污水處理系統(tǒng)除臭技術(shù)應(yīng)用進展

張玉生 程磊

（山東華城城建設(shè)計工程有限公司 山東濟南 250101）

0 引言

污水處理廠會產(chǎn)生惡臭氣體，這些惡臭氣體嚴重影響了居民的生活與健康。西方部分國家采取了一定的措施，對這些惡臭氣體的控制進行了立法。在我國，隨著城市的不斷發(fā)展，污水在處理過程產(chǎn)生的臭氣在空氣中逸散形成惡臭。國內(nèi)外學(xué)者對這些問題十分關(guān)注。為了在實踐中更好地控制惡臭氣體，本文對國內(nèi)外惡臭氣體控制技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展進行了總結(jié)介紹。

1 惡臭的組成及來源［1］

污水處理廠中各處理單元均會產(chǎn)生臭氣，包括污水廠的泵站、沉砂池、格柵和后續(xù)的污泥脫水設(shè)施，在對污水的處理過程中會產(chǎn)生硫化氫（H2S）、氨氣（NH3）、硫醇和揮發(fā)性有機物等氣體。這些氣體容易在空氣中逸散，且對人體有一定的毒害作用。

（1）H2S：H2S 是污水在缺氧或者厭氧環(huán)境下，污水中的溶解氧很低，其中的硫酸鹽還原菌等厭氧菌會將污水中的硫酸鹽還原為溶解性的硫化物，這些溶解性硫化物逸散到空氣中產(chǎn)生硫化氫氣體，從而產(chǎn)生臭味。

（2）NH3：NH3在污水中含量較少，是由污水中的厭氧微生物對固體顆粒進行相應(yīng)厭氧生化反應(yīng)產(chǎn)生。

（3）硫醇：硫醇和其他含硫的氣態(tài)化合物很容易產(chǎn)生臭味，并且產(chǎn)生臭味的極限點很低。對于硫醇的控制成為污水處理廠惡臭控制的難點。

2 污水處理系統(tǒng)除臭技術(shù)應(yīng)用

在污水處理工藝中，碳、氮和硫元素是惡臭物質(zhì)的重要組成部分，其中有機化合物占大多數(shù)。這些物質(zhì)容易發(fā)生反應(yīng)，主要是氧化反應(yīng)，原因是其帶有活性基團［2］。為了對臭氣進行控制，針對其產(chǎn)生惡臭的原因，采取相應(yīng)的技術(shù)措施氧化其攜帶的活性基團。目前，污水處理系統(tǒng)中除臭技術(shù)主要有以下方法。

2.1 濕式洗滌器

由于H2S 易溶于堿性溶液，對于這些氣體的去除可通過濕式洗滌器實現(xiàn)，其中逆流循環(huán)式填充塔和薄霧型洗滌器在應(yīng)用中最常見。除此之外，錯流循環(huán)式填充塔也被應(yīng)用于臭氣控制且發(fā)揮了積極的作用。

目前，逆流循環(huán)式填充塔是使用最廣泛的濕式洗滌器，填料在中間起重要作用，滌氣液從塔頂部進入，順著填料自上而下滴流。臭氣自塔底進入后，通過填料孔隙與液相形成對流，這樣可以在表面形成湍流，加大了作用面積。作用后的滌氣液分為兩種“去向”：①為了防止懸浮固體和大顆粒物質(zhì)造成填料的堵塞，并且保證回流液體的濃度，這部分的滌氣液往下流動，達到以上作用；②為了資源的循環(huán)利用，被使用過的部分滌氣液降落到塔底，以此達到回收利用的目的。

1980 年后，對于惡臭氣體的去除方面，薄霧型洗滌器也曾被廣泛應(yīng)用。在污水處理廠的惡臭去除方面，錯流循環(huán)式填充塔尚未得到廣泛應(yīng)用，但在脂肪提取與加工業(yè)產(chǎn)生的惡臭物質(zhì)去除方面取得了不錯的效果。

