污水處理廠除臭工藝及工程應(yīng)用分析研究

楊健

摘要：近年來，在各方政策的積極支持與推動下，我國各個(gè)地區(qū)的城市排水和污水處理工程建設(shè)均取得顯著的成績。然而，由于污水內(nèi)含多種微生物及有機(jī)物，在收集、運(yùn)輸和處理的一系列過程中會產(chǎn)生大量的惡臭性氣體，嚴(yán)重影響人們的正常生活，并對環(huán)境也造成極大的污染。如何通過除臭工藝有效處理各種惡臭氣體，這是推動城市獲得可持續(xù)發(fā)展的重要課題。本文基于污水處理廠除臭工藝及工程應(yīng)用展開分析，對污水處理廠惡臭氣體的產(chǎn)生及危害等進(jìn)行全面介紹，同時(shí)介紹污水處理廠經(jīng)常使用的不同除臭工藝，以期為相關(guān)工程提供參考，有效提升我國各個(gè)污水處理廠廠區(qū)及周邊的空氣質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：污水處理;惡臭氣體;除臭工藝;工程應(yīng)用;環(huán)境質(zhì)量

引言

污水處理是指通過一系列特殊手段從而將污水按照排入某一水體或者能夠再次使用的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)對污水進(jìn)行凈化處理的過程，被廣泛應(yīng)用于社會建設(shè)的各個(gè)方面，例如建筑領(lǐng)域、農(nóng)業(yè)領(lǐng)域、交通和能源領(lǐng)域、石化領(lǐng)域、環(huán)保領(lǐng)域以及城市景觀領(lǐng)域和醫(yī)療領(lǐng)域、餐飲領(lǐng)域等，并且開始走進(jìn)普通百姓的生活中。

1 污水處理廠惡臭氣體的基本概述

在城市發(fā)展中，污水處理設(shè)施是推動城鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生活水平提升的不可或缺的基礎(chǔ)設(shè)施之一，也是我國各個(gè)地區(qū)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人們生活穩(wěn)定健康的重要保障。近幾年，我國各個(gè)地區(qū)的污水處理廠數(shù)量增加，整體污水處理的能力得到大幅提升。因此，如何更有效處理惡臭氣體是污水處理廠急需解決的重要問題。

1.1 污水處理廠惡臭氣體的主要來源。

惡臭氣體主要來自于3個(gè)方面。1）在各類生產(chǎn)、生活污水的收集、輸送、匯集的過程中，污水將在管網(wǎng)內(nèi)部長時(shí)間停留，而管網(wǎng)中由于無法及時(shí)補(bǔ)充足夠量的溶解氧，這就造成污水中的溶解氧含量非常低甚至為零的狀態(tài)，這種環(huán)境下，污水中包含的各類碳水化合物、蛋白質(zhì)以及脂肪物質(zhì)等就會被污水中的一部分厭氧型的微生物所利用，進(jìn)行完成“合成”與“分解”，然后會以硫酸鹽或者硝酸鹽為氧元產(chǎn)生以硫化氫氣體為主且伴有其他一定含硫氣體的化合物。而一些固體顆粒則會經(jīng)過細(xì)菌的消化過程產(chǎn)生氨氣，雖然氨氣的水溶性較好，但也容易揮發(fā)，進(jìn)而就產(chǎn)生了大量惡臭氣體，向周圍區(qū)域進(jìn)行擴(kuò)散。2）污水脫離了排水管的厭氧環(huán)境之后，會進(jìn)入污水處理廠的配水區(qū)域，在一系列復(fù)雜的運(yùn)輸過程中，水流會遭遇劇烈的擾動，會不斷地釋放在污水中被溶解的各種惡臭物質(zhì)。3）還有較大的懸浮物會被截流，這些物質(zhì)在停留過程中也會不斷發(fā)酵，進(jìn)而產(chǎn)生大量以含硫元素為主的諸多惡臭性氣體（詳見表1）。

