污水和固廢處理行業(yè)臭氣治理技術(shù)應(yīng)用分析

張嘉迪(浙江同源環(huán)?？萍加邢薰?，浙江 舟山 316021)

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民物質(zhì)生活水平逐步提升，在一定程度增加了固體廢物(或稱固態(tài)垃圾)的產(chǎn)生量。為維持城市生態(tài)，貫徹落實(shí)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，我國(guó)各大城市開(kāi)展垃圾分類活動(dòng)取得顯著成效。再次基礎(chǔ)上，更需對(duì)固廢進(jìn)行科學(xué)處理。此外，部分固廢的不正當(dāng)處理污染了水環(huán)境，為實(shí)現(xiàn)城市環(huán)保建設(shè)目標(biāo)，需同時(shí)做好污水處理和固廢處理工作。固廢與污水容易引發(fā)臭氣，臭氣濃度超標(biāo)排放容易造成大氣污染，因此，在固廢與污水處理工作中，必須重視臭氣治理工作。

1 臭氣產(chǎn)生機(jī)理及排放標(biāo)準(zhǔn)

1.1 產(chǎn)生原因

污水處理與固體廢物處理行業(yè)中，臭氣的產(chǎn)生原因如下：(1)遠(yuǎn)距離運(yùn)輸。固廢與污水處理時(shí)的遠(yuǎn)距離運(yùn)輸導(dǎo)致二甲硫醚、硫化氫等氣體不斷散發(fā)，繼而出現(xiàn)臭氣污染現(xiàn)象。除此之外，污水具有流動(dòng)性，污水處理時(shí)的流動(dòng)將提升臭氣散發(fā)速度，同樣可產(chǎn)生臭氣污染隱患；(2)曝氣時(shí)間不當(dāng)。好氧處理模式為污水處理時(shí)常運(yùn)用的技術(shù)手段，若處理時(shí)曝氣時(shí)間控制不當(dāng)則會(huì)引發(fā)厭氧現(xiàn)象，繼而產(chǎn)生臭氣；(3)不恰當(dāng)處理。固廢長(zhǎng)期處理并未技術(shù)處理將會(huì)有臭氣產(chǎn)生，此外，采用焚燒法及垃圾填埋法處理固廢時(shí)，將會(huì)有臭氣持續(xù)化產(chǎn)生。

1.2 產(chǎn)生機(jī)理

氧氣為大氣主要成分，空氣中氧氣充足，固體廢物與污水垃圾長(zhǎng)期暴露在空氣下，在好氧細(xì)菌影響下將會(huì)形成氨氣等刺激性氣體，若受到封閉環(huán)境影響而氧氣不足，厭氧細(xì)菌將會(huì)形成分解反應(yīng)，將固體廢物與污水中的有機(jī)物成分分解為甲烷、氧化氫、二氧化硫等氧化物，上述氣體均具有刺激性氣味，若長(zhǎng)期處于臭氣環(huán)境下，將會(huì)對(duì)人體造成危害[1]，如圖1所示。為固廢與污水產(chǎn)生臭氣的機(jī)理。

圖1 臭氣產(chǎn)生原理

1.3 主要臭氣類型及特點(diǎn)

GB 14554—93 《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中指出，危害環(huán)境的刺激性氣體為臭氣，在日常生活中，污水處理廠、垃圾中轉(zhuǎn)站、地下排水系統(tǒng)普遍存在臭氣。此外，農(nóng)村區(qū)域焚燒秸稈、噴灑農(nóng)藥等行為同樣可引發(fā)臭氣。以成分差異為依據(jù)，可將臭氣劃分為含氮臭氣、含氧臭氣、部分鹵代烴、烴類化合物臭氣與含硫臭氣。主要臭氣的有胺類、二胺、氨、硫化氫、糞臭素、硫醇等，具體如表1所示[2]。

