污水處理廠氣味測(cè)量初探

摘 要：污水處理廠的氣味問(wèn)題一直是目前污水處理過(guò)程中需要解決的重要問(wèn)題，本文主要圍繞現(xiàn)有工程或建設(shè)發(fā)展工程中遇到的污水處理廠氣味兒來(lái)源、氣味兒對(duì)環(huán)境的影響以及氣味消除和控制等是污水處理問(wèn)題展開測(cè)量研究。分析測(cè)量由于有復(fù)雜的氣味的大量存在常在濃度接近檢測(cè)限，我們不完全理解的氣味感知連接分析和感官測(cè)量。本文的研究?jī)?nèi)容可以應(yīng)用到污水處理廠的氣味測(cè)量、感覺(jué)和分析測(cè)量結(jié)果檢測(cè)方面，為工程中遇到的氣味測(cè)量提供了可靠的依據(jù)。

關(guān)鍵詞：氣味 氣味測(cè)量 嗅覺(jué) H2S 污水處理

中圖分類號(hào)：X22 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）06（a）-0124-02

現(xiàn)在的污水處理廠主要關(guān)注的是對(duì)液體廢物的處理。在水處理過(guò)程中，如果沒(méi)有有效的管理，將會(huì)產(chǎn)生固體和氣體的廢物，從而導(dǎo)致二次污染。廢物導(dǎo)致的氣味空氣污染，對(duì)污水處理廠附近的人口影響最大。氣味排放影響生活質(zhì)量，會(huì)導(dǎo)致心理上的壓力和失眠等癥狀，影響食欲，會(huì)產(chǎn)生非理性行為，由于這個(gè)結(jié)果，污水處理廠經(jīng)常遭到人們投訴。由于生物氧化的好氧處理會(huì)降低液相的氣味濃度。主要是由于氣味源為他們帶來(lái)大量的污水與空氣接觸，如果過(guò)載可以促進(jìn)氣味形成。好氧處理是非國(guó)內(nèi)氣味揮發(fā)的主要來(lái)源，如石油化工或溶劑。例如由麥戈文和克拉克森在曝氣池引起的一個(gè)問(wèn)題就是導(dǎo)致了衍生揮發(fā)物。

1 氣味投訴及測(cè)量需要

人們知道氣味對(duì)污水處理廠的影響已經(jīng)有一段時(shí)間了。例如，曾經(jīng)有報(bào)道說(shuō)，氣味的處理與污水處理有很大關(guān)系。近年來(lái)，氣味的投訴不斷增加。有幾個(gè)原因已經(jīng)提出：（1）污水處理廠侵占了周邊的房屋和土地。（2）越來(lái)越多的集水區(qū)造成超載。（3）環(huán)境立法要求新的或升級(jí)的污水處理廠。（4）重組方案，導(dǎo)致許多相對(duì)地低氣味源換成一些高氣味源。（5）消費(fèi)者權(quán)利意識(shí)的提高和對(duì)當(dāng)?shù)丨h(huán)境和私有化的水公司的高期望。有了這些因素，污水處理廠的氣味排放最小化即將成為水行業(yè)的最重要的挑戰(zhàn)之一是不足為奇的。事實(shí)上，任何污水處理廠排到邊界柵欄外的氣味都有可能會(huì)收到氣味的投訴。氣味排放的控制已成為新的工程設(shè)計(jì)和發(fā)放規(guī)劃許可的一個(gè)重要的考慮因素。此外，解決氣味問(wèn)題在現(xiàn)有的工作中也變得越來(lái)越重要。針對(duì)氣味排放，給出的關(guān)于污水處理立法的進(jìn)步性是不合理的預(yù)期未來(lái)的立法。人們普遍認(rèn)為，為了使有效的氣味控制措施得以實(shí)施，這個(gè)問(wèn)題必須首先被量化，這樣的量化允許工廠經(jīng)營(yíng)者或設(shè)計(jì)師對(duì)氣味處理過(guò)程的選擇作出明智的決定，修改或氣味控制計(jì)劃的范圍。不幸的是，氣味處理的措施是很難執(zhí)行的。對(duì)一種氣味的人的反應(yīng)是非常主觀的，不同的人有不同濃度的氣味的嗅覺(jué)不同。這是事實(shí)，使得許多有氣味的排放量的進(jìn)一步復(fù)雜化，包括那些從污水處理廠排出的由許多單獨(dú)的臭氣成分復(fù)雜的混合物，在整體的氣味中是不容易預(yù)測(cè)。由于這些原因，并沒(méi)有普遍接受的氣味的量化方法，所以氣味測(cè)量常常被視為一種藝術(shù)而不是一門科學(xué)。

2 氣味的感覺(jué)及氣味兒源

人的嗅覺(jué)提供廣泛的關(guān)于環(huán)境的信息。人的嗅覺(jué)系統(tǒng)由嗅覺(jué)上皮細(xì)胞，嗅球，嗅皮層。嗅覺(jué)上皮細(xì)胞是約5cm2位于鼻腔上部區(qū)域，含有107和108的受體細(xì)胞。受體細(xì)胞通過(guò)嗅覺(jué)神經(jīng)元連接向嗅球，其中在受體細(xì)胞的電輸出處理發(fā)生之前，是通過(guò)嗅皮層的進(jìn)一步處理發(fā)生在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的高階的嗅覺(jué)結(jié)構(gòu)。

