生物法和化學(xué)洗滌法處理特殊臭氣的分析與研究

西原環(huán)保（上海）股份有限公司 楊國(guó)平

惡臭是一種感官公害，一切能刺激人的嗅覺(jué)器官、引起不快或厭惡、損害人體健康的氣味統(tǒng)稱為惡臭。惡臭在污染環(huán)境的同時(shí)還嚴(yán)重威脅到人類(lèi)的身體健康。隨著人們環(huán)境意識(shí)逐漸增強(qiáng)，對(duì)生活和工作環(huán)境質(zhì)量的要求越來(lái)越高，對(duì)惡臭所帶來(lái)的污染也更加敏感。因此惡臭作為環(huán)境公害之一已經(jīng)受到廣泛的關(guān)注。

而一般生活污水臭氣中的成分主要有三種類(lèi)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(jí)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(gòu)筑物和污水污泥處理設(shè)備在其工藝運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的，絕大部分是由含硫化合物在厭氧環(huán)境下利用一些還原性細(xì)菌對(duì)硫酸根離子進(jìn)行還原從而產(chǎn)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(shù)；另外一種是源頭控制。源頭處理是近幾年從國(guó)外引入的方法，通過(guò)投加堿性藥劑，抬高pH，從而減少硫化物從流質(zhì)變?yōu)闅怏w的轉(zhuǎn)化。一般情況下，在投放化學(xué)藥劑后的35分鐘反應(yīng)時(shí)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(jīng)過(guò)輸送，與污水充分混合、反應(yīng)，最終流入污水處理廠。經(jīng)過(guò)反應(yīng)的污水含硫化物的量較少，有效減少了臭氣的產(chǎn)生，因此大大緩解了污水廠內(nèi)的除臭負(fù)荷。同時(shí)，通過(guò)投加堿性藥劑，可以減少污水管道由于發(fā)酵所引起的酸化。

表1 幾種常見(jiàn)除臭技術(shù)

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(guò)添加大量藥劑從而減輕惡臭的產(chǎn)生，另外添加的藥劑對(duì)其污水處理工藝的影響也不好評(píng)判，局限性大。另外，隨著環(huán)境要求及排放標(biāo)準(zhǔn)的提高，對(duì)惡臭的治理也越來(lái)越嚴(yán)格，源頭控制只能減輕惡臭的排放，無(wú)法徹底解決臭氣的排放。當(dāng)前，廣泛采用的技術(shù)還是以末端治理技術(shù)為主。

我們常見(jiàn)的惡臭處理技術(shù)一般可分為物理法、化學(xué)法和生物技術(shù)。隨著技術(shù)的快速發(fā)展，除臭技術(shù)已由最初的化學(xué)藥劑洗滌法、活性炭吸附法、臭氧氧化法、燃燒法, 發(fā)展到目前以生物除臭技術(shù)為主。

一、常用除臭技術(shù)對(duì)比

下表就目前常用的幾種除臭技術(shù)進(jìn)行了匯總整理。

通過(guò)對(duì)比分析，生物除臭技術(shù)以其生物除臭效果好、運(yùn)行成本低、無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)，逐步成為當(dāng)前臭氣治理領(lǐng)域特別是市政生活污水廠臭氣治理的主要技術(shù)，本文將通過(guò)實(shí)際工程案例對(duì)比生物除臭技術(shù)和化學(xué)藥劑洗滌法去硫化氫臭氣的應(yīng)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(wàn)噸/日,除臭工程投資超10億，除臭范圍涉及預(yù)處理區(qū)、生物反應(yīng)區(qū)以及污泥處理區(qū)域，除臭全廠覆蓋。其中預(yù)處理區(qū)域的臭氣濃度相比較高，通過(guò)實(shí)測(cè)如調(diào)配井區(qū)域的硫化氫濃度最高可達(dá)到300mg/m3，為了更好地分析生物除臭法和化學(xué)藥劑洗滌法的實(shí)際工程效果，本次將分別設(shè)置一套生物除臭裝置和一套化學(xué)洗滌裝置進(jìn)行除臭的對(duì)比研究，為了重點(diǎn)研究對(duì)硫化氫惡臭氣體的去除效果，本次化學(xué)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(shuō)明