表1 主要臭氣類型

在臭氣治理時(shí)，應(yīng)根據(jù)臭氣場(chǎng)景確定主要臭氣類型，繼而合理選擇治理技術(shù)，以此方可保障臭氣治理效果。污水處理采用不同工藝將形成不同類型臭氣，硫化氫、氨氣、甲硫醇、乙硫醇等是污水處理廠臭氣主要來(lái)源，但格柵井、曝氣池、儲(chǔ)泥池、污泥濃縮池等不同部位產(chǎn)生的臭氣濃度存在差異，在除臭時(shí)，應(yīng)根據(jù)臭氣濃度及具體類型選擇除臭技術(shù)。

1.4 臭氣排放標(biāo)準(zhǔn)

為促進(jìn)現(xiàn)代城市建設(shè)，做好臭氣治理工作，GB 18918—2002《 城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中明確指出了臭氣排放標(biāo)準(zhǔn)，其將臭氣排放標(biāo)準(zhǔn)劃分為一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)，不同等級(jí)給出了不同的濃度允許標(biāo)準(zhǔn)，具體如表2所示。

表2 臭氣排放標(biāo)準(zhǔn)

2 臭氣治理技術(shù)分析

2.1 活性炭除臭技術(shù)

于隔絕空氣情況下加熱木材、果殼等有機(jī)原料，減少非碳成分，并與氣體反應(yīng)形成微孔發(fā)達(dá)結(jié)構(gòu)，這就是活性炭的生產(chǎn)過(guò)程，通過(guò)利用其發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)、較強(qiáng)的特異性吸附能力和豐富的表面化學(xué)基團(tuán)，能夠有效治理臭氣，吸附原理為：

式中：θ為覆蓋度；p為氣相分壓；b為吸附與脫附的速度比；α為吸附量。

一般情況下，其表面積在1 000～1 500 m2/g范圍內(nèi)，由于孔隙眾多，所以吸附效果也相對(duì)理想[3]。從當(dāng)前活性炭技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀來(lái)看，粒狀和蜂窩狀是活性炭的兩大類型，新品種主要是活性炭納米管、碳分子篩等。在部分活性炭中，氫元素和氧元素通過(guò)反應(yīng)形成氧化物，該物質(zhì)具有化學(xué)吸附能力和選擇性。相較于其他臭氣治理技術(shù)，活性炭技術(shù)整體使用方法與流程簡(jiǎn)單，主要應(yīng)用于濃度較低的臭氣處理場(chǎng)景，但是新活性炭技術(shù)化學(xué)反應(yīng)能力較強(qiáng)，主要應(yīng)用于除臭系統(tǒng)精處理環(huán)節(jié)。

2.2 生物除臭技術(shù)

生物除臭技術(shù)利用微生物生理代謝的方式轉(zhuǎn)化處理臭味物質(zhì)，分解去除目標(biāo)污染物，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)臭氣治理，該技術(shù)早在20世紀(jì)就被廣泛應(yīng)用于臭氣治理工作。該技術(shù)治理臭氣時(shí)主要收集混合狀態(tài)的有毒有害有惡臭氣味的廢氣，將其導(dǎo)入治理系統(tǒng)后利用生物膜對(duì)廢氣污染物進(jìn)行凈化與降解，生物膜是指在生物填料上生長(zhǎng)的高效微生物菌株。

2.3 植物液除臭技術(shù)

所謂植物液除臭技術(shù)，主要是利用植物汁液對(duì)臭氣進(jìn)行治理，一般情況下需要經(jīng)歷稀釋和霧化兩個(gè)環(huán)節(jié)，最終以40 μm粒徑的霧氣狀態(tài)進(jìn)行處理。技術(shù)實(shí)際開(kāi)展過(guò)程中，將臭氣導(dǎo)入處理裝置中使其與霧氣狀態(tài)的植物汁液進(jìn)行充分接觸，通過(guò)氧化、合成等一系列反應(yīng)溶解臭氣分子，最終得到無(wú)毒無(wú)害物質(zhì)。雖然主要使用天然植物汁液，但是植物的不同其后續(xù)的反應(yīng)形態(tài)也存在差異，所以，實(shí)際處理過(guò)程中要根據(jù)所需反應(yīng)科學(xué)選擇植物汁液，比如聚合反應(yīng)、中和反應(yīng)等，保證臭氣治理效果。

