污水處理廠組合式除臭工藝的應(yīng)用分析

陳松

（上?；葜经h(huán)保科技有限公司，上海201600）

1 研究背景

隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展，人民生活水平的日益提高，污水處理廠在運(yùn)行過(guò)程中揮發(fā)的惡臭異味越來(lái)越受到關(guān)注。廢氣主要來(lái)源于生化池（水解酸化池、接觸好氧池等）、斜管除油器、設(shè)備間（循環(huán)池）等構(gòu)筑物散逸的惡臭氣體，主要成分為硫化氫和氨氣以及少量的含硫、含氮惡臭污染物。異味氣體直接排放到空氣中，污染空氣，不符合國(guó)家及地方規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)，影響污水處理廠運(yùn)行維護(hù)人員的身心健康，同時(shí)影響周邊居民的身體健康。

近幾年，隨著環(huán)保行業(yè)的發(fā)展，大部分現(xiàn)有污水處理廠已經(jīng)安裝了相應(yīng)的除臭設(shè)施。當(dāng)前生態(tài)文明建設(shè)占據(jù)十分重要的地位，很多排放標(biāo)準(zhǔn)都進(jìn)行了提高。現(xiàn)有污水處理廠除臭工藝已無(wú)法滿足新的排放標(biāo)準(zhǔn)，需要對(duì)其進(jìn)行提標(biāo)改造。原有單一的除臭技術(shù)已經(jīng)無(wú)法滿足用戶的使用需求，組合式除臭工藝已成為廢氣處理的研究熱點(diǎn)。

2 惡臭組分

污水處理廠由于各工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品不同，污水來(lái)源不同，具有氣量大、污染物質(zhì)濃度低、組分復(fù)雜等特點(diǎn)。揮發(fā)的惡臭氣體根據(jù)污水處理工藝的不同，揮發(fā)的惡臭氣體成分也不同，其中主要的惡臭物質(zhì)包括：氨氣、硫化氫以及各種揮發(fā)性有機(jī)物等。

3 除臭工藝

3.1 物理法除臭

物理法除臭主要是通過(guò)多孔活性物質(zhì)吸附惡臭氣體中的惡臭成分，達(dá)到除臭的目的。目前應(yīng)用最為廣泛的吸附材料為活性炭，具有發(fā)達(dá)的微孔結(jié)構(gòu)、較大的比表面積和較強(qiáng)的吸附能力等優(yōu)點(diǎn)?；钚蕴恐谱鞑牧现饕獮槊骸⒛玖虾凸麣さ?，其中果殼活性炭吸附能力最強(qiáng)。常見的活性炭結(jié)構(gòu)形式主要為柱狀活性炭、蜂窩狀活性炭和活性炭纖維。惡臭氣體流經(jīng)活性炭床，活性炭復(fù)雜的多孔結(jié)構(gòu)產(chǎn)生吸附作用，將氣體中的惡臭物質(zhì)吸附。吸附的作用主要分為物理吸附和化學(xué)吸附：物理吸附主要是指活性炭與惡臭氣體充分接觸時(shí)，因范德華力而進(jìn)行的吸附過(guò)程；化學(xué)吸附主要是指惡臭氣體流經(jīng)活性炭表面時(shí)，因分子的化學(xué)鍵而進(jìn)行的吸附過(guò)程。利用此種特性，活性炭還可以通過(guò)浸漬活化處理，提高對(duì)某一部分特定污染物的吸附效率。

活性炭吸附除臭方式的優(yōu)點(diǎn)是投資成本低、去除效率高、去除范圍廣，對(duì)不同種類不同濃度的惡臭氣體，均有較高的去除效率。缺點(diǎn)是運(yùn)行維護(hù)成本高，產(chǎn)生二次污染。

