污水處理廠惡臭廢氣的處置技術(shù)方案分析與研究

竇 紅，鄭雯倩，裴 琨，李根利

（1.石家莊市環(huán)境監(jiān)控中心，石家莊 050000；2.河北省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，石家莊 050030）

惡臭廢氣，是指損害人類(lèi)生活環(huán)境，并能夠使人產(chǎn)生不愉快感覺(jué)的氣體，自人類(lèi)環(huán)境保護(hù)工作開(kāi)展以來(lái)，惡臭廢氣的發(fā)現(xiàn)數(shù)量已經(jīng)達(dá)到4000余種[1]。諸多類(lèi)型的惡臭廢氣中對(duì)人類(lèi)危害較大的包括：硫化類(lèi)氣體（如硫化氫等）、氮化合物（如酰胺等）、烴類(lèi)（芳烴等）[2]。這些惡臭廢氣的來(lái)源較廣泛，包括化工生產(chǎn)、石油加工以及各類(lèi)藥品實(shí)驗(yàn)合成等，均有可能產(chǎn)生惡臭廢氣。同時(shí)，污水處理廠將多渠道排放而來(lái)的污水匯集到一處后，其中的金屬成分、非金屬物質(zhì)之間均有可能發(fā)生化學(xué)變化，產(chǎn)生惡臭廢氣分子。

1 污水處理廠惡臭廢氣的危害

依據(jù)我國(guó)《惡臭廢氣污染物的排放標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定》，當(dāng)污染排放氣體達(dá)到10-6級(jí)別時(shí)就會(huì)被人體所感知，它可通過(guò)視覺(jué)、嗅覺(jué)、觸覺(jué)等渠道，對(duì)人體神經(jīng)系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)以及循環(huán)系統(tǒng)等產(chǎn)生干擾，繼而誘發(fā)心臟病、癌癥、肺結(jié)核等多種慢性疾病[3]。由此，為有效改善人類(lèi)生存環(huán)境，解決社會(huì)發(fā)展與生存之間的矛盾，就必須形成科學(xué)性、持續(xù)性的惡臭廢氣治理方案。

2 污水處理廠惡臭廢氣的處置技術(shù)方案分析

基于國(guó)內(nèi)污水處理廠現(xiàn)有水平，下面提出惡臭廢水的處置技術(shù)方案。

2.1 物理處置技術(shù)方案

所謂物理技術(shù)處置法，是借助氣體物理變化的特性，對(duì)廢氣進(jìn)行凈化。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)污水處理廠中所應(yīng)用的物理處置方案包括：熱處理方法、吸附處理方法和低溫等離子分離法三種[4]。

2.1.1 熱處理法

熱處理法，是國(guó)內(nèi)污水處理廠中最常見(jiàn)的惡臭廢氣物理凈化方法。該方法實(shí)際操作時(shí)，主要是通過(guò)熱力燃燒處理、催化燃燒以及直接燃燒的方式，對(duì)惡臭廢氣中的可燃燒氣體進(jìn)行轉(zhuǎn)化。但熱處理方式與后續(xù)提到的化學(xué)加熱催化轉(zhuǎn)化法之間的差異為，熱處理法是利用熱環(huán)境將惡臭廢氣中分子成分“集中”起來(lái)，它并不能從根本上對(duì)惡臭廢氣中的污染成分凈化干凈。

例如，某污水處理廠利用熱處理法對(duì)惡臭廢氣進(jìn)行處理時(shí)，處理人員采用直接燃燒法對(duì)氣體進(jìn)行凈化。該污水處理廠中所設(shè)置的污水處理結(jié)構(gòu)為“惡臭廢氣加熱渠道-加熱后氣體凈化渠道”兩部分。初期進(jìn)行惡臭廢氣處理時(shí)，氣體體積為110 m3，初步加熱處理后的凈化氣體體積為77.89 m3；然后將污水處理后的氣體經(jīng)污染氣體深度凈化渠道進(jìn)行二度處理。處理后測(cè)驗(yàn)達(dá)標(biāo)程度，若惡臭廢氣處理后等級(jí)達(dá)標(biāo)，即可將氣體排放出來(lái)。該污水處理廠利用熱力污水處理措施，實(shí)行污水初步凈化、深度性?xún)艋{(diào)節(jié)過(guò)程，借助簡(jiǎn)單的物理加熱工具，實(shí)現(xiàn)了惡臭廢氣處理的效果，這是現(xiàn)代污水處理廠中最便捷，也是實(shí)際應(yīng)用率最高的廢氣凈化方案。

