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《環(huán)境科技》2014年第三期

1污水廠除臭技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

目前，污水廠常用除臭技術(shù)主要有生物法、化學(xué)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(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)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(zhì)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(shè)備簡單、費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，為城市污水處理廠應(yīng)用最為廣泛的除臭技術(shù)，但易受污染負(fù)荷及組分的變化、非穩(wěn)態(tài)工況和外界環(huán)境溫度的影響。目前污水廠的生物處理技術(shù)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(fēng)機(jī)收集的臭氣經(jīng)增濕裝置預(yù)處理后進(jìn)入生物處理裝置，氣體中的污染物從氣相主體擴(kuò)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(yǎng)，同時(shí)還能保持微生物生長環(huán)境的相對(duì)穩(wěn)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(shè)計(jì)除臭風(fēng)量為4000m3/h，整個(gè)除臭系統(tǒng)采用加濕區(qū)與生物濾池組成一體式裝置；成都市沙河污水處理廠對(duì)全廠5處臭源進(jìn)行收集采用生物濾池處理，臭氣處理后符合GB3095—2012《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)；廣州市污水治理有限責(zé)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(chǎn)氣環(huán)節(jié)均采用生物濾池除臭技術(shù)，處理規(guī)模6000~40000m3/h不等，且設(shè)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(duì)沉砂池、污泥濃縮池和脫水間等環(huán)節(jié)臭氣進(jìn)行處理[6-7]，進(jìn)氣口ρ（H2S）為1~7mg/m3，出氣口低至0.003~0.009mg/m3；此外，青島市團(tuán)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(dāng)，最大區(qū)別在于填料。前者填料能提供微生物生長所需的營養(yǎng)，需定期更換；后者填料則僅能作為微生物區(qū)系的附著生長點(diǎn)，而需額外噴灑可溶性無機(jī)營養(yǎng)物液體。由于生物滴濾池在運(yùn)行過程中需要添加營養(yǎng)物質(zhì)，其對(duì)運(yùn)行條件的控制更為嚴(yán)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(shù)推廣應(yīng)用的限制瓶頸在于是否能開發(fā)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(yīng)用生物滴濾塔工藝處理污水廠臭氣較多，國內(nèi)則較少。廣州市污水治理有限責(zé)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(yīng)池和脫水機(jī)房(規(guī)模分別為4500，17500，20000m3/h)，運(yùn)行1年后，排氣口的臭氣質(zhì)量濃度穩(wěn)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(tǒng)處理臭氣，結(jié)果表明：對(duì)惡臭特征污染物(H2S，NH3)的去除率長期穩(wěn)定在98%以上，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)；此外，郭靜等通過小試發(fā)現(xiàn)，生物滴濾池在處理臭氣的同時(shí)也可有效處理營養(yǎng)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(dāng)收集的臭氣物質(zhì)通過長滿微生物的、濕潤多孔的土壤濾層時(shí)，或者被土壤水分吸收去除或者被土壤中的微生物細(xì)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(duì)曝氣池加蓋后采用土壤除臭技術(shù)處理收集的臭氣，對(duì)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(qū)空氣環(huán)境，通過監(jiān)測(cè)，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(qiáng)度小于25，空間除臭效率達(dá)到60%~90%；大坦沙污水廠對(duì)二期生化池臭氣采用土壤法處理，處理規(guī)模達(dá)到58000m3/h；此外，蘇州城東污水廠、江東南區(qū)污水廠等均采用了該項(xiàng)技術(shù)。（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(zhì)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(yīng)器被懸浮活性污泥代謝分解。該法對(duì)脫除復(fù)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(yīng)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(zhì)。該法系統(tǒng)簡單，十分經(jīng)濟(jì)，但同樣需要臭氣溶解性較高，工程應(yīng)用有待進(jìn)一步開發(fā)。腐殖質(zhì)活性污泥法是在傳統(tǒng)活性污泥工藝的基礎(chǔ)上增加了填充腐殖土填料的生物培養(yǎng)裝置，在運(yùn)行過程中有10%~30%的活性污泥回流進(jìn)入腐殖土反應(yīng)器進(jìn)行處理，以改善活性污泥特性，減少惡臭氣體的產(chǎn)生。該技術(shù)源自日本，已成功應(yīng)用于日本島內(nèi)住宅小區(qū)污水凈化站、山之內(nèi)水質(zhì)凈化中心、鳥棲市飯?zhí)锏貐^(qū)和永吉地區(qū)農(nóng)田排水處理站等多個(gè)污水處理廠；但國內(nèi)尚無相關(guān)應(yīng)用報(bào)道。