3.2 化學(xué)法除臭

3.2.1 化學(xué)洗滌法

化學(xué)洗滌法除臭主要是利用氣液接觸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，達(dá)到除臭的目的。目前應(yīng)用最為廣泛的為填料塔，填料一般為耐腐蝕材質(zhì)的多面空心球或鮑爾環(huán)，大大的增加了氣液接觸面積。將收集來(lái)的惡臭氣體通入化學(xué)填料塔，內(nèi)部可設(shè)有多層填料層及噴淋層，底部設(shè)有循環(huán)水箱及循環(huán)泵。循環(huán)液通過(guò)循環(huán)泵噴淋在填料表面，惡臭氣體流經(jīng)填料層與之充分接觸，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，凈化惡臭氣體。噴淋一段時(shí)間后，循環(huán)液溶解能力達(dá)到飽和，需要定期進(jìn)行更換。

化學(xué)洗滌法除臭方式的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)占地面積小、投資成本低、具有較強(qiáng)的可操作性，針對(duì)不同種類不同濃度的惡臭廢氣，通過(guò)控制化學(xué)循環(huán)液濃度、多級(jí)處理等方式來(lái)達(dá)到較高的除臭效率。缺點(diǎn)是需要投加不同的化學(xué)藥劑，操作維護(hù)時(shí)需考慮安全因素。同時(shí)，定期更換的循環(huán)液會(huì)產(chǎn)生二次污染。

3.2.2 植物液霧化法

植物液霧化法主要是通過(guò)向揮發(fā)有惡臭物質(zhì)的敞口構(gòu)筑物噴灑霧化后的天然植物液，達(dá)到除臭的目的。天然植物液主要是指從植物中提取的汁液，經(jīng)過(guò)一系列復(fù)雜的配比形成。將天然植物液與過(guò)濾后的自來(lái)水按一定比例混合、稀釋，高壓霧化裝置將稀釋后的植物液霧化，通過(guò)高壓管及霧化噴嘴噴灑到惡臭區(qū)域，均勻的擴(kuò)散到空氣中，植物液可吸附和溶解惡臭物質(zhì)，在其表面與惡臭物質(zhì)發(fā)生酸堿反應(yīng)、催化氧化反應(yīng)、酯化反應(yīng)等。

植物液霧化法的優(yōu)點(diǎn)是投資少，可適用于無(wú)法加蓋收集的污水處理廠，占地面積小，靈活方便，不會(huì)產(chǎn)生二次污染。缺點(diǎn)是除臭效果較低，不適用于大型的污水處理廠。

3.3 生物法除臭

3.3.1 生物滴濾

重慶市兒童愛心莊園是在重慶市委、市政府的關(guān)心下，按照國(guó)內(nèi)一流標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)建造的兒童福利機(jī)構(gòu)，于2011年11月正式開園，主要承擔(dān)孤殘兒童集中收養(yǎng)、保育護(hù)理、康復(fù)治療、特殊教育、科研、培訓(xùn)以及對(duì)全市孤殘兒童養(yǎng)育的指導(dǎo)工作。

生物滴濾除臭技術(shù)主要是將收集來(lái)的惡臭氣體通過(guò)填料層，被附著在填料層表面的生物膜分解、吸收。初次投用時(shí)，將微生物噴灑在填料上，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的培養(yǎng)、馴化后，會(huì)在填料表層行成一層生物膜。填料選用惰性填料，主要有竹炭、火山巖、陶粒和泡沫球等。因?yàn)槲⑸锷L(zhǎng)需要適宜的溫度、濕度和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，所以需要不斷地向填料層噴灑營(yíng)養(yǎng)液。

表1 各類生物除臭技術(shù)對(duì)比

生物滴濾除臭工藝的優(yōu)點(diǎn)是除臭效率高、運(yùn)行穩(wěn)定、處理效果不易波動(dòng)。缺點(diǎn)是運(yùn)行過(guò)程中需要投加營(yíng)養(yǎng)液，維護(hù)成本高。