3 種惡臭去除設(shè)備的比較見表1［3-5］。

表1 3 種濕式洗滌器的比較

對于氧化臭氣成分較低的氣體，主要用濕式洗滌器進行吸收處理，去除效率較高；濕式洗滌器也可以處理含量和濃度均較高的惡臭氣體。此外，使用濕式洗滌器的操作彈性較大，可以根據(jù)臭氣濃度和流量調(diào)節(jié)加藥量和循環(huán)流量。但是，濕式洗滌器存在投資費用高的缺點，在運行過程中消耗大量的水和化學(xué)試劑，腐蝕設(shè)備和管道，并且?guī)矶挝廴镜娘L(fēng)險。

2.2 活性炭吸附系統(tǒng)

活性炭作為使用廣泛的吸附劑，在很早的時候就被應(yīng)用于防毒面具。現(xiàn)在運用活性炭吸附系統(tǒng)吸附有害氣體，成為活性炭應(yīng)用的一次新革命。污水處理廠的臭氣具有污染物質(zhì)種類多、臭氣濃度低、臭氣源范圍廣等特點，所以對污水處理廠中臭氣的治理還不是很理想?；钚蕴康奈桨l(fā)展過程不僅是時間上的發(fā)展，而且還是在技術(shù)上的發(fā)展［6］。牟桂芝等［3］利用活性炭吸附處理含有甲硫醇的氣體，發(fā)現(xiàn)活性炭對惡臭的吸附性能很好。

活性炭除臭系統(tǒng)具有吸附不選擇性，吸附的有用物質(zhì)可回收，具有負荷變化影響小、容易管理等優(yōu)點。由于活性炭的吸附能力極易受到濕氣、灰塵等影響而下降，因此有必要添加其他附屬設(shè)備，如需要在系統(tǒng)管道上安裝除塵、除濕裝置，在吸附塔前面設(shè)置加熱器等。所以，活性炭吸附技術(shù)一般用于處理臭氣含量低且要求嚴格的廢氣，常用作其他除臭工藝后的處理單元。

2.3 水洗滌和藥劑吸收系統(tǒng)

臭氣中的主要污染物是水溶性的物質(zhì)，被引風(fēng)機收集后輸送至噴淋塔，通過氣液交換，使氣體中的臭味污染物轉(zhuǎn)移到液相，實現(xiàn)對惡臭的去除。水洗滌法操作簡單，成本較低，但是需要經(jīng)常更換洗滌水，這是因為惡臭污染物在水中的溶解度較小。

藥劑吸收法去除惡臭氣體的原理是惡臭氣體與化學(xué)試劑進行化學(xué)反應(yīng)，以此實現(xiàn)惡臭氣體的去除。藥劑吸收法比水洗滌法更能提高惡臭氣體的去除率。但是，由于氣體中污染物的不同，決定了需要的藥劑種類不同，這就要求對多種藥劑進行分級處理，增加了安裝運行費，而且容易造成二次污染，因此這種方法目前使用較少。深圳市濱河污水處理廠三期工程利用化學(xué)法進行除臭，排放的廢氣濃度達標(biāo)，說明其在實際應(yīng)用過程中除臭效果較好。

2.4 生物洗滌塔

西歐地區(qū)的部分國家通過生物洗滌來實現(xiàn)惡臭氣體的控制，主要適用于小型設(shè)備。生物洗滌塔屬于填料處理系統(tǒng)，除臭原理與用于廢水處理的活性污泥法原理相似。氣體從塔底進入，上升過程中與自塔頂進入的循環(huán)水接觸，氣體與液相接觸完成傳質(zhì)過程，從而實現(xiàn)對惡臭氣體的吸收。循環(huán)液攜帶氣體污染物流入生物傳感系統(tǒng)，經(jīng)過微生物的氧化分解過程，實現(xiàn)對污染物的去除?；钚晕勰鄳腋∫菏巧锵礈焖谐Ｓ玫难h(huán)液，處理完污染物后通過曝氣再生。