2.1.2 吸附處理法

吸附處理法，是指污水處理廠對(duì)惡臭廢氣氣體進(jìn)行處理時(shí)，直接利用固體或者液體吸附材料對(duì)氣體進(jìn)行凈化。吸附處理法對(duì)惡臭廢氣的凈化過(guò)程，主要是將氣體中污染成分，如烴類(lèi)、硫化類(lèi)成分都吸附出來(lái)，并借助分子循環(huán)運(yùn)動(dòng)的特征，彌補(bǔ)惡臭廢氣凈化后的空間，從而達(dá)到有效進(jìn)行惡臭廢氣處理，消除氣體刺激性氣味的目的。

例如，某污水處理廠進(jìn)行惡臭廢氣處理時(shí)，就采用了吸附法進(jìn)行凈化。首先，污水處理人員先按照收集氣體的具體情況，選擇吸附能力對(duì)等的原料。本次惡臭廢氣中，烴類(lèi)占首位，第二位是硫化物，第三位是氮化合物。由此，操作人員所選擇的吸附材料主要包括：吸附能力較強(qiáng)的樹(shù)脂、活性炭、活性白土、硅膠四類(lèi)，并按照3:1:1:1的比例進(jìn)行原料調(diào)配。最后，將混合后的物質(zhì)放置到惡臭廢氣存放環(huán)境中，靜置12～18 h后，對(duì)凈化氣體進(jìn)行檢驗(yàn)。若氣體不達(dá)標(biāo)，繼續(xù)按照以上標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行凈化操作；若氣體達(dá)標(biāo)，可直接排放。

2.1.3 低溫等離子分離法

低溫等離子分離法，主要是指把惡臭廢氣體放置在特定低溫環(huán)境下，使惡臭廢氣中離子結(jié)構(gòu)“靜止”，然后運(yùn)用樹(shù)脂、活性炭等物質(zhì)，將惡臭廢氣體成分中的污染物分離開(kāi)來(lái)。待氣體周?chē)鷾囟然謴?fù)到正常狀態(tài)時(shí)，空氣中的氫、氧離子將填充惡臭廢氣中空缺部分。例如，某污水處理廠進(jìn)行惡臭廢氣處理時(shí)，就采用了低溫等離子處理法進(jìn)行惡臭廢氣體凈化。污水處理廠的工作人員首先按照惡臭廢氣中含有的污染成分不同進(jìn)行分類(lèi)；其次，按照烴類(lèi)、硫類(lèi)以及氧化類(lèi)三類(lèi)物質(zhì)的結(jié)冰點(diǎn)進(jìn)行低溫調(diào)節(jié)，待每一種氣體均處于固體狀態(tài)時(shí)，運(yùn)用專(zhuān)業(yè)的惡臭廢氣離子分離儀器將污染離子“摘除”；最后，以50℃為一個(gè)等級(jí)提升溫度，直到提升到常溫為止。靜置10～15 h后，對(duì)凈化惡臭廢氣體樣進(jìn)行抽樣檢查，氣體達(dá)標(biāo)即可排放。

該污水處理廠按照惡臭廢氣氣體類(lèi)型不同，采取氣體污染分離處理策略，可針對(duì)性進(jìn)行污染氣體成分的清潔處理，惡臭廢氣體的凈化效果好。但由于該種處理技術(shù)的實(shí)際操作中需特定的凈化處理環(huán)境，實(shí)際操作的成本投資費(fèi)用較高，在國(guó)內(nèi)大型污水處理廠中的應(yīng)用尚可，中小型污水處理企業(yè)的應(yīng)用率較低，這是該種惡臭廢氣氣體凈化處理方法的局限性。

2.2 化學(xué)處理技術(shù)方案

所謂化學(xué)處理技術(shù)，就是借助物質(zhì)化學(xué)氧化、置換等反應(yīng)進(jìn)行氣體凈化。當(dāng)前，污水處理廠中所應(yīng)用的化學(xué)處置方案包括：光催化處理法、酸堿中合置換法兩種。