3.3.2 生物過(guò)濾

生物過(guò)濾與生物滴濾除臭原理相似，主要區(qū)別為填料的選型。生物過(guò)濾采用有機(jī)填料，有機(jī)填料可直接提供微生物生長(zhǎng)所需要的養(yǎng)分，所以無(wú)需額外投加營(yíng)養(yǎng)液，只需要間斷性的向填料層噴淋新鮮水，保持填料處于適宜的濕度。常用的有機(jī)填料包括樹皮、果殼等。

生物過(guò)濾除臭工藝的優(yōu)點(diǎn)是除臭效率高、運(yùn)行穩(wěn)定、無(wú)需投加營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低。缺點(diǎn)是因?yàn)槭褂玫挠袡C(jī)填料，運(yùn)行時(shí)間久了，填料層容易板結(jié)，堵塞，影響排氣效果。

3.3.3 生物土壤除臭

生物土壤除臭主要是將收集來(lái)的惡臭氣體通過(guò)生物土壤層，惡臭物質(zhì)被吸附在土壤表層，被土壤中的微生物降解、吸收。生物土壤除臭設(shè)施一般為埋地式，比較適用于城區(qū)小型污水廠除臭。土壤層選用特定的活性土壤，里面富含豐富的礦物質(zhì)、微生物和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，在土壤層上方鋪設(shè)草坪，外觀美麗，透氣性好。

生物土壤除臭工藝的優(yōu)點(diǎn)是除臭效率高，一般為半地下設(shè)施，上面鋪設(shè)草坪、噴淋系統(tǒng)，和環(huán)境融為一體，美觀。缺點(diǎn)是占地面積大、生物土壤層容易板結(jié)、氣流容易短路、上方的草坪等綠化設(shè)施需定期維護(hù)。

3.3.4 全過(guò)程除臭

全過(guò)程除臭是一種新興的生物除臭方式，主要是將全過(guò)程除臭裝置投入到曝氣池內(nèi)，裝置內(nèi)部含有生物填料，利用生物填料的本土化來(lái)誘導(dǎo)活性污泥內(nèi)的微生物繁殖，然后將此部分活性污泥回流至污水處理廠的進(jìn)水池，隨著污水處理流程一同移動(dòng)，活性污泥中的微生物凈化水中的惡臭物質(zhì)，達(dá)到全過(guò)程除臭的目的。

3.3.5 各類生物除臭技術(shù)對(duì)比（表1）。

4 工程案例

某大型石化污水處理廠于2018 年12 月投產(chǎn)一套生物滴濾裝置，2019 年3 月對(duì)裝置出口排放尾氣進(jìn)行檢測(cè)，裝置出口指標(biāo)及去除率滿足《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB16297-1996）和《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB14554-93）的排放要求。使用一段時(shí)間后，各指標(biāo)的去除效率均有所下滑，至2020 年無(wú)法實(shí)時(shí)滿足國(guó)家相關(guān)部門頒布的新標(biāo)《石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB31570-2015）和《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB14554-201□）（征求意見稿）。因此，需要在現(xiàn)有處理設(shè)施后新增處理設(shè)施進(jìn)行提標(biāo)改造。

臭氣來(lái)源：調(diào)節(jié)除油罐、事故緩沖罐、斜板隔油池、一級(jí)浮選、二級(jí)浮選、生化池、沉砂池、污油池、污油罐。臭氣處理設(shè)計(jì)規(guī)模為34000m3/h。

現(xiàn)有處理設(shè)施出口監(jiān)測(cè)指標(biāo)如表2 所示。

表2 現(xiàn)有廢氣治理設(shè)施出口監(jiān)測(cè)指標(biāo)