雖然有在嗅上皮可能會(huì)有多達(dá)108受體細(xì)胞，可能只有100～1000類不同的受體細(xì)胞。受體細(xì)胞是不特定的個(gè)別分子，而是不同的細(xì)胞類之間的大的重疊就會(huì)有廣泛的反46nbguFl8fMS25H8XQ9zgL8aS8SdofHUbaALYcFyD8k=應(yīng)。在一個(gè)特定的氣味反應(yīng)模式下，這反過(guò)來(lái)又導(dǎo)致在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的氣味感知和不同的細(xì)胞類型的交叉反應(yīng)結(jié)果。

嗅覺(jué)的基本機(jī)制建立的尚不完全。任何理論必須能夠解釋一定的嗅覺(jué)閾值，閾值以上的（濃度/強(qiáng)度）的關(guān)系，會(huì)有香氣質(zhì)量的差異，和適應(yīng)的氣味的差異。這樣的問(wèn)題會(huì)加劇了不同的分子可能有相同氣味。對(duì)于不同類型可能有相同的氣味分子的之間的聯(lián)系會(huì)影響身體，而不是建議的化學(xué)機(jī)制。嗅覺(jué)的兩個(gè)物理理論是立體化學(xué)理論和振動(dòng)理論。雖然立體化學(xué)性質(zhì)是最能預(yù)測(cè)的分離，多達(dá)20個(gè)決定因素是否影響氣味質(zhì)量也需要一個(gè)完整的描述。一種氣味被檢測(cè)到，它必須首先從液體轉(zhuǎn)移到氣相。在液相中的氣味的存在以及是否是一種氣味源是一個(gè)重要的影響，但條件在促進(jìn)傳質(zhì)中也有相當(dāng)大的影響。在污水處理廠的氣味的來(lái)源大致可分為兩類：一種是那些促進(jìn)傳質(zhì)已經(jīng)形成的氣味（例如在排水系統(tǒng)）。其次是那些新的氣味的形成。這導(dǎo)致在一個(gè)污水處理廠要排出的主要?dú)馕对?，如果傳入的污水化糞池，或者與污泥在厭氧條件下反應(yīng)，就會(huì)形成新的氣味。

在某些情況下，這兩個(gè)來(lái)源都滿足。例如，在沉淀池里將促進(jìn)污水與大氣接觸面積大致使排水系統(tǒng)形成的氣味排放出來(lái)，并通過(guò)湍流產(chǎn)生的入口或出口堰，，大量的污泥積累和厭氧條件下形成的污泥儲(chǔ)存。這可能會(huì)導(dǎo)致新的氣味的形成。沉淀池已被確定為在許多污水處理廠中的氣味的主要來(lái)源，尤其是在污水化糞池和那里的不完全除垢。

3 氣味測(cè)量及分析方法

氣味測(cè)量是區(qū)分氣味之間不同的主要工作。一種氣味是主要是氣味化合物，而氣味是靠嗅覺(jué)系統(tǒng)的檢測(cè)和解釋產(chǎn)生的感知效果。由于對(duì)嗅覺(jué)的綜合理論的缺乏，氣味性質(zhì)和氣味感知之間的聯(lián)系是不明確的。氣味測(cè)量的結(jié)果有兩大類：分析測(cè)量（檢測(cè)氣味），和感官測(cè)量（人體感官的氣味）。一種氣味的尺寸請(qǐng)參閱對(duì)位的氣味測(cè)量?jī)x表。有四種尺寸的氣味：濃度（氣味物質(zhì)濃度）；強(qiáng)度（知覺(jué)感覺(jué)級(jí)）；特征（特性鑒別不同氣味）；人的享樂(lè)色調(diào)（愉快或不愉快）氣味的濃度是最常見(jiàn)的測(cè)量參數(shù)，可以通過(guò)感官的解析方法測(cè)量的。分析測(cè)量給特定的氣味物質(zhì)的濃度，而感覺(jué)的濃度測(cè)量是確定所需的減少氣味閾值濃度降低。如果被檢測(cè)出來(lái)的接近閾值濃度的氣味，則可認(rèn)為是最低濃度了。識(shí)別閾值通常是指高于檢測(cè)閾值的1.5～10的一個(gè)指標(biāo)。氣味的濃度，是可以進(jìn)行測(cè)量分析的唯一的氣味的尺寸。其余的參數(shù)只能通過(guò)感官測(cè)量方法測(cè)量了。濃度通常用主觀類別比較（即微弱的—中度—強(qiáng)），通過(guò)主觀的幅度估計(jì)或通過(guò)參考特定的氣味，其濃度調(diào)整到使得參考和測(cè)試氣味具有相同的感知強(qiáng)度。濃度和強(qiáng)度的關(guān)系。而隨著氣味濃度的增加感知強(qiáng)度增加，但不是線性的關(guān)系。兩部定律已經(jīng)被提出來(lái)用來(lái)解釋強(qiáng)度—濃度的關(guān)系，這是韋伯費(fèi)希納定律和史提芬定律（萊特，1982）韋伯費(fèi)希納定律產(chǎn)生強(qiáng)度對(duì)數(shù)濃度而史提芬定律產(chǎn)生的強(qiáng)度的對(duì)數(shù)與濃度的線性圖。模型的選擇取決于氣味強(qiáng)度，如果表示主觀范疇規(guī)模應(yīng)用，韋伯費(fèi)希納定律是合適的。而史提芬定律為大小或參考使用的量表提供了較好的擬合。一種氣味的特征是主觀的和描述的類比即氣味聞起來(lái)像。一種氣味享樂(lè)色調(diào)也是主觀的，這就是對(duì)氣味相關(guān)的程度是愉快或不愉快的。通常情況下，這將要求使用對(duì)象需要相對(duì)大量的測(cè)量，還得要使用代表最愉快和最不愉快的做一個(gè)差比。通常，負(fù)值作為難聞的氣味和正值是令人愉快的氣味。

