污水廠臭氣治理現(xiàn)狀及生物濾池處理臭氣的研究

謝 未，王 華，趙哲奇，丁 靜，陳董根，田海濤

(紹興柯橋江濱水處理有限公司，浙江 紹興 312000)

惡臭廣泛產(chǎn)生于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、污水處理、污泥處理及垃圾處置過(guò)程。惡臭物質(zhì)分布廣，影響范圍大，已經(jīng)成為一些國(guó)家的公害[1-3]。紹興柯橋江濱污水處理廠已經(jīng)投資將近1600萬(wàn)元用于臭氣治理，對(duì)穩(wěn)流池、調(diào)節(jié)池、泥處理系統(tǒng)(污泥均質(zhì)池、濃縮池、儲(chǔ)泥池、污泥脫水車間、上清液回流泵房)進(jìn)行臭氣收集及處理，三項(xiàng)除臭工程均采用膜加蓋密封收集+生物濾池除臭工藝，其中穩(wěn)流池除臭能力8000m3/h，泥處理除臭能力25000m3/h，調(diào)節(jié)池除臭能力80000m3/h，三項(xiàng)除臭工程共計(jì)除臭能力113000m3/h。為考察該三項(xiàng)除臭工程對(duì)于廠區(qū)臭氣治理的效果，因此對(duì)于廠區(qū)廠界值進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)，并且計(jì)算了臭氣強(qiáng)度值。此外，為進(jìn)一步考察生物濾池處理污水廠臭氣的可行性，本次實(shí)驗(yàn)選擇穩(wěn)流池除臭生物濾池，研究了生物濾池運(yùn)行狀況對(duì)于臭味氣體(NH3及H2S)去除效率的影響，找到了最佳的工況點(diǎn)，為生物濾池處理臭氣的推廣提供參考。

1 實(shí)驗(yàn)材料和方法

1.1 廠區(qū)監(jiān)測(cè)方案

1.1.1 監(jiān)測(cè)地點(diǎn)及項(xiàng)目

監(jiān)測(cè)廠區(qū)臭氣污染狀況主要以測(cè)定廠界值為依據(jù)，在廠區(qū)的廠界兩端(風(fēng)向的上下端)各設(shè)置一個(gè)取樣點(diǎn)，選擇硫化氫以及氨氣為主要污染因子。

1.1.2 采樣周期和頻率

從2017年4月份到11月份，每月份隨機(jī)選擇3天，每次采集時(shí)硫化氫樣品和氨氣樣品同時(shí)采集，采樣流量為1L/min，每個(gè)樣品采集30min。

1.2 生物濾池處理臭氣工況優(yōu)化研究方法

本次試驗(yàn)選擇穩(wěn)流池除臭生物濾池進(jìn)行研究，著重進(jìn)行了工藝的可行性和臭味氣體(NH3及H2S)去除效率的研究。將此次試驗(yàn)按照不同的進(jìn)氣量4800m3/h、6400m3/h兩個(gè)方案進(jìn)行，通過(guò)比較找出達(dá)標(biāo)排放的最佳工況點(diǎn)。

1.3 實(shí)驗(yàn)儀器及分析方法

臭氣采樣采用北京中科中環(huán)環(huán)境技術(shù)研究中心大氣采樣器，型號(hào)為ZK-3S，分光光度法的測(cè)定采用普析雙光束紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)TU-1901，風(fēng)向采用上海中巖測(cè)試技術(shù)有限公司的FYF-1便攜式風(fēng)向風(fēng)速測(cè)定儀測(cè)定。

氨氣的測(cè)定采用納氏試劑分光光度法[4]，硫化氫的測(cè)定采用亞甲基藍(lán)分光光度法[5]。

2 廠區(qū)臭氣的監(jiān)測(cè)

根據(jù)上述的監(jiān)測(cè)方案，對(duì)廠區(qū)廠界氨氣和硫化氫進(jìn)行監(jiān)測(cè)和分析，4月份至11月份監(jiān)測(cè)時(shí)天氣狀況及監(jiān)測(cè)地點(diǎn)見(jiàn)表1，氨氣及硫化氫濃度見(jiàn)圖1，圖2。

表1 測(cè)定廠界值時(shí)天氣、風(fēng)向及監(jiān)測(cè)地點(diǎn)

圖1 廠界氨氣變化曲線

Fig.1 Variation of factory boundary ammonia gas

圖2 廠界硫化氫變化曲線

從上圖1及圖2可以可以看出，4月份至11月份，廠界氨氣值一共測(cè)定次數(shù)為48次，只有一次氨氣濃度超過(guò)GB14554-1993中排放標(biāo)準(zhǔn)的要求[8]，達(dá)標(biāo)率為98%。硫化氫濃度全部達(dá)到GB14554-1993排放標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)標(biāo)率為100%。因此可以認(rèn)為廠區(qū)的臭氣治理設(shè)施是有效的。