2.4 離子除臭技術(shù)

離子除臭技術(shù)以高能離子凈化裝置為技術(shù)核心，該設(shè)備可以有效對(duì)臭氣中的顆粒物和細(xì)菌等有害物質(zhì)進(jìn)行處理，主要用于室內(nèi)。該技術(shù)的作用過(guò)程為發(fā)射正負(fù)離子，使其與空氣VOC產(chǎn)生反應(yīng)，以此對(duì)有害物質(zhì)進(jìn)行分解。該設(shè)備技術(shù)對(duì)氨、硫化氫也具有分解作用，當(dāng)空氣中的可吸入粒子與離子發(fā)生碰撞反應(yīng)后，則會(huì)在聚合作用下產(chǎn)生顆粒，進(jìn)而下沉；當(dāng)室內(nèi)臭氣因子與離子發(fā)生反應(yīng)后，則可以有效凈化屋內(nèi)空氣。

此外，該設(shè)備發(fā)射的離子還可以通過(guò)擾亂空氣環(huán)境的方式將空氣中的細(xì)菌含量降低，以此優(yōu)化空氣環(huán)境。相較于其他臭氣治理技術(shù)，離子除臭技術(shù)不與臭氣中的污染物進(jìn)行直接接觸，安全性相對(duì)較高。

2.5 低溫等離子除臭技術(shù)

該技術(shù)及化學(xué)、物理、環(huán)境科學(xué)、生物學(xué)等多學(xué)科為一體，屬于綜合性技術(shù)手段，低溫等離子技術(shù)應(yīng)用時(shí)將發(fā)生化學(xué)反應(yīng)、物理效應(yīng)與生物效應(yīng)，從不同學(xué)科角度對(duì)臭氣污染物成分進(jìn)行處理，效果顯著，此外，低溫等離子技術(shù)還具有無(wú)二次污染、能耗低等優(yōu)勢(shì)。對(duì)低溫等離子技術(shù)治理臭氣時(shí)的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程進(jìn)行梳理，具體包括以下反應(yīng)：(1)電子在電場(chǎng)作用下形成高能電子；(2)污染物成分與高能電子反應(yīng)生成活性基團(tuán)(受激原子、游離基團(tuán)、受激基團(tuán))；(3)活性基團(tuán)與氧氣反應(yīng)獲得熱能及無(wú)害生成物；(4)活性基團(tuán)與活性基團(tuán)反應(yīng)獲得熱能及無(wú)害生成物。由此可見(jiàn)，低溫等離子技術(shù)環(huán)保效益較好，無(wú)二次污染物產(chǎn)生，在生態(tài)環(huán)保的產(chǎn)業(yè)發(fā)展中，低溫等離子技術(shù)將發(fā)揮出良好作用。

2.6 UV光解催化除臭技術(shù)

污水處理廠、固廢處理中心等產(chǎn)業(yè)所形成的臭氣具有一定差異，臭氣種類繁多，在不完全統(tǒng)計(jì)下，現(xiàn)有4 000余種臭氣能夠嗅覺(jué)感知，其中的硫化氫、聚氯乙烯、氨、二噁英等成分將會(huì)污染空氣，若濃度過(guò)大甚至?xí)：θ藱C(jī)健康。UV光解催化技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景廣泛，能夠?qū)α蚧瘹?、硫醇、氨氣等臭氣進(jìn)行凈化，且脫臭效率為90%以上，臭氣治理效果較好[4]。此外，UV光解催化技術(shù)能夠徹底分解臭氣內(nèi)的有害成分，且分解后無(wú)污染物產(chǎn)出，杜絕了二次污染，并可實(shí)現(xiàn)快速消毒殺菌。