1.2 污水處理廠惡臭氣體的特點(diǎn)與危害。

污水處理臭氣包含的成分比較復(fù)雜，常見的惡臭成分主要包含有三種類別：含硫化合物 、含氮化合物 以及含碳、氫、氧化合物等，通常都是不同種類污染物與不同濃度的污染物各種隨機(jī)組合而成。惡臭氣體是屬于一種感知類別的污染物，在生活中分布極其廣泛，除了會對人體嗅覺器官造成損傷外，同時(shí)對于人體的“消化系統(tǒng)”、“內(nèi)分泌系統(tǒng)”和“神經(jīng)系統(tǒng)”等都將產(chǎn)生非常嚴(yán)重的不良影響，甚至?xí)绊懭祟惖囊曈X。如果長期處于這類環(huán)境中，容易產(chǎn)生發(fā)燒、智力受損，尤其是長期處于氨氣的環(huán)境，耗氧量則會迅速下降，造成呼吸急促的情況發(fā)生。

2 當(dāng)前國內(nèi)污水處理廠常見的除臭工藝

經(jīng)過多年的發(fā)展，我國污水處理廠的除臭技術(shù)也獲得了極大的改進(jìn)，從以前最常用的掩蔽法除臭、水洗法除臭、吸附法除臭已經(jīng)發(fā)展到效果更顯著的燃燒除臭、催化氧化除臭、生物除臭和等離子體除臭等 ，在具體的應(yīng)用過程中，不同的除臭原理和工藝有各自的優(yōu)勢，能夠滿足不同特點(diǎn)的臭氣處理需求。就目前而言，在我國的污水處理廠中應(yīng)用最為廣泛的除臭工藝主要有六種，具體包括全過程除臭、生物濾池、離子、化學(xué)、強(qiáng)氧化以及光解除臭工藝等。

2.1 全過程除臭工藝，從污水源頭上消除導(dǎo)致惡臭的相關(guān)物質(zhì)。

這種方式主要是在生物池中安裝了含有“組合微生物填料”的培養(yǎng)箱，當(dāng)這些活性的污泥混合液通過培養(yǎng)箱的時(shí)候，箱內(nèi)的生物填料能夠促進(jìn)除臭微生物的生長，進(jìn)而與水中各類惡臭性的物質(zhì)就會通過“吸附”、“凝聚”和“生物轉(zhuǎn)化降解”等一系列的作用，從而在水中完成惡臭物質(zhì)的去除，最終實(shí)現(xiàn)除臭效果。 在此基礎(chǔ)上，還會將污水處理廠的二沉池里排放出來的各類帶有大量活性污泥（含有除臭微生物）有效引流至污水處理廠的“進(jìn)水端”，這就能夠?qū)ξ鬯幚韽S里各種惡臭物質(zhì)進(jìn)行有效全過程性的控制。這種工藝能夠從污水源頭上消除導(dǎo)致惡臭的相關(guān)物質(zhì)，有效減少惡臭氣體對相關(guān)設(shè)備及設(shè)施的腐蝕作用，同時(shí)，不需要加蓋，也同步省去了臭氣收集與輸送環(huán)節(jié)，不需要新建除臭設(shè)施 ，更加節(jié)省占地面積 。另外，這種工藝的建設(shè)方式也更加方便、快捷 ，如果是老廠改造的情況，也不需要停產(chǎn)就能直接建設(shè)，項(xiàng)目投資、運(yùn)行的成本都相對更低。目前，全過程除臭工藝在國內(nèi)許多地區(qū)的污水處理廠得到廣泛使用，取得較好的除臭效果。

2.2 除臭生物濾池，將污染物質(zhì)分解成無毒無害的無機(jī)物。

這種工藝主要是在除臭的實(shí)施過程，將污水中的各中污染源的廢氣進(jìn)行收集，然后集中通過專有通道送到生物濾池中，在將廢氣進(jìn)行加濕除垢的操作后，再通過“濕潤”、“多孔”以及“充滿活性微生物的填料層”，通過填料層以及生物膜對污染物進(jìn)行有效的吸附，同時(shí)，將附著在填料層的內(nèi)外的大量微生物能夠?qū)ξ?、降解這些污染物，進(jìn)而成功將各類污染物質(zhì)進(jìn)行分解，轉(zhuǎn)變成CO2、H2 O等無毒、無害的無機(jī)物，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)除臭。這種除臭工藝運(yùn)行成本相對更低，效果較好，其不會造成二次污染，是許多污水處理廠都在使用的一種除臭工藝，例如在山東某地、煙臺等地的污水處理廠工程中均取得很好的除臭效果。

