城鎮污水廠除臭技術的展望范文

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《環境科技》2014年第三期

1污水廠除臭技術應用現狀

目前，污水廠常用除臭技術主要有生物法、化學法、掩蔽法、離子法、吸附法幾大類，下面將各類方法的除臭原理及應用現狀進行具體介紹。

1.1生物法生物法是利用自然界微生物降解惡臭物質而自然除臭，其原理是使收集的廢氣在適宜條件下通過長滿微生物的固體載體被填料吸收并被微生物氧化分解。生物法具有除臭效率高、設備簡單、費用低等優點，為城市污水處理廠應用最為廣泛的除臭技術，但易受污染負荷及組分的變化、非穩態工況和外界環境溫度的影響。目前污水廠的生物處理技術主要有4種：生物濾池、生物滴濾池、土壤生物過濾法和活性污泥法。（1）生物濾池生物濾池主要包括增濕器和生物處理裝置2部分。由引風機收集的臭氣經增濕裝置預處理后進入生物處理裝置，氣體中的污染物從氣相主體擴散到填料外層的水膜并被填料所吸附，最終降解為二氧化碳和水等，處理后的氣體從生物濾池的頂部排出。生物濾池的填料層是具有吸附性的濾料(如土壤、堆肥、活性炭等)，能為微生物提供良好的附著載體，并為微生物提供生長所需的碳源、微量元素等營養，同時還能保持微生物生長環境的相對穩定。無錫市城北污水處理廠二期工程中的厭氧池除臭工藝采用生物濾池，設計除臭風量為4000m3/h，整個除臭系統采用加濕區與生物濾池組成一體式裝置；成都市沙河污水處理廠對全廠5處臭源進行收集采用生物濾池處理，臭氣處理后符合GB3095—2012《環境空氣質量標準》規定的二級排放標準；廣州市污水治理有限責任公司旗下獵德、瀝滘、西朗、石井、大沙地、竹料、龍歸、京溪八間污水處理廠大部分產氣環節均采用生物濾池除臭技術，處理規模6000~40000m3/h不等，且設有1套或多套處理裝備，其中獵德污水廠采用生物濾池主體工藝對沉砂池、污泥濃縮池和脫水間等環節臭氣進行處理[6-7]，進氣口ρ（H2S）為1~7mg/m3，出氣口低至0.003~0.009mg/m3；此外，青島市團島污水廠、深圳羅芳污水廠二期工程厭氧池、泉州市北峰污水廠、泉州市城東污水廠等均采用生物濾池除臭。（2）生物滴濾池同生物濾池相比，生物滴濾池的工藝原理大致相當，最大區別在于填料。前者填料能提供微生物生長所需的營養，需定期更換；后者填料則僅能作為微生物區系的附著生長點，而需額外噴灑可溶性無機營養物液體。由于生物滴濾池在運行過程中需要添加營養物質，其對運行條件的控制更為嚴格，并且能更有效地控制處理過程，除臭效率高于生物濾池。該技術推廣應用的限制瓶頸在于是否能開發出較大表面積和合理孔隙率、易微生物掛膜的填料。目前歐美、日本等國家應用生物滴濾塔工藝處理污水廠臭氣較多，國內則較少。廣州市污水治理有限責任公司大坦沙污水廠采用3套生物滴濾塔分別處理3別期格柵、反應池和脫水機房(規模分別為4500，17500，20000m3/h)，運行1年后，排氣口的臭氣質量濃度穩定保持在17~19μg/L；天津市咸陽路污水提升泵站采用生物滴濾床凈化系統處理臭氣，結果表明：對惡臭特征污染物(H2S，NH3)的去除率長期穩定在98%以上，達到排放標準；此外，郭靜等通過小試發現，生物滴濾池在處理臭氣的同時也可有效處理營養液廢水，而李桂榮等也提出可采用生物滴濾池同步處理城市污水和臭氣的建議。（3）土壤法土壤法以土壤層作為生物濾床的載體，當收集的臭氣物質通過長滿微生物的、濕潤多孔的土壤濾層時，或者被土壤水分吸收去除或者被土壤中的微生物細胞吸附、吸收和降解之后除去。杭州市七格污水廠一、二、三期工程在對曝氣池加蓋后采用土壤除臭技術處理收集的臭氣，對H2S和臭氣濃度去除率較高；福星污水廠使用生物土壤除臭裝置極大改善了廠區空氣環境，通過監測，H2S，NH3去除率大于90%，生物土壤過濾器排氣口的D.R.T惡臭強度小于25，空間除臭效率達到60%~90%；大坦沙污水廠對二期生化池臭氣采用土壤法處理，處理規模達到58000m3/h；此外，蘇州城東污水廠、江東南區污水廠等均采用了該項技術。（4）活性污泥法活性污泥法包括洗滌式活性污泥法、曝氣式活性污泥法及腐殖質活性污泥法，3種方法的除臭原理不盡相同。洗滌式活性污泥法先使臭氣與懸浮泥漿混合液在吸收池充分接觸形成洗滌液后，通入反應器被懸浮活性污泥代謝分解。該法對脫除復合型臭氣效果很好，但需要臭氣溶解性較高，因此在污水廠除臭中應用很少。曝氣式活性污泥法將臭氣以曝氣的形式分散到活性污泥混合液中，通過懸浮生長微生物的代謝作用來降解臭氣物質。該法系統簡單，十分經濟，但同樣需要臭氣溶解性較高，工程應用有待進一步開發。腐殖質活性污泥法是在傳統活性污泥工藝的基礎上增加了填充腐殖土填料的生物培養裝置，在運行過程中有10%~30%的活性污泥回流進入腐殖土反應器進行處理，以改善活性污泥特性，減少惡臭氣體的產生。該技術源自日本，已成功應用于日本島內住宅小區污水凈化站、山之內水質凈化中心、鳥棲市飯田地區和永吉地區農田排水處理站等多個污水處理廠；但國內尚無相關應用報道。

