污水處理工程惡臭污染分析及處理工藝選擇

徐社力

（河南源通環(huán)保工程有限公司廣州分公司，廣東 廣州 510000）

一、惡臭污染的概念

一切刺激嗅覺器官引起人們不愉快及損害生活環(huán)境的氣味統(tǒng)稱為惡臭[1]，具有惡臭氣味的物質(zhì)被稱為惡臭污染物。由于惡臭污染的特殊性，很多國家將其作為單列公害對待。

二、污水處理工程惡臭污染特點[2]

第一、惡臭污染物質(zhì)的嗅閾值低。污水處理工程產(chǎn)生的惡臭物質(zhì)嗅閾值尤其低，其中硫化氫的嗅閾值為0.41×10－9、甲硫醇嗅閾值為0.07×10－9。

第二、惡臭污染程度與人的感覺強(qiáng)度并不是成線性關(guān)系。人類的嗅覺強(qiáng)度與惡臭物質(zhì)濃度的對數(shù)在一定范圍內(nèi)成比例關(guān)系，當(dāng)某種惡臭物質(zhì)濃度下降90%的情況下，人對其感覺強(qiáng)度下降一半。

第三、惡臭污染是多種成分組成的復(fù)合臭，污水處理廠的惡臭物質(zhì)主要包括氨、硫化氫、硫醇、揮發(fā)性脂肪酸等。

第四、惡臭污染具有時段性和區(qū)域性。

第五、惡臭污染與氣象條件密切相關(guān)。

第六、污水處理工程的惡臭污染，有明顯的季節(jié)性，污水處理工程夏季的臭味明顯大于冬季。

三、污水處理廠惡臭污染產(chǎn)生研究[1]

污水處理工程的惡臭源分布在污水收集系統(tǒng)、處理系統(tǒng)和污泥處理系統(tǒng)中，進(jìn)水部分(格柵間)和污泥處理部分(濃縮池、消化池、脫水機(jī)房)的惡臭尤為嚴(yán)重，致惡臭物質(zhì)主要由氨氣、硫化氫、硫醇、揮發(fā)性脂肪酸等組成。污染特點如下[2]：

①污水處理廠惡臭發(fā)生源主要是儲泥池、污泥濃縮池、污泥脫水機(jī)房以及曝氣池和格柵井處。

②污水處理廠臭氣中的主要成分是硫化氫、氨和甲硫醇。

③臭氣濃度隨擴(kuò)散距離的增大而衰減，100m外其影響明顯減弱，距300m基本無影響。

④不同污水處理工藝臭氣強(qiáng)度不同，長泥齡污水處理工藝臭氣濃度低于短泥齡處理工藝。

四、生物治理工藝原理分析

污水處理過程中產(chǎn)生的惡臭物質(zhì)大多數(shù)是有機(jī)化合物，主要由碳、氮和硫元素組成，這些物質(zhì)都帶有活性基團(tuán)，容易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，特別當(dāng)活性基團(tuán)被氧化后，惡臭氣味就消失，基于這一原理，常用的除臭方法包括化學(xué)法、物理除臭、生物除臭、掩蔽除臭等。

1、化學(xué)除臭法：添加化學(xué)藥劑與具有臭味的物質(zhì)反應(yīng)，從而達(dá)到除臭目的，如采用Ca(OH)2或臭氧處理；

2、物理除臭法：如活性炭吸附法，一些惡臭成分通過物理吸附去除，而其他一些惡臭成分則是在吸附劑表面進(jìn)行氧化反應(yīng)后去除；

3、生物除臭法：通過微生物的生理代謝將具有臭味的物質(zhì)加以轉(zhuǎn)化，生物凈化氣態(tài)污染物基本是由三個階段構(gòu)成：

(1)廢氣中的污染物從氣相轉(zhuǎn)移到液相或固體表面液膜；

(2)液相或固體表面液膜中的污染物質(zhì)被微生物吸附、吸收；

(3)污染物作為營養(yǎng)物質(zhì)被微生物分解、利用，將污染物去除。

生物除臭過程，不含氮的惡臭成分被氧化分解成CO2和H2O，含氮的成分則被氧化分解S、SO32-、SO42-，NH4、NO2-、NO3-。

用來進(jìn)行氣態(tài)污染物降解的微生物種類繁多，如同污水的生物處理一樣，特定的污染成分都有其特定的適宜處理的微生物群落，自養(yǎng)菌和異氧菌通過各自的氧化、還原、消化、反消化等方式來獲得其所需的營養(yǎng)和能量。在適宜的介質(zhì)、溫度、濕度、酸堿度、氧、營養(yǎng)物質(zhì)的條件下，起凈化作用的多種微生物能夠共同繁殖，達(dá)到一種裝置同時處理多種氣態(tài)污染物的目的。

4、掩蔽劑法：掩蔽劑法是在一些大型處理池(如初沉池、二沉池、曝氣池等)周圍噴灑化學(xué)物質(zhì)以掩蓋臭味。但由于惡臭濃度和大氣條件是不斷變化的，掩蔽劑除臭法的效率不穩(wěn)定。

各種除臭工藝的方法及原理見表1。

聯(lián)合法 聯(lián)合幾種工藝，以滿足較高的脫臭要求，如生物過濾＋吸附等

目前常用的除臭工藝主要是吸附法、生物處理和一些新技術(shù)的應(yīng)用，考慮運行成本的因素，大多沿用設(shè)置一定的衛(wèi)生防護(hù)距離來解決。由于污水處理工程的衛(wèi)生防護(hù)距離一般在300m左右，在衛(wèi)生防護(hù)用地得不到解決的情況下，才考慮進(jìn)行惡臭治理。