2.3 離子除臭工藝，低耗能且無污染。

“離子除臭”工藝主要采用一些特殊的離子設(shè)備將大量帶電的高能顆粒通過碰撞的方式與中性的氧分子進(jìn)行融合，通過一系列復(fù)雜的反應(yīng)后形成負(fù)氧離子，在此基礎(chǔ)上，氧化、分解在空氣中彌漫的各種污染性的因子，實(shí)現(xiàn)去除異臭味。“離子除臭”的工藝的操作流程非常簡單，使用周期也較長，也是一種低能耗的方法，沒有二次污染，運(yùn)行方式也非常靈活，在國內(nèi)許多污水處理廠得到應(yīng)用。

2.4 光解除臭工藝，利用紫外線及紫外線產(chǎn)生的能量進(jìn)行除臭。

通過光解方式的除臭工藝主要是通過兩種方式進(jìn)行除臭。第一，利用紫外線的作用對空氣中包含的氧氣、水分子產(chǎn)生作用 ，進(jìn)而產(chǎn)生大量強(qiáng)氧化性物質(zhì)，能夠與污水中的惡臭物質(zhì)進(jìn)行復(fù)雜的氧化反應(yīng) ，進(jìn)而使這些物質(zhì)轉(zhuǎn)化成其他無害、無臭的新物質(zhì)。第二，利用紫外線所產(chǎn)生的巨大能量產(chǎn)生作用，讓惡臭物質(zhì)在遭受到攜能光量子的轟擊作用下被分解乃至被斷裂，進(jìn)而將分解成為單質(zhì)的原子或者是其他無害的分子，實(shí)現(xiàn)除臭效果。光解方式的除臭工藝優(yōu)勢也比較明顯，占地面積小，設(shè)備重量輕，且操作靈活、管理方便，整體運(yùn)行的成本偏低。而且，光度還可以根據(jù)臭氣的不同濃度進(jìn)行調(diào)節(jié)，提高除臭滅菌的效果?？梢耘c其他除臭工藝進(jìn)行聯(lián)合運(yùn)用，效果更好。

2.5 干式濾料工藝，適應(yīng)各種高低濃度的廢氣。

這種工藝的除臭原理也主要分成兩個(gè)方面，即物理吸附方式與化學(xué)反應(yīng)方式。1）物理吸附。主要是指通過物理吸附的方法實(shí)現(xiàn)除臭。這種物理方式的吸附過程不同于一般方式的碳填料方式，它只是將大量的污染物質(zhì)吸在一定的化學(xué)濾料內(nèi)。2）化學(xué)反應(yīng)方式。該反應(yīng)是建立在物理吸附的基礎(chǔ)之上，讓污水中大量的污染物質(zhì)能夠與濾料的化學(xué)分子進(jìn)行充分接觸、反應(yīng)，進(jìn)而讓這些污染物與大量的催化氧化劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)除臭。干式濾料的處理設(shè)備占地面積小，適應(yīng)高低濃度的廢氣，且不受外部因素影響。

3 污水處理廠除臭工藝的工程應(yīng)用分析

當(dāng)前，污水處理廠都非常重視除臭工藝，根據(jù)各自廠區(qū)的實(shí)際情況和除臭需求，采用不同原理的除臭工藝，例如一些地埋式的污水處理廠普遍會采用“生物濾池”的工藝。而隨著社會對除臭要求和標(biāo)準(zhǔn)的日益提高，各類除臭工藝也獲得應(yīng)用，例如山東某污水處理廠就是采用了組合方式，包括“除臭生物濾池”與“離子除臭”。比如北京某地的污水處理廠，也是采用“除臭生物濾池”與“化學(xué)除臭”的組合式除臭工藝。天津某地的污水處理廠及其再生水廠均采用包含了“全過程除臭工藝” 、“除臭生物濾池”以及“光解除臭工藝”的組合式工藝，除臭效果很好。 由于不同的除臭工藝都具有一定的針對性和適用范圍，需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行創(chuàng)新和調(diào)整。