加味劑可存在于非常小的濃度，分析檢測(cè)極限低于閾值的嗅覺(jué)。無(wú)臭化合物也將存在于樣品中，在更大的氣味分子濃度比。分析測(cè)量的氣味的強(qiáng)度，如同一個(gè)知覺(jué)觀察員。在一個(gè)特別的混合物的情況下，不同的氣味分子之間的相互作用可能導(dǎo)致協(xié)同或拮抗作用。分析測(cè)量污水處理氣味分為兩大類：一類是量化成一個(gè)單一的氣味或定性的測(cè)量的范圍內(nèi)的加臭劑的定量測(cè)量。試圖充分識(shí)別和量化的增味劑存在樣品中。二是作為大量的氣味物質(zhì)的存在，通常是在非常低的濃度下系統(tǒng)蒸騰發(fā)散。分析的化學(xué)組成的氣味需要一種分離技術(shù)，后跟一個(gè)分析技術(shù)。氣相色譜與質(zhì)量質(zhì)譜（GC±MS）經(jīng)常被用于測(cè)定化學(xué)氣味樣本的特性。在許多情況下，可以是一個(gè)特定的加臭劑顯性就可以得到整體的指示臭氣濃度。在多數(shù)的情況下可以肯定許多污水處理氣味，一般情況下，H2S是目前濃度遠(yuǎn)高于其他增味劑。

4 結(jié)論

氣相硫化氫濃度可以與液相測(cè)量和理論模型ELS硫化物形成，它容易并快速地測(cè)量在ppb手持設(shè)備的水平。其結(jié)果是，許多測(cè)量可以在短時(shí)間內(nèi)以相對(duì)較低的費(fèi)用測(cè)定。抽樣或預(yù)濃度是沒(méi)有必要的。H2S，作為污水處理氣味，與厭氧條件系統(tǒng)發(fā)酵，H2S在上游的二級(jí)處理的過(guò)程中形成了良好的氣味的標(biāo)記，尤其是在化糞池污水中，也是一個(gè)很好的標(biāo)記污泥的辦法。它廣泛使用在污水處理廠的氣味評(píng)估。也被廣泛用于氣味的調(diào)查，由此在許多測(cè)量中是在整個(gè)污水處理廠的重要位置，根據(jù)得到的濃度數(shù)據(jù)被繪制在（通常作為輪廓）污水處理廠在地圖上。這提供了一個(gè)主要的氣味的視覺(jué)指示來(lái)源。由于大多數(shù)的氣味的復(fù)雜性，它是氣體的增味劑，目前沒(méi)有專門使用的分離技術(shù)。氣相色譜經(jīng)常應(yīng)用于此類項(xiàng)目的檢測(cè)，其次是質(zhì)譜（GC±MS）。系統(tǒng)現(xiàn)在可以提供非常高的分辨率，它通常是在必要的預(yù)濃縮樣品分析之前。通常通過(guò)相對(duì)大的臭氣樣品體積通過(guò)的多孔質(zhì)吸收材料吸收氣味分子，然后從吸收性聚合物時(shí)的解吸，通常通過(guò)熱裝置。氣相色譜法中使用的共同吸收廣泛的有機(jī)化合物是在室溫條件下的，但不吸收極性分子。

參考文獻(xiàn)

[1]許勁.關(guān)于城市污水處理廠設(shè)計(jì)的若干問(wèn)題討論[J].給水排水，2001，27（7）：15～18.

[2]王東云，牛正光.PLC在污水處理系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2008（6）：88～93.

[3] 劉峰，三峽庫(kù)區(qū)流域小城鎮(zhèn)生活污染源控源技術(shù)遴選研究[D].北京工業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文，2012.

[4] 張宏，某污水處理廠初步設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)看法[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2011，（4）：14-18.