1.2離子法離子法同生物法一樣是在國際上應用最為廣泛的除臭方法，包括高能離子除臭法、活性氧氧化法和等離子除臭法。（1）高能離子除臭法高能離子法是通過高頻高壓電場將空氣激發為強氧化基團，再通過高能電場加速器將活性基團進一步激發并發射出高能離子，高能離子束與高能紫外線產生光化學反應，使空氣當中的惡臭氣體快速打開化學鍵，分解成CO2，SO42-，NO3-和水等；此外，高能離子法還可以沉降顆粒和降低細菌濃度。高能離子法對多種惡臭氣體都有去除效果，設備簡單，運行管理方便；但實際運行中由于臭氣接觸時間不長、高能離子衰減速率過快、使用壽命不長等原因而導致凈化效果欠佳。高能離子凈化系統在法國、英國、蘇格蘭、瑞典等國的應用實例較多，在國內也有少數應用工程。公司獵德污水廠在對一、二期脫水機房進行臭氣處理時，選擇高能離子技術并采用2層建設方案，首層17000m3/h，2層14000m3/h，大大節約了操作空間并取得了良好的處理效果；上海文廟泵站采用高能離子除臭法進行除臭，結果表明，該方法最大的優點是操作簡單、去除率高、無二次污染、能耗小；天津海河工程地下排水泵站采用高能離子除臭法進行除臭，主要臭氣凈化指標均符合國家有關標準規定。（2）活性氧氧化法活性氧氧化法是利用高壓靜電脈沖放電，將空氣中氧電離成高密度、強氧化活性物質，高密度活性氧與惡臭污染物碰撞，將其氧化分解為低濃度、無機小分子。該技術運行成本低、工藝簡單、無明顯二次污染，比較適宜處理低濃度、大流量的惡臭氣體，在國內應用較多。利用活性氧氧化法處理大連老虎灘污水廠、溫江第二污水廠、杭州濱江區污水廠、上海竹園第二污水廠、黃石市慈湖污水廠的惡臭污染物，結果表明該方法對H2S，NH3，CH4S，臭氣均有良好的去除效果，處理后氣體符合GB14554—93標準。（3）等離子除臭法低溫等離子體法作為一項新技術，其除臭原理主要是通過高壓脈沖電暈放電，在常溫常壓下獲得非平衡等離子體，即大量高能電子和•O，•OH等活性粒子，把惡臭污染物氧化降解為無害或危害小的物質。該技術具有處理效率高、能耗低、適用廣、無二次污染等特點。目前該技術在國外主要應用于治理VOC廢氣、煙氣脫硫、降解氟利昂類等物質，國內應用實例較少。許小紅等研究低溫等離子體處理污水廠惡臭氣體發現，H2S，NH3，CH3-SH等惡臭氣體的去除率分別達到81.3%，88.1%，84.4%，能有效消除惡臭對周圍環境的影響。