3.1 案例概況與問題：大慶某污水站臭氣治理工程

大慶某污水站臭氣治理工程（簡稱DQ項(xiàng)目）。該工程是一家新建的污水處理廠除臭項(xiàng)目，在首次驗(yàn)收中沒有達(dá)到設(shè)計(jì)的要求，經(jīng)項(xiàng)目組綜合分析后，認(rèn)為主要存在三方面的問題。1）污水池屬于新建項(xiàng)目，沒有投入正式使用的污水池在廢氣的成分與含量上，均不能進(jìn)行相對準(zhǔn)確的檢測，只能通過業(yè)主所提供的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，這就可能與實(shí)際情況不符，難以達(dá)到后期的除臭目標(biāo)。2）污水池的過道板在設(shè)計(jì)的時(shí)候沒有考慮過反吊膜鋼結(jié)構(gòu)的載荷問題。3）部分水池的上方設(shè)置有刮渣板，屬于旋轉(zhuǎn)式，這就造成不能使用固定的蓋板進(jìn)行密閉，也可能影響除臭效果。

3.2 解決方案：

針對以上三方面的主要問題，結(jié)合DQ項(xiàng)目的實(shí)際情況，項(xiàng)目組制定了完整的解決方案。1）VOCs氣體的處理。查詢類似污水處理廠的各個(gè)工藝段產(chǎn)生的各種廢氣成分，并對本項(xiàng)目進(jìn)行初步判斷，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)該污水池的廢氣中含有部分原有菌種無法處理的VOCs氣體。為此，在設(shè)計(jì)方案審核階段，筆者對設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化改良，在常規(guī)生物箱的后端增加了一級活性炭纖維的吸附脫附模塊，通過“一用一備”的模式提高除臭效果，同時(shí)還將其集成在除臭工藝的主設(shè)備里。其主要目的就是專門處理該污水池在投入使用后揮發(fā)出來的VOCs氣體，并且能夠通過蒸汽脫附的方式使活性炭纖維實(shí)現(xiàn)重復(fù)使用。2）解決吊膜鋼結(jié)構(gòu)的載荷問題。在水池的加蓋施工過程中，筆者發(fā)現(xiàn)新增的反吊膜鋼結(jié)構(gòu)重量較大，且該結(jié)構(gòu)是直接固定在水池中間的過道板上，而設(shè)計(jì)院在設(shè)計(jì)水池的時(shí)候，只考慮“走人”的載荷，經(jīng)設(shè)計(jì)院校核后，確認(rèn)確實(shí)沒有多少的余量。為此，筆者提出增加一根延長架的方式，將載荷有效轉(zhuǎn)移到水池的池壁。通過專家論證，池壁具有足夠的強(qiáng)度，能夠支撐新增反吊膜的重量。3）池體加蓋的處理。通過對池體及池上結(jié)構(gòu)的詳細(xì)測繪，筆者提出采用“隨動式”反吊膜加蓋的方案，可以有效利用現(xiàn)有的池上結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上增加一臺電機(jī)、一臺減速機(jī)，從而使隨動式反吊膜能夠與池上結(jié)構(gòu)有機(jī)結(jié)合。通過調(diào)試，這一方案不會影響原有池體運(yùn)行，且能夠提高除臭效果。

4 結(jié)論與建議

綜上所述，在污水處理廠存在大量的惡臭物質(zhì)，這些物質(zhì)會給人類的嗅覺器官帶來巨大的刺激，同時(shí)還會破壞周邊的生活環(huán)境，影響生活質(zhì)量。這些惡臭物質(zhì)不僅是各類細(xì)菌滋生的溫床，同時(shí)還會向周邊傳播疾病，對人類的嗅覺系統(tǒng)造成極大影響。隨著人們對于生活質(zhì)量和環(huán)境要求的日益增高，惡臭氣體也成為了一種極其嚴(yán)重的環(huán)境污染源，并且被列入世界七大公害之一（大氣的污染、水質(zhì)的污染、土壤的污染、噪聲的污染、振動以及地面下沉和惡臭）。因此，在污水處理廠加強(qiáng)對惡臭物質(zhì)的除臭處理， 是污水處理廠與人類社會構(gòu)建和諧關(guān)系的重要環(huán)節(jié)。

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