1.2離子法離子法同生物法一樣是在國際上應(yīng)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(chǎng)將空氣激發(fā)為強(qiáng)氧化基團(tuán)，再通過高能電場(chǎng)加速器將活性基團(tuán)進(jìn)一步激發(fā)并發(fā)射出高能離子，高能離子束與高能紫外線產(chǎn)生光化學(xué)反應(yīng)，使空氣當(dāng)中的惡臭氣體快速打開化學(xué)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(xì)菌濃度。高能離子法對(duì)多種惡臭氣體都有去除效果，設(shè)備簡單，運(yùn)行管理方便；但實(shí)際運(yùn)行中由于臭氣接觸時(shí)間不長、高能離子衰減速率過快、使用壽命不長等原因而導(dǎo)致凈化效果欠佳。高能離子凈化系統(tǒng)在法國、英國、蘇格蘭、瑞典等國的應(yīng)用實(shí)例較多，在國內(nèi)也有少數(shù)應(yīng)用工程。公司獵德污水廠在對(duì)一、二期脫水機(jī)房進(jìn)行臭氣處理時(shí)，選擇高能離子技術(shù)并采用2層建設(shè)方案，首層17000m3/h，2層14000m3/h，大大節(jié)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(jìn)行除臭，結(jié)果表明，該方法最大的優(yōu)點(diǎn)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(jìn)行除臭，主要臭氣凈化指標(biāo)均符合國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)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(qiáng)氧化活性物質(zhì)，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(jī)小分子。該技術(shù)運(yùn)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(nèi)應(yīng)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(qū)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(jié)果表明該方法對(duì)H2S，NH3，CH4S，臭氣均有良好的去除效果，處理后氣體符合GB14554—93標(biāo)準(zhǔn)。（3）等離子除臭法低溫等離子體法作為一項(xiàng)新技術(shù)，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(zhì)。該技術(shù)具有處理效率高、能耗低、適用廣、無二次污染等特點(diǎn)。目前該技術(shù)在國外主要應(yīng)用于治理VOC廢氣、煙氣脫硫、降解氟利昂類等物質(zhì)，國內(nèi)應(yīng)用實(shí)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(fā)現(xiàn)，H2S，NH3，CH3-SH等惡臭氣體的去除率分別達(dá)到81.3%，88.1%，84.4%，能有效消除惡臭對(duì)周圍環(huán)境的影響。

1.3化學(xué)法利用化學(xué)介質(zhì)(NaOH，NaClO，H2SO4)與H2S，NH3等與致臭成分進(jìn)行反應(yīng)，達(dá)到除臭的目的。該法對(duì)H2S，NH3等的吸收比較徹底，速度快，但對(duì)硫醇、揮發(fā)性脂肪酸或其他揮發(fā)性有機(jī)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(xiàn)在已較少使用。深圳市濱河污水廠三期工程除臭系統(tǒng)采用化學(xué)除臭工藝，設(shè)計(jì)規(guī)模為7×103m3/h，處理后的臭氣濃度達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918—2002)的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，除臭效果顯著；南京城北污水處理廠采用濕式化學(xué)二級(jí)除臭方法，設(shè)計(jì)惡臭污染物源強(qiáng)：ρ（NH3-N）為10mg/m3，ρ（H2S）為5mg/m3，設(shè)計(jì)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(chǎn)物，被噴灑到空間后能直接與空氣中的臭氣物質(zhì)反應(yīng)，使其發(fā)生物理或化學(xué)上的變化，從而消除惡臭污染。在污水廠內(nèi)，植物提取液除臭劑主要應(yīng)用于提升泵房、生物反應(yīng)池、污泥脫水車間等產(chǎn)生惡臭氣體且惡臭氣體不便于收集的構(gòu)筑物內(nèi)。桐鄉(xiāng)市污水處理廠通過比較，選擇基建投資小、操作運(yùn)行簡單的天然植物液除臭法，污水除臭效率可達(dá)到96%以上，空間除臭效率可達(dá)60%~90%；上海竹園第一污水處理廠經(jīng)方案比較采用天然植物液除臭法，主要污染物H2S，NH3達(dá)到廠界排放要求，但對(duì)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(xiàng)除臭技術(shù)的應(yīng)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(yùn)行費(fèi)用高，活性炭法一般應(yīng)用于風(fēng)量較小、臭氣濃度較低、出氣要求較高的廢氣處理，也經(jīng)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(duì)產(chǎn)生的臭氣進(jìn)行凈化，結(jié)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(dá)到廠界排放標(biāo)準(zhǔn)；哈爾濱某污水廠在采用化學(xué)吸收與活性炭吸附聯(lián)合除臭技術(shù)1年后，除臭效果良好，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，取得了良好的社會(huì)和環(huán)境效益。