1.3化學法利用化學介質(NaOH，NaClO，H2SO4)與H2S，NH3等與致臭成分進行反應，達到除臭的目的。該法對H2S，NH3等的吸收比較徹底，速度快，但對硫醇、揮發性脂肪酸或其他揮發性有機化合物的去除比較困難，不能保證完全消除異味，且易造成二次污染，因此現在已較少使用。深圳市濱河污水廠三期工程除臭系統采用化學除臭工藝，設計規模為7×103m3/h，處理后的臭氣濃度達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918—2002)的一級標準，除臭效果顯著；南京城北污水處理廠采用濕式化學二級除臭方法，設計惡臭污染物源強：ρ（NH3-N）為10mg/m3，ρ（H2S）為5mg/m3，設計凈化后去除效率為99.2%。

1.4植物提取液噴淋法植物提取液含有大量的多聚糖、活性肽、酶等種類繁多的代謝產物，被噴灑到空間后能直接與空氣中的臭氣物質反應，使其發生物理或化學上的變化，從而消除惡臭污染。在污水廠內，植物提取液除臭劑主要應用于提升泵房、生物反應池、污泥脫水車間等產生惡臭氣體且惡臭氣體不便于收集的構筑物內。桐鄉市污水處理廠通過比較，選擇基建投資小、操作運行簡單的天然植物液除臭法，污水除臭效率可達到96%以上，空間除臭效率可達60%~90%；上海竹園第一污水處理廠經方案比較采用天然植物液除臭法，主要污染物H2S，NH3達到廠界排放要求，但對臭氣濃度的去除效果尚待提高；此外，無錫城北污水廠、上海天山污水廠、北京高碑店污水廠等均有該項除臭技術的應用。

1.5活性炭吸附法活性炭吸附法主要是利用活性炭的吸附作用，使惡臭氣體通過吸附劑填充層而被吸附去除。由于運行費用高，活性炭法一般應用于風量較小、臭氣濃度較低、出氣要求較高的廢氣處理，也經常作為其它除臭方法的后處理。獵德污水廠泵站采用催化型活性炭除臭裝置對產生的臭氣進行凈化，結果表明：H2S，NH3和臭氣濃度的平均去除率分別為97.9%，86.7%和87.4%，達到廠界排放標準；哈爾濱某污水廠在采用化學吸收與活性炭吸附聯合除臭技術1年后，除臭效果良好，設備運行穩定，取得了良好的社會和環境效益。

2污水廠除臭技術發展方向

我國廢氣除臭技術起步晚、成熟產品不多，而進口除臭裝置價格貴、成本高，污水廠的除臭投入較之國外總體處于非正常化水平，因此必須大力發展經濟有效的國產化除臭技術及其裝備。

