【環(huán)境監(jiān)測(cè)防治】淺談污水廠惡臭氣體治理
2020-06-02 08:06:32 艾方立科技
0前言
隨著我國(guó)由農(nóng)村向城市化的轉(zhuǎn)變，絕大部分人們生活的環(huán)境中充滿了惡臭氣體，而這些臭氣大部分來(lái)源于生活污水，城市生活污水處理是當(dāng)前和今后城市節(jié)水和城市水環(huán)境保護(hù)工作的重中之重，這就要求我們要把處理生活污水設(shè)施的建設(shè)作為城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要內(nèi)容來(lái)抓，而且是急不可待的事情。所以對(duì)于污水廠臭氣的處理不僅是保證健康城市生活的需要，同時(shí)也是美化城市的保障。
1污水廠惡臭成分、來(lái)源及危害
1.1 污水廠臭氣成分
在污水處理廠臭氣的成分是多種多樣，一般主要由碳、硫、氮等元素組成。按氣體的化學(xué)組分不同，將其分為：
(1)含硫的化合物，如H2S、硫醇、硫醚類；
(2)含氮的化合物，如氨、胺類、酰胺、吲哚等；
(3)鹵素及衍生物，如鹵代烴等；
(4)烴類，如烷烴、烯烴、炔烴以及芳香烴等；
(5)含氧的有機(jī)物，如醇、酚、醛、酮、有機(jī)酸等。
除H2S 和NH3 外，惡臭物質(zhì)大多是有機(jī)物。污水處理廠幾種主要惡臭物質(zhì)成分，詳見(jiàn)表1。
1.2 污水廠臭氣來(lái)源
城市污水處理廠的惡臭成分通常是在厭氧條件下形成的，主要來(lái)自污水物理機(jī)械、生物和污泥處理單元。在物理機(jī)械處理單元，污水經(jīng)過(guò)長(zhǎng)距離的管網(wǎng)輸送，進(jìn)入泵站、粗格柵、細(xì)格柵、沉砂池等構(gòu)筑物時(shí)，由于水流劇烈湍動(dòng)或靜預(yù)曝氣，在管網(wǎng)中形成的H2S、NH3 等惡臭氣體散逸到大氣中，成為惡臭源。在污泥處理單元，由于污泥中污染物濃度大，污泥中的大量好氧物質(zhì)可使其變成厭氧狀態(tài)，由此發(fā)出較強(qiáng)的氣味，是污水處理廠中強(qiáng)度zui大的惡臭源。
1.3 惡臭危害
惡臭物質(zhì)分布廣，影響大，除了刺激人的嗅覺(jué)器官使人覺(jué)得不舒服外，還對(duì)人的呼吸系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)和精神系統(tǒng)產(chǎn)生不利的影響，高濃度下還會(huì)導(dǎo)致急性中毒甚至死亡。
2除臭常用工藝方法
除臭方法是一個(gè)發(fā)展的過(guò)程， zui初時(shí)是采用水洗法，后來(lái)逐步發(fā)展到微生物脫臭法，其處理效果較好。除臭常用的方法有水洗法、活性炭吸附法、催化型活性炭法、臭氧氧化法、燃燒法、植物提取液噴灑技術(shù)等。
2.1 水清洗和化學(xué)除臭法
臭氣中的某些物質(zhì)具有能溶于水的特性，水清洗是利用這種特性， 臭氣中的硫化氫、氨氣等氣體和水充分接觸、溶解，zui終臭味得到有效的去除。相對(duì)于活性炭吸附法，化學(xué)除臭法具有附屬設(shè)備多、運(yùn)行費(fèi)用較高、運(yùn)行管理不方便和某些不與化學(xué)藥劑反應(yīng)的臭氣成分較難去除、效率偏低等缺點(diǎn)。
2.2 活性炭吸附法
活性炭可以吸附臭氣中致臭的物質(zhì)，活性炭吸附除臭法就是基于該特性，利用活性炭的強(qiáng)有力的吸附能力以達(dá)到去除臭味的目的。活性炭吸附法具有較高的除臭效率，但活性炭吸附容量固定，活性炭吸附一定量時(shí)會(huì)達(dá)到飽和，活性炭必須再生或者更換，所以運(yùn)行成本相對(duì)比較高。這種方法常用于低濃度臭氣和脫臭的后處理。