2.2.1 光催化處理法

光催化處理法，主要是對(duì)污水處理廠收集到的惡臭廢氣中可以發(fā)生氧化的物質(zhì)進(jìn)行分解，進(jìn)而將惡臭廢氣成分中的污染物質(zhì)氧化為低污染成分。該種惡臭廢氣凈化方法實(shí)際操作步驟可概括為：其一，設(shè)定加熱或者陽(yáng)光直射的凈化處理環(huán)境。其二，按照三維激光多普勒測(cè)速儀檢測(cè)結(jié)果，將會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng)的氣體進(jìn)行加熱。其三，將發(fā)生化學(xué)的氣體集中放置在特定空間內(nèi)靜置，氣體檢驗(yàn)達(dá)標(biāo)后可排放。

某污水處理廠進(jìn)行污水處理期間，處理人員選擇光催化處理法污水處理策略進(jìn)行惡臭廢氣凈化。實(shí)際操作期間，凈化人員運(yùn)用三維激光多普勒測(cè)速儀檢驗(yàn)后，得到硫化氫、有機(jī)酸、烷三種成分。然后，污水處理廠操作人員建立室外污水處理凈化環(huán)境，并集中對(duì)分類(lèi)后的惡臭廢氣進(jìn)行凈化。待凈化后氣體檢驗(yàn)等級(jí)達(dá)標(biāo)后，就可直接將其排放到空氣中。

該污水處理廠關(guān)于硫化氫、有機(jī)以及烷三種惡臭廢氣成分的處理過(guò)程，就是化學(xué)加熱催化方式實(shí)際應(yīng)用的表現(xiàn)。

2.2.2 酸堿中合置換法

酸堿中合置換法，是指將惡臭廢氣中離子活躍性較強(qiáng)的分子置換出去，以達(dá)到惡臭廢氣凈化處理的目的。一般來(lái)說(shuō)，酸堿中合置換法操作時(shí)，需先利用樹(shù)脂、活性炭等吸附材料，將離子活躍性較大的氣體脫離出來(lái)，然后具體地進(jìn)行惡臭廢氣污染因素的置換處理。一般而言，污水處理廠中所應(yīng)用的中和處理溶液包括：苛性鈉、次氯酸鈉、硫酸和鹽酸等物質(zhì)。

某污水處理廠對(duì)惡臭廢氣進(jìn)行凈化處理時(shí)，污水處理人員先利用離子交換樹(shù)脂將惡臭廢氣體中的二甲基二硫、烴類(lèi)物質(zhì)吸附出來(lái)，然后將吸附后的樹(shù)脂材料放置在強(qiáng)酸或者強(qiáng)堿性溶液中進(jìn)行中和處理。本次污水處理廠的廢氣凈化溶液選擇濃度為50%的苛性鈉。樹(shù)脂原料經(jīng)過(guò)濾后檢驗(yàn)置換液體中硫離子和烴離子含量均在88%～90%，說(shuō)明酸堿中和法起到了較好的惡臭廢氣凈化處理效果。

2.3 生物處置技術(shù)方案

所謂生物處理技術(shù)，是指通過(guò)自然界生物凈化的方法，將惡臭廢氣中包含的污染氣體進(jìn)行過(guò)濾。生物處置技術(shù)于19世紀(jì)末期出現(xiàn)在英國(guó)，主要用于工業(yè)污水凈化方法中。隨著該項(xiàng)技術(shù)研究深入性的不斷延伸，生物處置技術(shù)社會(huì)應(yīng)用范圍也在逐步擴(kuò)大。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)污水處理廠中惡臭廢氣生物處置技術(shù)包括分子診斷分析法、生物過(guò)濾法兩種。

2.3.1 分子診斷分析技術(shù)