生物洗滌塔中的微生物處于液相并在液體中循環(huán)，因此洗滌塔中的微生物降解了其中的污染物。生物洗滌塔易于操作，并且易于控制和去除惡臭氣體。由于此系統(tǒng)分為兩個反應(yīng)器，反應(yīng)過程相對獨立，因此對于反應(yīng)條件的控制十分方便。但是，這就意味著生物洗滌塔需要更多的設(shè)備和昂貴的運行成本，另外系統(tǒng)中的填料容易被活性污泥堵塞，這也限制了它在實際工程中的應(yīng)用和推廣。此外，循環(huán)液的污泥濃度、溶解氧濃度、循環(huán)液的pH 值、營養(yǎng)物和化學(xué)藥劑等會影響生物洗滌塔吸收效果。

生物洗滌池主要是用于處理易溶于水的惡臭廢氣，適用于處理各種低負荷惡臭廢氣，且去除效果比較好。中國石油化工研究院蘭州化工研究中心，是國內(nèi)第一個將生物洗滌法和生物滴濾法組合用于除臭的研究院，通過這種除臭技術(shù)對煉油污水廠內(nèi)的惡臭氣體進行處理。其中H2S、NH3、VOCs 和甲硫醇等惡臭廢氣的去除效率分別達到99.2%、90.4%、99.8%和99.1%，處理后氣體都可以達標(biāo)排放。但是，由于此法所需要的設(shè)備費用比較大，操作比較復(fù)雜，而且運行的過程中需額外地投加營養(yǎng)物質(zhì)，所以在我國工業(yè)化應(yīng)用當(dāng)中受到了一定限制。

2.5 生物過濾池

生物過濾池是先前開發(fā)和使用的生物除臭技術(shù)之一。濾池中裝有表面生長生物群落的惰性過濾填料。除臭原理是氣體通過與生物過濾池中的活性填料層接觸，實現(xiàn)氣相和液相的接觸，從而使得惡臭氣體從氣相轉(zhuǎn)移到液相中，然后被液相中的微生物吸收并降解，處理后純凈的氣體從生物過濾器的頂部釋放。生物過濾池的優(yōu)點是填料中的微生物和液體在同一反應(yīng)器中，氣體和液體容易接觸且接觸面積大，效率更高，并且維護費用低。因為當(dāng)有機物作為填充劑時，營養(yǎng)物質(zhì)是充足的。但是它也存在濾料易堵塞的缺點，如果惡臭氣體體積較大，反應(yīng)條件控制不當(dāng)會導(dǎo)致生物量驟增并且堵塞濾料，對整個反應(yīng)器的去除過程產(chǎn)生影響［7］。

由于生物過濾池的效率相對較高，因此通常用于處理大氣量和濃度較低的惡臭氣味。然而，由于其面積大，需要定期更換填料，而且除臭過程也不容易控制，因此一段時間后會出現(xiàn)一些問題。上海石化股份有限公司使用生物濾池除臭，H2S的去除率為89%，NH3的去除率為98%，苯乙烯的去除率為99.88%，苯的去除率為99.94%。山東省某廢水處理廠使用兩級生物濾池，第一階段主要被真菌和嗜酸嗜熱菌吸收，第二階段主要被氨氧化菌、非嗜酸性硫桿菌、異形菌和硝酸鹽氧化菌吸收。對H2S 氣體、NH3和VOCS去除率分別達到95%、92.1%和94%。

在實際的產(chǎn)品設(shè)計中，載體填料的相對濕度需要保持在80%～95%，因此通常用于噴灑初級沉淀池中的出水以提供水分和養(yǎng)分。生物除臭的特點是易于維護，維護成本低。廢水處理、污泥處理和垃圾處理設(shè)施產(chǎn)生的惡臭氣體常用生物過濾方法控制，但是這種方法的實現(xiàn)和推廣需要大量的理論研究和實踐經(jīng)驗，因此發(fā)展相對緩慢，并且生物過濾方法還存在生化反應(yīng)過程停留時間較長的缺點。