2.3 催化型活性炭法
傳統(tǒng)的活性炭吸附法存在著活性炭再生費(fèi)用高、更換活性炭操作麻煩等缺點(diǎn)。為了改善這些缺點(diǎn)，卡爾岡炭素公司在1994 年開(kāi)發(fā)了一種可靠的催化活性炭除臭技術(shù)。催化型活性炭只對(duì)H2S 及含硫有機(jī)臭味氣體去除率高，對(duì)污水廠產(chǎn)生的其它臭味物質(zhì)去除率不是很高，因此此方法較適宜用在污水泵站除臭。
2.4 臭氧氧化法
臭氧具有強(qiáng)氧化性，能夠氧化臭氣中的化學(xué)成份而使其分解，zui終達(dá)到脫臭的目的。剩余的臭氣再使用臭氧氧化法得到去除，藥液清洗法與臭氧氧化法相結(jié)合使用，比較經(jīng)濟(jì)，效率也比較高。
臭氧對(duì)臭味物質(zhì)氧化分解反應(yīng)式如下：
R3H→R3N－O＋O2
H2S＋O3→S＋H2O＋O2（主反應(yīng)）→SO2＋H2O（副反應(yīng)）
CH3SH＋O3→［CH3－S－S－CH3］→CH3－SO3H＋O2
2.5 燃燒法
燃燒法可以分為直接燃燒法和觸煤燃燒法。原理是根據(jù)臭味物質(zhì)的特點(diǎn)， 臭氣會(huì)在溫度達(dá)到648℃、接觸時(shí)間0.3s以上直接燃燒，zui終臭味得到去除。
2.6 植物提取液噴灑技術(shù)
植物提取液經(jīng)過(guò)霧化設(shè)備后噴灑形成小霧粒，小霧粒具有很大比表面積，能夠吸附臭氣中的致臭物質(zhì)進(jìn)行反應(yīng)或催化與空氣中的氧氣反應(yīng)，zui終氧化成無(wú)味、無(wú)二次污染的產(chǎn)物。
3生物過(guò)濾法除臭
3.1 生物過(guò)濾除臭原理
Ottengraf 等提出了生物膜理論，并建立了如圖1 所示的理論模型來(lái)描述低濃度有機(jī)廢氣的凈化過(guò)程。孫石等較早地在國(guó)內(nèi)介紹了Ottengraf 模型，并認(rèn)為惡臭氣體在生物濾池中的吸附凈化一般要經(jīng)歷以下幾個(gè)步驟：
(1)廢氣中的有機(jī)污染物首先同水接觸并溶解（或混合）于水中，即由氣膜擴(kuò)散進(jìn)入液膜；
(2)溶解（或混合）于液膜中的有機(jī)污染物在濃度差的推動(dòng)下進(jìn)一步擴(kuò)散到生物膜內(nèi)，進(jìn)而被其中的微生物捕獲并吸收；
(3)進(jìn)入微生物體內(nèi)的有機(jī)污染物在其自身的代謝過(guò)程中作為能源和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被分解，zui終轉(zhuǎn)化為無(wú)害的化合物。在次凈化過(guò)程中，總吸收速率主要取決于氣、液兩相中的有機(jī)污染物擴(kuò)散速率（氣膜擴(kuò)散、液膜擴(kuò)散）和生化反應(yīng)速率。
3.2 生物過(guò)濾除臭工藝流程
生物除臭濾池由臭氣收集系統(tǒng)、加濕系統(tǒng)、生物填料系統(tǒng)、水源輸送、濾液排放等幾個(gè)部分構(gòu)成。其工藝流程圖如圖2所示。
3.3 生物過(guò)濾法影響因素
生物過(guò)濾池的去除效率受以下幾種因素的影響：
(1)反應(yīng)速度，反應(yīng)速度的快慢取決于氣體成分的濃度和性質(zhì)，填料上的微生物種類、數(shù)量和活性，溫度，廢氣和填料的濕度，ph等；
(2)停留時(shí)間，停留時(shí)間由氣體流量、填料堆放體積和空池體積決定；(3)氣味物質(zhì)濃度。
3.4 生物濾池設(shè)計(jì)及運(yùn)行參數(shù)