2.7 生物除臭反應(yīng)器應(yīng)用

污水處理與固廢處理行業(yè)在發(fā)展中，可應(yīng)用生物除臭反應(yīng)器，借助物理、化學(xué)、生物等不同學(xué)科原理改變臭氣結(jié)構(gòu)，以此完成臭氣治理。生物除臭反應(yīng)器以生物除臭技術(shù)為基礎(chǔ)，在生物除臭反應(yīng)其器內(nèi)的生物濾池進(jìn)行微生物膜培養(yǎng)，以此去除臭氣中的有害因子，并可保護(hù)環(huán)境，杜絕了二次污染[5]。生物除臭反應(yīng)器能夠?qū)σ后w、氣體、固體所產(chǎn)生的臭氣進(jìn)行凈化去除，有害有毒的臭氣進(jìn)入生物除臭反應(yīng)器后，通過(guò)導(dǎo)管逐漸進(jìn)入生物除臭反應(yīng)器內(nèi)部，在生物膜作用下能夠凈化降解污染物質(zhì)，而生物膜的生長(zhǎng)養(yǎng)料為污染物，在生物膜生長(zhǎng)繁衍期間將臭氣轉(zhuǎn)化無(wú)害有機(jī)物，繼而實(shí)現(xiàn)高效穩(wěn)定的臭氣治理。

3 除臭實(shí)例分析

以某污水處理廠為例，由于該廠水質(zhì)條件較差，臭氣質(zhì)量濃度較高，最高可達(dá)20 000。為有效治理臭氣，將其控制在排放標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)，根據(jù)上文技術(shù)特點(diǎn)，選取了活性炭技術(shù)與生物除臭技術(shù)，將兩種技術(shù)組合，形成活性碳纖維吸附和生物除臭綜合式治理工藝，旨在整合兩種技術(shù)，確保污水處理廠能夠達(dá)標(biāo)排放。對(duì)該污水處理臭氣成分進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)其臭氣組成主要為三甲氨、氨氣、甲硫醚/醇、苯乙烯，生化池臭氣濃度相對(duì)較低，而污泥處理臭氣濃度較高。因此，先使用化學(xué)洗滌工藝去除臭氣中的酸性成分，借助旋風(fēng)分離裝置收集相關(guān)氣體，并將滴液與膠粒分離，之后將臭氣導(dǎo)入生物除臭設(shè)備裝置，在生物降解后為進(jìn)一步提高臭氣治理效果，利用臭氣精處理系統(tǒng)對(duì)其再次處理。其中，活性碳纖維吸附技術(shù)是精處理系統(tǒng)的主要核心，通過(guò)該系統(tǒng)可以有效吸附前段處理剩余的惡臭物質(zhì)，保證最終氣體可以達(dá)到國(guó)家相關(guān)部門(mén)要求的臭氣排放標(biāo)準(zhǔn)。

實(shí)踐證明，通過(guò)這一綜合式臭氣治理工藝，生物除臭能夠?qū)⒊魵赓|(zhì)量濃度控制在500以下，活性炭吸附處理可以將臭氣濃度質(zhì)量控制在100以下，使保證污水處理廠可以達(dá)標(biāo)排放。由此可見(jiàn)，相較于單一的臭氣處理技術(shù)，綜合式治理工藝的臭氣處理效果更為理想，因此，要根據(jù)臭氣處理要求、場(chǎng)所等要素靈活使用多種臭氣治理手段，進(jìn)而在無(wú)污染的情況下實(shí)現(xiàn)理想臭氣治理效果。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，污水與固廢處理行業(yè)工作過(guò)程中必須重視臭氣治理工作，從活性炭技術(shù)、生物除臭技術(shù)、植物液除臭技術(shù)、離子除臭技術(shù)等常見(jiàn)技術(shù)合理選擇，案例中為保障臭氣治理效果，將生物除臭技術(shù)與活性炭技術(shù)聯(lián)合使用，除臭效果顯著。在污水與固廢處理行業(yè)發(fā)展期間，應(yīng)注意做好技術(shù)更新迭代，以此確保臭氣治理效益。