工藝流程一：臭氣收集→生物除臭裝置→引風(fēng)機(jī)→大氣排放

污水廠區(qū)域產(chǎn)生的臭氣經(jīng)管道收集后，進(jìn)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(guò)風(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī)→大氣排放

污水廠區(qū)域產(chǎn)生的臭氣經(jīng)管道收集后，進(jìn)入化學(xué)藥劑洗滌除臭裝置，臭氣通過(guò)裝置內(nèi)部填料層時(shí)和化學(xué)藥劑的噴淋液進(jìn)行充分接觸從而進(jìn)行快速的化學(xué)反應(yīng)而凈化，最后通過(guò)風(fēng)機(jī)引至排氣筒排放。

（二）主要設(shè)計(jì)參數(shù)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)填料停留時(shí)間：20s，液氣比：2.5L/m3，過(guò)流風(fēng)速：0.1m/s，循環(huán)液PH值1-1.5。

化學(xué)除臭裝置設(shè)計(jì)填料停留時(shí)間3s，液氣比：2.5L/m3，過(guò)流風(fēng)速：0.8m/s。

（三）除臭裝置

本項(xiàng)目生物除臭裝置采用的是臥式方形全封閉結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，除臭設(shè)備主要由玻璃鋼板結(jié)合鋼制骨架構(gòu)造而成，保證塔體足夠的強(qiáng)度和剛度。方鋼采用玻璃鋼防腐處理，骨架外置，確保塔體結(jié)構(gòu)不直接接觸有腐蝕性臭氣成分。生物除臭塔內(nèi)部主要有循環(huán)液層、進(jìn)氣層、填料層和噴淋層。本項(xiàng)目生物除臭填料采用高效單一的炭質(zhì)填料，該填料屬于惰性無(wú)機(jī)材質(zhì)，具有比表面積大（不低于260m2/g），抗腐蝕能力強(qiáng)，機(jī)械強(qiáng)度高不易變形，大量的微孔和中孔結(jié)構(gòu)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(chǎn)生的壓損小。通過(guò)實(shí)際工程案例分析，這種填料因其良好物化性質(zhì)，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(xué)洗滌除臭裝置圖

本項(xiàng)目化學(xué)洗滌塔本體設(shè)計(jì)具有防腐蝕功能的圓柱形玻璃鋼結(jié)構(gòu)，塔底循環(huán)液層，循環(huán)液里面通過(guò)加藥裝置儲(chǔ)存化學(xué)藥劑，通過(guò)外置的循環(huán)水泵將藥劑輸送至塔體內(nèi)部的噴淋層進(jìn)行噴灑。氣體自下而上通過(guò)填料層，噴淋液自上而下噴灑，在填料層進(jìn)行氣液接觸，從而進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。

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

本項(xiàng)目?jī)煞N不同類(lèi)型的除臭系統(tǒng)用水均采用廠區(qū)中水。

（四）處理后的效果

為了形成比較穩(wěn)定的工藝對(duì)比，選取合適的臭氣工況，本項(xiàng)目在5月份進(jìn)行了調(diào)試運(yùn)行，生物除臭系統(tǒng)經(jīng)過(guò)不到一個(gè)月的調(diào)試后，排放口數(shù)據(jù)開(kāi)始穩(wěn)定。本文選取了兩套不同除臭工藝穩(wěn)定運(yùn)行后連續(xù)30天的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析。