(1)設(shè)計(jì)參數(shù)確定：為了保證設(shè)備的正常運(yùn)行和惡臭物質(zhì)的去除率，工藝參數(shù)的選擇和確定是極為重要的。生物濾池用于脫臭時(shí)的主要設(shè)計(jì)參數(shù)如表2 所示。
(2)填料選擇：生物濾池zui主要部分是填料，微生物在惡臭氣體處理實(shí)際工程中應(yīng)用效果的優(yōu)劣，與所用的填料有密切的關(guān)系，不同的填料具有不同的特性，適用于不同的場(chǎng)合。無(wú)機(jī)填料主要有沙子、碳酸鹽類、各種玻璃材料、沸石類、陶瓷、活性炭等，有機(jī)填料多為土壤、堆肥、碎木屑、樹皮、樹葉、聚丙烯小球、塑料環(huán)等。
若選擇填料不合理，不僅不能達(dá)到既定的使用目標(biāo)，甚至可使整個(gè)生物處理過(guò)程失敗。因而，合理選擇填料并將其合理利用是至關(guān)重要的。選擇填料有以下要求：①有一定的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及耐腐蝕性；②較大的比表面積，可給微生物提供充分的附
著及與污染氣體接觸的面積；③有較好的表面性質(zhì)，要有親水性，便于微生物和水的附著；④有足夠的空隙率供微生物生長(zhǎng)，確保供氧充足；⑤無(wú)毒，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。
(3)惡臭氣體排放量：污水廠臭氣量的計(jì)算有幾種方法，應(yīng)用較多的是根據(jù)臭氣空間容積乘以換氣次數(shù)確定，換氣次數(shù)根據(jù)室內(nèi)是否進(jìn)人，取2～8 次/ h，不進(jìn)人或一般不進(jìn)人的地方，換氣次數(shù)約為2～3 次/h，對(duì)于有人進(jìn)入，但工作時(shí)間不長(zhǎng)的，換氣次數(shù)約為2～4 次/h，有人長(zhǎng)時(shí)間工作的空間，換氣次數(shù)為4～8 次/h。
(4)溫度：生物濾池的操作溫度為25～35 ℃，微生物生長(zhǎng)的zui佳溫度為25～35℃，因此，生物濾池溫度盡力保持25～35 ℃。
(5)濕度：水分不僅是微生物生命活動(dòng)的必要成分，而且也是吸收廢氣進(jìn)而被微生物利用的溶劑，因此要求臭氣有一定的濕度，臭氣進(jìn)入生物氧化區(qū)前相對(duì)濕度須達(dá)到90 %以上。
(6)ph：生物濾池中的大部分微生物在接近中性的環(huán)境下生物活性高，惡臭的去除效率也高。必要時(shí)需向填料上添加緩沖劑以調(diào)整ph 在6～8 范圍內(nèi)。
(7)營(yíng)養(yǎng)成分：微生物新陳代謝過(guò)程中除了碳元素外還需要氮、磷、鉀和痕量元素。當(dāng)惡臭氣體不能提供足夠的養(yǎng)分時(shí)還需要投加營(yíng)養(yǎng)成分來(lái)滿足微生物的生長(zhǎng)。
4結(jié)語(yǔ)
綜上所述，嚴(yán)格執(zhí)行惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn),加強(qiáng)對(duì)惡臭的監(jiān)測(cè)與治理,是污水處理廠今后的發(fā)展要求。都必須由專業(yè)人員對(duì)整個(gè)項(xiàng)目的惡臭來(lái)源、特性和現(xiàn)場(chǎng)的具體情況作全面、科學(xué)的調(diào)查、研究和分析,才能作出科學(xué)、合理的決策。
參考文獻(xiàn)
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