提標(biāo)改造工業(yè)流程如圖1 所示。

收集系統(tǒng)收集的惡臭氣體經(jīng)過(guò)生物滴濾設(shè)施，惡臭氣體流經(jīng)填料層，被填料層表面附著的生物膜降解、吸收。同時(shí)不斷的向內(nèi)部噴淋營(yíng)養(yǎng)液，維持微生物生長(zhǎng)所需要的溫度、濕度和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。經(jīng)過(guò)生物滴濾設(shè)施處理后，再進(jìn)入生物過(guò)濾設(shè)施，氣體經(jīng)過(guò)內(nèi)部填料層，氣體中的惡臭分子在有機(jī)填料表面與被生物膜降解，有機(jī)填料可提供微生物生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。最后再經(jīng)過(guò)活性炭吸附設(shè)備，利用活性炭的多孔結(jié)構(gòu)吸附氣體中的惡臭物質(zhì)，達(dá)到除臭目的。處理后的廢氣接入原有煙囪排放。

圖1

5 除臭效果

2020 年9 月新增除臭設(shè)施投產(chǎn)后，處理后的廢氣指標(biāo)滿足《石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB31570-2015）和《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB14554-201□）（征求意見稿），通過(guò)40 米高排氣筒排放。

表3 處理后廢氣排放指標(biāo)

圖1 非甲烷總烴檢測(cè)數(shù)據(jù)

圖2 苯檢測(cè)數(shù)據(jù)

新增除臭設(shè)施投產(chǎn)后1 個(gè)月內(nèi)，選取四處監(jiān)測(cè)點(diǎn)位對(duì)本套組合式除臭設(shè)施每周三進(jìn)行定期的取樣檢測(cè)。檢測(cè)點(diǎn)位分別選取：組合式除臭設(shè)施總進(jìn)氣管、生物滴濾出口風(fēng)管、生物過(guò)濾出口風(fēng)管和煙囪取樣口。主要選取非甲烷總烴及甲苯兩個(gè)指標(biāo)進(jìn)行取樣檢測(cè)，結(jié)果圖2、3 所示。

根據(jù)上述檢測(cè)結(jié)果可以看出，經(jīng)過(guò)組合式除臭工藝的處理，除臭效果提升顯著；除臭穩(wěn)定性高；處理后的廢氣指標(biāo)完全滿足相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的排放限值。針對(duì)石化污水處理廠揮發(fā)出的組分復(fù)雜，濃度高的臭氣，相比于單一的除臭工藝，采用組合式除臭工藝可以擁有更高的除臭效率，更好的除臭穩(wěn)定性。不同除臭工藝?yán)米约旱某魞?yōu)勢(shì)，分別處理臭氣的不同組分，擁有更強(qiáng)的抗沖擊性。

組合式除臭工藝的設(shè)計(jì)思路在提標(biāo)改造項(xiàng)目中可充分利用現(xiàn)有除臭收集設(shè)施、處理設(shè)施，分析現(xiàn)有處理設(shè)施的優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合臭氣的實(shí)際工況，選擇最適合、最優(yōu)化的后續(xù)處理工藝及設(shè)施，可降低提標(biāo)改造一次投資成本，提高除臭效率及運(yùn)行穩(wěn)定性，能夠?qū)崿F(xiàn)臭氣各指標(biāo)的連續(xù)達(dá)標(biāo)排放。

6 結(jié)論

隨著環(huán)保行業(yè)的發(fā)展，惡臭物質(zhì)排放標(biāo)準(zhǔn)不斷提高，原有污水處理廠配套的除臭設(shè)施均已無(wú)法滿足國(guó)家相關(guān)部門頒布的新的排放標(biāo)準(zhǔn)，均需進(jìn)行提標(biāo)改造工作。在原有污水處理廠除臭設(shè)施后，新增其它處理工藝進(jìn)行組合式除臭，可以將各個(gè)除臭工藝取長(zhǎng)補(bǔ)短，達(dá)到更高的除臭效果，更低的排放濃度。組合式除臭技術(shù)在現(xiàn)有污水處理廠除臭提標(biāo)改造方面具有較大的發(fā)揮空間，仍需要仔細(xì)研究各個(gè)除臭工藝的優(yōu)缺點(diǎn)，進(jìn)行融合互補(bǔ)，達(dá)到最優(yōu)的除臭效果。