本項(xiàng)目由于進(jìn)氣硫化氫濃度很高，從上述圖表中可見(jiàn)硫化氫的進(jìn)口濃度基本在200mg/m3左右，通過(guò)生物除臭處理后，排放口濃度可穩(wěn)定在1mg/m3上下。目前工程應(yīng)用中生物除臭技術(shù)較為常見(jiàn)的是生物滴濾除臭技術(shù)，這種生物除臭技術(shù)一般適合硫化氫濃度在5-50mg/m3的臭氣工況。而本項(xiàng)目排放標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格，需達(dá)到上海市地方排放標(biāo)準(zhǔn)關(guān)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(duì)生物滴濾技術(shù)進(jìn)行了改良，將常用的間歇式噴淋改為了連續(xù)式循環(huán)噴淋。這樣做一方面保證生物濾料表面的生化反應(yīng)，又充分利用了循環(huán)液中的降解硫化氫的微生物，從而可以大大提高系統(tǒng)對(duì)高濃度硫化氫的去除效率。同時(shí)本項(xiàng)目采用是具有非常大的比表面積、強(qiáng)度很高、抗腐蝕能力強(qiáng)且非常適合微生物掛膜生長(zhǎng)的炭質(zhì)生物填料。

本項(xiàng)目的另外一組同時(shí)運(yùn)行的化學(xué)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(lái)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(fā)生副反應(yīng)，除臭系統(tǒng)的藥液消耗量會(huì)增大。所以需要尋找最佳的pH值，本項(xiàng)目結(jié)合以往項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，系統(tǒng)PH控制值設(shè)定為9-11。

圖3 生物除臭裝置除臭效果曲線圖

圖4 化學(xué)藥劑洗滌除臭裝置除臭效果曲線圖

圖5 化學(xué)藥劑洗滌除臭裝置除臭效果曲線圖

通過(guò)兩種不同工藝的實(shí)際工程運(yùn)行情況對(duì)比，本項(xiàng)目生物除臭裝置對(duì)高濃度硫化氫臭氣去除效果很好，去除率可穩(wěn)定在99%以上，排放口可滿足上海市地方排放標(biāo)準(zhǔn)DB31-982-2016《城鎮(zhèn)污水處理廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中關(guān)于硫化氫的排放限制要求（硫化氫≤5mg/m3）。另外，化學(xué)除臭裝置現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)工作量多，需要對(duì)配套的各種儀表進(jìn)行校正和檢查，由于進(jìn)氣濃度較高，需要經(jīng)常性的補(bǔ)充堿性藥劑。同時(shí)，本項(xiàng)目考慮到運(yùn)行成本問(wèn)題，噴淋水源均采用的是廠區(qū)中水，為盡量減少化學(xué)除臭裝置內(nèi)部填料和噴淋管路及配件的結(jié)垢堵塞，避免影響除臭效果，系統(tǒng)根據(jù)時(shí)間設(shè)置了定期排放循環(huán)液，故會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的二次污染問(wèn)題。

表2 技術(shù)經(jīng)濟(jì)性對(duì)比分析表

（五）經(jīng)濟(jì)性分析

通過(guò)本項(xiàng)目?jī)煞N除臭工藝的實(shí)際工程運(yùn)行情況，對(duì)比分析如下表所示：

三、結(jié)語(yǔ)

對(duì)于高濃度硫化氫惡臭的治理，選擇采用傳統(tǒng)的較為成熟的化學(xué)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(yùn)行成本高，同時(shí)因?yàn)樯婕拔ｋU(xiǎn)化學(xué)品藥劑的投加、在線儀表的維護(hù)等日常工作，所以對(duì)運(yùn)行維修的人員操作要求相當(dāng)高，綜合對(duì)比，采用最新的生物除臭技術(shù)即采用強(qiáng)化型生物滴濾除臭技術(shù)不但對(duì)高濃度硫化氫的有高的去除效率，同時(shí)可以有效地降低運(yùn)行成本、減少二次污染。

隨著城市化的進(jìn)程，鄰避現(xiàn)象更加突出，國(guó)內(nèi)的各種排放標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的提高，目前組合式的臭氣治理技術(shù)逐漸成為主流，我們需要通過(guò)分析和研究各種處理技術(shù)的優(yōu)劣勢(shì)，這將是日后惡臭治理領(lǐng)域的重點(diǎn)研究方向。