為進(jìn)一步判定廠界各位置臭氣濃度的高低，因此，將測(cè)定的氨氣濃度(由于測(cè)定的硫化氫值離GB14554-1993規(guī)定值0.06mg/m3較大，所以下圖均只統(tǒng)計(jì)氨氣濃度)按照測(cè)定地點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)歸納，然后以測(cè)定次數(shù)為橫坐標(biāo)，以氨氣濃度為縱坐標(biāo)，分別做出圖3、圖4、圖5和圖6，分別代表廠區(qū)東門、西門、南門以及北門的氨氣濃度。

Fig.3 Variation of ammonia gas in the east gate

圖4 西門氨氣變化曲線

圖5 南門氨氣變化曲線

圖6 北門氨氣變化曲線

從圖3至圖6可以看出，東門氨氣值均值0.53mg/m3；西門氨氣值均值0.70mg/m3；南門氨氣值均值1.03mg/m3；北門氨氣值均值0.24mg/m3。從4月份到11月份，氨氣廠界值從小到大依次為北門、東門、西門及南門。

北門廠界是廠區(qū)辦公大樓附近，是臭氣濃度的最低的區(qū)域。東門廠界臭氣的主要來(lái)源可能由于還有附近初沉池沒(méi)有采用加蓋除臭設(shè)置，并且旁邊印染廠可能導(dǎo)致惡臭的重要原因。西門廠界主要的臭氣來(lái)源可能來(lái)源于旁邊的熱電公司以及氧化溝排放的少量氣體。南門廠界附近是廠區(qū)產(chǎn)生臭氣最多的地方，但是污水廠產(chǎn)生臭氣的區(qū)域基本都采取了加蓋除臭措施，可能的臭氣來(lái)源于旁邊熱電公司以及其他工業(yè)企業(yè)。

3 廠區(qū)臭氣強(qiáng)度的確定

惡臭物質(zhì)的濃度和臭氣強(qiáng)度之間符合韋伯定律[7]：

(1)

式中：Y——臭氣強(qiáng)度(平均值)；

X——惡臭的質(zhì)量濃度，mg/m3；

K、a——常數(shù)；

Mr——惡臭污染物的相對(duì)分子質(zhì)量。

根據(jù)(1)式可以得出氨氣的臭氣強(qiáng)度有如下的經(jīng)驗(yàn)公式[7]。

(2)

由于在實(shí)際監(jiān)測(cè)中氨氣的濃度產(chǎn)生的臭氣強(qiáng)度比硫化氫更強(qiáng)，因此根據(jù)(2)式將氨氮濃度值轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的臭氣強(qiáng)度值，可以得到圖7。

圖7 4月份到11月份臭氣強(qiáng)度變化曲線

按照臭氣強(qiáng)度法來(lái)評(píng)價(jià)，以 2.5級(jí)作為生活環(huán)境條件下的允許最大強(qiáng)度。從上圖可以看出，上風(fēng)向第4、8、9、12、13、14次臭氣強(qiáng)度都超過(guò)了生活環(huán)境允許的最大強(qiáng)度2.5級(jí)，最高臭氣強(qiáng)度達(dá)到3.18；下風(fēng)向第4、7、8、10、19、20次臭氣強(qiáng)度都超過(guò)了生活環(huán)境允許的最大強(qiáng)度2.5級(jí)，最高臭氣強(qiáng)度達(dá)到2.79?？傮w來(lái)看，臭氣強(qiáng)度的達(dá)到生活環(huán)境允許的最大強(qiáng)度的概率為75%。