五、吸附法工藝原理及應(yīng)用

由于大多數(shù)惡臭物質(zhì)都具有可吸附性，因此可采用吸附法來脫除。吸附法是傳統(tǒng)的除臭技術(shù)，由于其實用性和高效性而被廣泛使用，其原理是將活性炭等吸附劑填充于吸附塔中，惡臭成分被吸附于吸附劑上，從而達(dá)到脫除效果。吸附法的凈化效率很高，許多有害氣體可利用吸附法凈化，尤其對低濃度有害氣體的凈化效率較高。當(dāng)吸附劑出現(xiàn)穿透時，可將吸附劑再生。

目前吸附法已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種惡臭發(fā)生源的治理。依據(jù)吸附裝置的類型，吸附脫臭的工藝又分為三種形式：固定床、流動床及旋流濃縮床。其基本原理相同，都是將惡臭物質(zhì)濃縮，再進(jìn)行后處理，主要區(qū)別在吸附劑的使用與再生方式不同[3]。

六、生物除臭工藝應(yīng)用情況

在生物凈化惡臭污染物的工藝中，最為經(jīng)濟(jì)有效的是生物吸收法，其原理是氣味物質(zhì)被液相吸收并被微生物氧化，所以該法要求被去除的臭味物質(zhì)有好的水溶性并可被生物氧化。典型的形式有生物濾池、曝氣池法，生物滴濾池法則同時具有固著態(tài)和懸浮態(tài)的特性。

（一）生物濾池

生物濾池工藝流程主要為：廢氣先經(jīng)過預(yù)處理，去除顆粒物并調(diào)溫調(diào)濕，然后經(jīng)過氣體分布器(或多孔裝置)進(jìn)入生物過濾器。生物過濾器中的濾床采用生物活性的介質(zhì)，均具有較好的通氣性和適度的持水能力，且具有緩沖性，構(gòu)成了適合各種微生物生長的良好環(huán)境，填料一般為天然有機(jī)材料，如泥土、泥煤、木屑、谷殼等。當(dāng)廢氣通過0.5～1m厚的濾床時，介質(zhì)及其中的微生物將其吸附、吸收、降解。微生物所需的營養(yǎng)物質(zhì)可從介質(zhì)或外加得到。

生物濾池處理技術(shù)的特點是生物相和液相都是不流動的，而且只有一個反應(yīng)器，氣－液接觸面積大、運行和啟動容易、運行費用低。因為除臭的吸收反應(yīng)過程都發(fā)生在填料上，所以填料的設(shè)計就成為重要的影響因素，要求填料有大的氣體接觸面積，高的持水能力，高的固定微生物的能力，脫臭的產(chǎn)物易清洗。

（二）曝氣池法

曝氣池法是將廢氣直接通入曝氣池中，有機(jī)物質(zhì)在曝氣池中被活性污泥吸收，隨后被分解。其主要優(yōu)點是方法簡單，費用低，但除臭效果較差，存在過曝氣的可能，曝氣池中污水生化處理過程將受到一定的影響，因此其應(yīng)用有較大的局限性。

（三）生物滴濾池

生物滴濾池與生物濾池相似，采用無機(jī)物作為載體，主要區(qū)別在填料的上方噴淋循環(huán)液。填料多采用立體多面結(jié)構(gòu)，比表面積大大提高，一般為100～300m2／m3，顯著加大了氣相與液相的接觸面積，提高了傳質(zhì)效率，降低了運行成本。與傳統(tǒng)的生物濾池相比，生物滴濾池的反應(yīng)條件易于控制，更適合于鹵代烴、含硫、含氮等在降解過程中產(chǎn)酸、產(chǎn)氨的氣態(tài)污染物處理、高負(fù)荷的廢氣處理。

利用生物滴濾器處理味精廠揮發(fā)性惡臭廢氣的試驗研究表明[7]，當(dāng)高強(qiáng)度惡臭廢氣的進(jìn)氣量＜3.0m3/h時，系統(tǒng)除臭效果顯著。

七、惡臭處理技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較及工藝選擇

荷蘭的J.Van Groenestijn對幾種廢氣處理方法，在投資及運行費用方面進(jìn)行了比較，結(jié)果如表2[12]。

幾種廢氣處理方法的投資及運行費用的比較

由表2 可見，與普通物理、化學(xué)處理技術(shù)相比，生物處理技術(shù)的投資及運行費用是最低的。針對我國市政污水處理過程中日益突出的惡臭問題及其特點，筆者認(rèn)為惡臭治理工藝的選擇應(yīng)主要考慮占地和經(jīng)濟(jì)原因。在占地面積不受局限的情況下，針對中、低濃度的惡臭氣流，生物過濾法是一個很好的選擇。當(dāng)考慮占地面積受限的情況下，生物吸收法則具有處理氣量大，濃度高，操作穩(wěn)定，效率高和占地面積小等優(yōu)勢而成為首選。

八、結(jié)論

隨著各種污水處理工程的建設(shè)和用地的限制，污水處理工程惡臭污染的影響將越來越顯著，惡臭污染的治理技術(shù)及工藝研究也將在我國得到蓬勃的發(fā)展，下一步的發(fā)展趨勢和研究熱點將是：

(1)通過傳統(tǒng)技術(shù)和現(xiàn)代生物技術(shù)獲得高效降解廢氣中污染物的微生物菌種，對菌群結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造和調(diào)控，提高其降解效率。

(2)與包括膜生物反應(yīng)器在內(nèi)的其他處理技術(shù)相結(jié)合，提高廢氣中污染物的去除效率。

(3)研究廢氣的生物處理技術(shù)動力學(xué)及生物學(xué)原理。