2污水廠除臭技術(shù)發(fā)展方向

我國廢氣除臭技術(shù)起步晚、成熟產(chǎn)品不多，而進(jìn)口除臭裝置價(jià)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(fā)展經(jīng)濟(jì)有效的國產(chǎn)化除臭技術(shù)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(yīng)用較為廣泛且效果顯著，值得進(jìn)一步研究和優(yōu)化。通過對(duì)其綜合評(píng)價(jià)分析，見表2，探索適宜于不同處理規(guī)模、水質(zhì)類型和處理工藝的污水廠的除臭技術(shù)體系。由表2可以看出，生物法應(yīng)用范圍最廣，適合于處理中低質(zhì)量濃度(一般小于5g/m3)、不同風(fēng)量的可生物降解臭氣，這是由微生物體積小、種類多、適應(yīng)性強(qiáng)、遺傳變異快的特點(diǎn)決定的[8]，但該技術(shù)的關(guān)鍵在于菌種和填料的選擇，可適當(dāng)根據(jù)惡臭氣體成分開展進(jìn)一步優(yōu)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(shù)優(yōu)勢(shì)明顯，在國外應(yīng)用已較為成熟，但前2者在國內(nèi)才剛剛起步，已出現(xiàn)部分應(yīng)用實(shí)例，后者則作為一項(xiàng)新技術(shù)尚處于試驗(yàn)階段，未來均具有廣闊的發(fā)展前景。在實(shí)際工程中，首先需要調(diào)研污水廠臭氣污染物類型和處理量，然后依據(jù)各除臭技術(shù)的適用范圍及優(yōu)缺點(diǎn)來具體選擇合適的技術(shù)，建立適宜于不同污水廠的除臭技術(shù)體系。

2.2組合工藝鑒于污水廠(尤其是大型污水廠)各環(huán)節(jié)(提升泵房、預(yù)處理、生物處理、污泥處理等)臭氣成分復(fù)雜多樣、收集方式不一，單工藝往往難以適用于整個(gè)污水廠的除臭要求，因此研究和應(yīng)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(duì)簡單的臭氣處理組合工藝，主要適用于臭氣收集系統(tǒng)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(yīng)池、污泥脫水車間等地處理散發(fā)余臭。（2）化學(xué)洗滌+生物過濾本組合屬于化學(xué)法和生物法的聯(lián)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(dǎo)入?yún)^(qū)、前級(jí)(化學(xué))洗滌區(qū)、生物濾床過濾區(qū)、后級(jí)化學(xué)洗滌區(qū)、凈化氣體排出區(qū)，其中前后2級(jí)洗滌區(qū)可采用不同的洗滌劑。當(dāng)污水廠收集臭氣氣量偏高或氣溫較低(10℃以下)時(shí)，生物濾床處理效果下降，2級(jí)洗滌區(qū)需同時(shí)啟動(dòng)，前者對(duì)臭氣進(jìn)行除塵及加濕，后者通過化學(xué)反應(yīng)去除生物濾床未除去的惡臭污染物，從而確保達(dá)標(biāo)排放；其它正常情況下，可不激活后級(jí)化學(xué)洗滌處理。廣州獵德污水廠采用化學(xué)洗滌-生物濾床聯(lián)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(jīng)濟(jì)高效，具有廣闊的研究應(yīng)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(shù)與生物處理結(jié)合工藝處理惡臭廢氣，利用等離子體中的大量活性粒子對(duì)有毒有害惡臭污染物進(jìn)行直接分解去除，生物過濾法將等離子體分解產(chǎn)物和惡臭廢氣繼續(xù)好氧降解成無害的物質(zhì)。該技術(shù)組合屬于新型除臭技術(shù)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(chǎn)物帶來的二次污染。目前該組合技術(shù)尚處于研究階段，其應(yīng)用推廣前景有待實(shí)踐檢驗(yàn)。

3結(jié)語

目前，我國污水廠臭氣處理技術(shù)尚處于發(fā)展初期階段，大部分除臭技術(shù)或者是從國外引進(jìn)生搬硬套或者經(jīng)簡單研發(fā)盲目上馬，處理效果往往并不穩(wěn)定。此外，我國除臭控制標(biāo)準(zhǔn)以及效果評(píng)價(jià)體系并不完善，大多數(shù)除臭設(shè)施均未設(shè)置完備的臭氣成分監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，從而對(duì)污水廠除臭技術(shù)的發(fā)展優(yōu)化不利。因此，現(xiàn)階段亟需制定一個(gè)科學(xué)規(guī)范全面的污水廠臭氣控制標(biāo)準(zhǔn)和防治技術(shù)評(píng)價(jià)體系，進(jìn)一步完善現(xiàn)有優(yōu)勢(shì)技術(shù)并加快探索合理經(jīng)濟(jì)有效的新工藝技術(shù)。

作者：唐霞 肖先念龐博 羅剛單位：廣州市污水治理有限責(zé)任公司