2.1單工藝綜上所述，生物法(生物濾池、生物滴濾池、土壤過濾床)和離子法(高能離子除臭法、活性氧氧化法)在我國污水廠的應用較為廣泛且效果顯著，值得進一步研究和優化。通過對其綜合評價分析，見表2，探索適宜于不同處理規模、水質類型和處理工藝的污水廠的除臭技術體系。由表2可以看出，生物法應用范圍最廣，適合于處理中低質量濃度(一般小于5g/m3)、不同風量的可生物降解臭氣，這是由微生物體積小、種類多、適應性強、遺傳變異快的特點決定的[8]，但該技術的關鍵在于菌種和填料的選擇，可適當根據惡臭氣體成分開展進一步優化研究；高能離子法、活性氧化法和低溫等離子法除臭原理相似，相較于其它除臭技術優勢明顯，在國外應用已較為成熟，但前2者在國內才剛剛起步，已出現部分應用實例，后者則作為一項新技術尚處于試驗階段，未來均具有廣闊的發展前景。在實際工程中，首先需要調研污水廠臭氣污染物類型和處理量，然后依據各除臭技術的適用范圍及優缺點來具體選擇合適的技術，建立適宜于不同污水廠的除臭技術體系。

2.2組合工藝鑒于污水廠(尤其是大型污水廠)各環節(提升泵房、預處理、生物處理、污泥處理等)臭氣成分復雜多樣、收集方式不一，單工藝往往難以適用于整個污水廠的除臭要求，因此研究和應用組合法來處理污水廠臭氣十分必要。（1）植物提取液+生物過濾這是一對簡單的臭氣處理組合工藝，主要適用于臭氣收集系統并不完善的污水廠。生物過濾池用于處理收集惡臭，而植物提取液則可噴淋至提升泵房、生物反應池、污泥脫水車間等地處理散發余臭。（2）化學洗滌+生物過濾本組合屬于化學法和生物法的聯合除臭工藝。其搭配方式有多種，而最完備的組合裝備包括臭氣導入區、前級(化學)洗滌區、生物濾床過濾區、后級化學洗滌區、凈化氣體排出區，其中前后2級洗滌區可采用不同的洗滌劑。當污水廠收集臭氣氣量偏高或氣溫較低(10℃以下)時，生物濾床處理效果下降，2級洗滌區需同時啟動，前者對臭氣進行除塵及加濕，后者通過化學反應去除生物濾床未除去的惡臭污染物，從而確保達標排放；其它正常情況下，可不激活后級化學洗滌處理。廣州獵德污水廠采用化學洗滌-生物濾床聯合除臭工藝處理臭氣效果顯著，NH3去除率大于90%，H2S去除率大于99%。該組合工藝操作靈活、經濟高效，具有廣闊的研究應用前景。（3）等離子體+生物過濾等離子體-生物過濾法采用等離子體技術與生物處理結合工藝處理惡臭廢氣，利用等離子體中的大量活性粒子對有毒有害惡臭污染物進行直接分解去除，生物過濾法將等離子體分解產物和惡臭廢氣繼續好氧降解成無害的物質。該技術組合屬于新型除臭技術組合，不僅可以減少生物除臭裝置體積及等離子體裝置電耗，而且能避免等離子體副產物帶來的二次污染。目前該組合技術尚處于研究階段，其應用推廣前景有待實踐檢驗。

3結語

目前，我國污水廠臭氣處理技術尚處于發展初期階段，大部分除臭技術或者是從國外引進生搬硬套或者經簡單研發盲目上馬，處理效果往往并不穩定。此外，我國除臭控制標準以及效果評價體系并不完善，大多數除臭設施均未設置完備的臭氣成分監測系統，從而對污水廠除臭技術的發展優化不利。因此，現階段亟需制定一個科學規范全面的污水廠臭氣控制標準和防治技術評價體系，進一步完善現有優勢技術并加快探索合理經濟有效的新工藝技術。

作者：唐霞 肖先念龐博 羅剛單位：廣州市污水治理有限責任公司