分子診斷分析技術(shù)，主要是依據(jù)污水處理廠中收集到惡臭廢氣的成分不同，開(kāi)展的生態(tài)性分子調(diào)節(jié)處理方式。首先，分子診斷分析時(shí)，處理人員需先借助顯微鏡確定微生物和功能性菌群的組成形式；其次，模仿菌群的排放結(jié)構(gòu)建立高精度菌群基因組織搭配網(wǎng)絡(luò)。待兩組菌群均準(zhǔn)備就緒后，按類(lèi)型進(jìn)行生物分子匹配。其間，人為模仿的分子菌群將在兩菌群節(jié)點(diǎn)連接時(shí)凈化掉原有菌群中的裂變細(xì)胞，并運(yùn)用新的分子結(jié)構(gòu)彌補(bǔ)原有菌群結(jié)構(gòu)斷裂節(jié)點(diǎn)。最后，經(jīng)過(guò)特定時(shí)間后，新菌群被原有菌群吞噬，惡臭廢氣凈化工作完成。例如，某污水處理廠對(duì)100 m3生活?lèi)撼魪U氣進(jìn)行處理時(shí)，50%采用傳統(tǒng)過(guò)濾處理法，50%采取生物診斷處理方案。同時(shí)進(jìn)行惡臭廢氣凈化，并持續(xù)凈化10 h后，對(duì)比惡臭廢氣處理樣本。研究發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)過(guò)濾處理技術(shù)的凈化率為33.18%，生物凈化處理方式為88.96%。這一試驗(yàn)對(duì)比結(jié)果表明，生物診斷分析技術(shù)在生活用水中所產(chǎn)生的惡臭廢氣的處理效果更佳。

2.3.2 生物過(guò)濾法

生物過(guò)濾處理法，也是當(dāng)代污水處理廠中較具代表性的生物過(guò)濾方案。該方法與生物分子診斷法的差異在于，它直接利用土壤、活性炭、堆肥等材料，降低氣體中硫化物、烴類(lèi)等物質(zhì)的污染濃度，相對(duì)來(lái)說(shuō)操作便捷度較高。例如，某污水處理廠進(jìn)行生物過(guò)濾處理時(shí)，首先將所有惡臭廢氣集中一處，然后將其按照每次100～120m3的標(biāo)準(zhǔn)，排放到特定惡臭廢氣凈化環(huán)境下，該排放處理環(huán)境底層是由土壤、木屑、活性炭按照1:1:1的標(biāo)準(zhǔn)混合而成，空間高45 m。氣體凈化處理后，污水凈化處理人員對(duì)凈化樣本進(jìn)行檢測(cè)，其中低濃度甲苯含量降低了95.58%，高濃度笨含量降低78.99%。這一實(shí)際凈化處理對(duì)比測(cè)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明，生物過(guò)濾處理設(shè)備具有較好的惡臭廢氣處理效果。

2.4 新技術(shù)凈化處置方案

新技術(shù)凈化惡臭氣體處置方案，是指在現(xiàn)有氣體凈化處理手段之上，采用多種多相自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)，對(duì)污水處理廠內(nèi)的部分惡臭氣體進(jìn)行處理。國(guó)內(nèi)污水處理廠中所應(yīng)用的新技術(shù)凈化裝置，大多可直接將溶氧濃度在30%～50%的惡臭廢氣進(jìn)行凈化，也可對(duì)液相惡臭廢氣體積在155.00～160.00 cm3的液體進(jìn)行凈化。新型惡臭廢氣凈化處理裝置，不僅可以保質(zhì)保量地進(jìn)行惡臭廢氣凈化，同時(shí)也大大節(jié)省了惡臭廢氣生物降解、化學(xué)處理等前期步驟，提升了惡臭廢氣的處理效率。例如，某污水處理廠進(jìn)行惡臭廢氣處理期間，凈化人員首先將收集到的惡臭廢氣運(yùn)用三維激光多普勒測(cè)速儀進(jìn)行測(cè)定，初步分類(lèi)后直接將溶氧濃度在30%～50%的氣體和體積在155.00～160.00cm3的液體進(jìn)行凈化。剩余惡臭廢氣繼續(xù)采用微型溶氧測(cè)定儀進(jìn)行測(cè)定，并選擇適當(dāng)?shù)膼撼魪U氣凈化處理方式。

該污水處理廠的這種新型惡臭廢氣處理技術(shù)綜合測(cè)定的實(shí)踐策略，可縮小污水處理廠定期測(cè)定處理周期，提升污水處理速率。

3 結(jié)論

污水處理廠惡臭廢氣的處置技術(shù)方案分析與研究，是當(dāng)代化工凈化處理技術(shù)綜合處理的有效方式。在此基礎(chǔ)上，本文提出了物理處置技術(shù)方案、化學(xué)處理技術(shù)方案、生物處置技術(shù)方案、新技術(shù)凈化處置方案四種惡臭廢氣的處置策略，研究結(jié)果將為現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)提供方法借鑒。