔結構的化學吸收裝置結構如圖1 所示。

圖1 化學吸收裝置結構示意圖

針對該污水廠惡臭廢氣的處理要求，將上述化學吸收裝置的空塔速度設定為0.2～1 m/s；將液氣比設置為0.1～1 L/m3。

2.2 吸附工藝參數的確定

經化學吸收工藝對惡臭廢氣進行處理后廢氣組分為硫化氫和有機組分等，其濃度較低。針對低濃度的惡臭廢氣而言，從原理上采取吸附法的處理效果最佳。同樣，對于吸附工藝也可分為化學吸附和物理吸附兩種，綜合比對兩種吸附工藝的特點，針對經化學吸收工藝處理后的惡臭廢氣首先采用化學吸附工藝進行處理，而后采用物理吸附工藝進行強化處理[5]。

為保證最終的吸附效果，采用吸附能力較強的吸附劑進行處理；工業實踐表明，常見的吸附劑包括有硅膠類吸附劑、沸石分子篩類吸附劑、氧化鋁類吸附劑、活性類吸附劑。綜合對比上述四種吸附劑的特點，本項目采用活性炭類吸附劑對硫化氫和有機組分進行吸附處理，具體型號為聚丙烯腈基活性碳纖維，其性能參數如表2 所示。

表2 聚丙烯腈基活性碳纖維吸附劑性能參數

采用聚丙烯腈基活性碳纖維吸附劑，對應可采用的吸附裝置分為固定式、移動式、回轉式三種；經對比，本項目采用回轉式活性碳纖維吸附裝置，其工作原理如圖2 所示。

圖2 回轉式活性碳纖維吸附裝置工作原理示意圖

經理論計算，根據本項目的惡臭廢氣的處理要求和回轉式活性碳纖維吸附裝置的工作原理將吸附床層的厚度設置為350 mm。

3 廢氣處理效果評估

通過上述研究可知，本項目采用化學吸收法和以聚丙烯腈基活性碳纖維吸附劑為核心的吸附工藝對污水廠的廢氣進行處理，處理效果如下：

1）經化學吸收工藝對污水廠的廢氣進行處理后，廢氣中氨的去除率可達90%，硫化氫的去除率可達20%；

2）上述處理工藝實施后，經吸附工藝對廢氣進行處理后，硫化氫去除率為99.5%。

4 結論

針對污水廠所排放出惡臭氣體對環境造成污染的同時還會對周圍生活區造成影響的情況。由于污水廠惡臭廢氣的組分存在較大的差異，采取單一的處理工藝并不能夠達到預期的處理效果。本項目采用化學吸收工藝和吸附工藝對廢氣進行處理。總結如下：

1）針對本項目污水廠惡臭氣體的處理要求，對應化學吸收工藝的參數為空塔速度設定為0.2～1 m/s，將液氣比設置為0.1～1 L/m3。廢氣中氨的去除率可達90%，硫化氫的去除率可達20%。

2）在上述化學吸收處理后，采用回轉式吸附裝置并配套聚丙烯腈基活性碳纖維吸附劑為核心進行吸附處理，對應床層厚度為350 mm，床層面積為4.17 m2，空塔速度為0.3 m/s；硫化氫去除率為99.5%。