2.6 生物滴濾塔

生物滴濾塔是一種將生物吸收和過濾聯(lián)合作用的生物除臭方法。生物滴濾塔內(nèi)部結(jié)構(gòu)是由一層或多層無機填料組成，完整的生物膜附著在填料表面，并且分為厭氧、兼性和好氧區(qū)域，去除效果好。循環(huán)液由塔頂?shù)奶盍媳砻嫔舷铝鲃樱缓笤谒揍尫?。滴濾池從塔底通入惡臭氣體，惡臭氣體在上升過程中與循環(huán)液接觸后溶解在水中，被堆積在填料表面的微生物吸收并進行氧化反應(yīng)，處理后的氣體從塔頂釋放。

調(diào)節(jié)生物滴濾池中微生物的生長環(huán)境比較容易。例如，可以通過控制循環(huán)流體來調(diào)節(jié)溫度和pH。同時，由于循環(huán)水可以將微生物產(chǎn)生的有毒有害的代謝產(chǎn)物去除，微生物生長環(huán)境較好，從而可以實現(xiàn)較好的除臭效果。因此，生物滴濾塔是研究最多的生物除臭技術(shù)。

生物滴濾法是除臭技術(shù)的重要發(fā)展方向。寧波市垃圾處理中心使用生物滴濾塔處理高含量的惡臭氣體，例如H2S、CH4和NH3，設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)為：pH 為4.5～5.5，進氣量為600 mg/m3，處理效率達到80%以上。與生物濾池相比，生物滴濾池可以承受更大的污染負荷，并具有更好的緩沖能力。即使?fàn)I養(yǎng)供應(yīng)不足，該系統(tǒng)仍然可以達到良好的去除效果。高濃度的氮有效地提高了生物滴濾池的效率，不同的氮源在除臭效率方面也有所不同。

2.7 生物土壤過濾器

該設(shè)備由5 個組件組成：增濕系統(tǒng)、草坪灌溉系統(tǒng)、鼓風(fēng)機系統(tǒng)、高密度聚乙烯管道空氣分配系統(tǒng)和活性土壤系統(tǒng)。該裝置的原理是，氣體首先通過生物土壤過濾器，然后H2S 在微生物代謝作用下被氧化為CO2和水。該系統(tǒng)的H2S 去除效率超過99%，并在杭州七格廢水處理廠應(yīng)用，這是國內(nèi)第一個設(shè)計的生物土壤除臭系統(tǒng)。該系統(tǒng)適用于大型廢水處理廠的惡臭氣體控制，凈化效率高，維護成本低，無二次污染。生物土壤過濾是將臭味通過生物土壤濾膜，經(jīng)微生物代謝，將H2S 和NH3氧化成CO2和水，達到良好的去除效果，避免二次污染。

3 結(jié)論

在我國的廢水處理廠中，化學(xué)除臭方法的使用已有很長的歷史，并且有很多先例。但是，存在諸如二次污染物之類的各種因素、需要大量化學(xué)試劑或原材料、設(shè)備和管道嚴重腐蝕等問題。近年來，化學(xué)除臭法已逐漸被生物法所取代。與化學(xué)方法相比，生物方法投資少，廢氣處理過程中的污染少和無二次污染等優(yōu)點。但生物系統(tǒng)運行一段時間后逐漸顯示出缺點，如能耗高、占地面積大、生物材料消耗和維護成本高，并且室內(nèi)空氣質(zhì)量沒有太大改善。因此，需要更多的理論研究和實踐經(jīng)驗，在設(shè)計過程中，應(yīng)根據(jù)實際情況選擇合適的除臭工藝系統(tǒng)。