4 生物過(guò)濾法處理臭氣的運(yùn)行優(yōu)化

4.1 方案1

4.1.1 方案1的控制參數(shù)為

風(fēng)機(jī)頻率為30Hz，處理能力約為每小時(shí)4800m3/h。

4.1.2 數(shù)據(jù)分析

當(dāng)處理能力約為4800m3/h時(shí)，除臭塔內(nèi)循環(huán)水的pH值以及氣溫如表2。

表2 30Hz時(shí)除臭塔內(nèi)循環(huán)水pH值及氣溫狀況

進(jìn)出口氨氣及硫化氫濃度及去除率如圖8、圖9。

圖8 頻率30Hz時(shí)進(jìn)出口氨氣濃度及去除率變化曲線

圖9 頻率30Hz時(shí)進(jìn)出口硫化氫濃度及去除率變化曲線

如表2所示，試驗(yàn)期間，氣溫22～29℃，循環(huán)水的pH值8.20～8.46，均在微生物比較適宜的環(huán)境中。當(dāng)風(fēng)機(jī)頻率為30Hz時(shí)，進(jìn)口氨氣濃度1.32～5.68mg/m3，均值2.76mg/m3，出口氨氣濃度0.34～2.02mg/m3，均值1.07mg/m3，去除率均值58.0%。此時(shí)氨氣去除率偏低，但是氨氣的排放量仍然符合排放標(biāo)準(zhǔn)GB14554-93。從硫化氫角度來(lái)看，此時(shí)進(jìn)口硫化氫濃度為0.03～0.61mg/m3，均值0.22mg/m3，出口硫化氫濃度0.01～0.11mg/m3，均值0.03mg/m3，去除率均值75.3%，整理來(lái)看，雖然進(jìn)口硫化氫濃度不是很穩(wěn)定，但是出口硫化氫比較穩(wěn)定，均保持在0.11mg/m3以下，硫化氫排放符合GB14554-93排放標(biāo)準(zhǔn)。

4.2 方案2

4.2.1 方案2控制參數(shù)為

風(fēng)機(jī)頻率為40Hz，處理能力約為每小時(shí)6400 m3/h。

4.2.2 數(shù)據(jù)分析

當(dāng)風(fēng)機(jī)頻率為40Hz ，處理能力約為6400 m3/h時(shí)，除臭塔內(nèi)循環(huán)水的pH值以及氣溫如下表3。

表3 風(fēng)機(jī)頻率為40Hz時(shí)除臭塔內(nèi)循環(huán)水pH值及氣溫狀況

進(jìn)出口氨氣及硫化氫濃度及去除率如圖10、圖11。

圖10 頻率40Hz時(shí)進(jìn)出口氨氣濃度及去除率變化曲線

如表3所示，試驗(yàn)期間，氣溫16～27℃，循環(huán)水的pH值8.35-8.46，也均在微生物比較適宜的環(huán)境中。當(dāng)風(fēng)機(jī)頻率40Hz時(shí)，進(jìn)口氨氣1.15～3.67mg/m3，均值2.53 mg/m3，出口氨氣0.08～1.23mg/m3，均值0.84 mg/m3，去除率均值63.1%。從硫化氫角度來(lái)看，此時(shí)進(jìn)口硫化氫濃度為0.05～0.41mg/m3，均值0.23mg/m3，出口硫化氫0.01～0.09mg/m3，均值0.03，去除率均值83.5%。此時(shí)氨氣和硫化氫排放量分別為0.0054kg/h和0.000002kg/h，均達(dá)到GB14554-93國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

圖11 頻率40Hz時(shí)進(jìn)出口硫化氫濃度及去除率變化曲線

4.3 實(shí)驗(yàn)討論

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，當(dāng)風(fēng)機(jī)頻率為30Hz時(shí)，進(jìn)口氨氣濃度均值2.76 mg/m3，出口氨氣均值1.07 mg/m3，去除率均值58.0%；進(jìn)口硫化氫均值0.22mg/m3，出口硫化氫均值0.03mg/m3，去除率均值75.3%。當(dāng)風(fēng)機(jī)頻率為40Hz時(shí)，進(jìn)口氨氣均值2.53 mg/m3，出口氨氣均值0.84 mg/m3，去除率均值63.1%；進(jìn)口硫化氫均值0.23mg/m3，出口硫化氫均值0.03mg/m3，去除率均值83.5%。無(wú)論從氨氣還是從硫化氫的去除效果比較，40Hz下除臭生物濾池去除效果均優(yōu)于30 Hz下去除效果，因此確定風(fēng)機(jī)頻率為40Hz為更佳工況。

5 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

(1) 廠區(qū)臭氣治理是有效的。從4月份到11月份，廠區(qū)氨氣廠界值基本達(dá)到GB14554-1993中排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，達(dá)標(biāo)率為98%；硫化氫全部達(dá)到GB14554-1993排放標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)標(biāo)率為100%。從臭氣強(qiáng)度來(lái)分析，臭氣強(qiáng)度的達(dá)到生活環(huán)境允許的最大強(qiáng)度的概率為75%。

(2)風(fēng)機(jī)頻率為40Hz時(shí)穩(wěn)流池生物濾池除臭效率處于較好狀態(tài)，此時(shí)進(jìn)口氨氣和硫化氫均值分別為2.53mg/m3和0.23mg/m3，氨氣和硫化氫去除率均值分別為63.1%和83.5%，氨氣和硫化氫排放量均達(dá)到GB14554-1993排放標(biāo)準(zhǔn)。