污水廠廢氣處理工藝的研究與選擇

賈舒捷

（山西晉環(huán)科源環(huán)境資源科技有限公司，山西 太原 030027）

0 引言

污水廠會(huì)排放出惡臭氣體，對(duì)于周圍居民生活區(qū)造成嚴(yán)重的影響。本著為公眾滿意，兼顧經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益需要對(duì)污水廠的廢氣進(jìn)行高效、低成本的處理。對(duì)于污水廠所排放的惡臭廢氣而言，當(dāng)前并無(wú)一種公開(kāi)且標(biāo)準(zhǔn)的評(píng)價(jià)方法，對(duì)應(yīng)缺乏標(biāo)準(zhǔn)的處理工藝，需要結(jié)合污水廠的實(shí)際情況開(kāi)展相關(guān)調(diào)研，設(shè)計(jì)最為理想的設(shè)計(jì)方案。經(jīng)研究污水廠所排放的惡臭氣體主要成分為氨、硫化氫和其他有機(jī)物，采用常規(guī)的生物方法進(jìn)行去除效率一般[1-2]。因此，本文結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)設(shè)計(jì)相應(yīng)的處理工藝。

1 污水廠廢氣研究

對(duì)于污水廠而言，污泥濃縮脫水間是產(chǎn)生惡臭廢氣的主要場(chǎng)所，在使污泥脫水的實(shí)際操作過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生大量的惡臭廢氣，在長(zhǎng)時(shí)間的缺氧狀態(tài)下，會(huì)產(chǎn)生硫酸鹽物質(zhì)。根據(jù)惡臭廢氣組分的不同可將其分為硫化氫、含氮化合物、烴類化合物和含氧有機(jī)物。在污水廠，其本身存在的厭氧環(huán)境、污水流速、水溫、硫酸鹽濃度、pH 等指標(biāo)均是影響硫酸鹽產(chǎn)生的因素。我國(guó)惡臭污染物廠界標(biāo)準(zhǔn)值分為一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)兩個(gè)等級(jí)[3]。

本文所研究污水廠處理工藝采用相對(duì)封閉的系統(tǒng)，為防止所產(chǎn)生的惡臭廢氣逸散到空氣中對(duì)環(huán)境造成污染的同時(shí)，對(duì)周圍生活居民的正常生活造成影響。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，該污水處理廠產(chǎn)生惡臭廢氣的主要構(gòu)筑物包括有格柵間、污水提升泵房、污泥區(qū)、沉砂池和預(yù)沉池等；上述區(qū)域所產(chǎn)生惡臭廢氣的主要成分為硫化氫和氨。

根據(jù)惡臭廢氣的組分的不同可將其分為重污染和輕污染兩類。其中，針對(duì)重污染需要為其采用重點(diǎn)的處理措施，要求除臭裝置的氣量大于30 000 m3/h；對(duì)于輕污染一般采用稀釋法進(jìn)行處理，對(duì)應(yīng)的處理氣量為65 000 m3/h。

本文重點(diǎn)對(duì)該污水廠的重污染的惡臭廢氣進(jìn)行處理。

2 處理工藝的研究與選擇

根據(jù)污水廠所排放惡臭廢氣的具體情況。經(jīng)分析，所排放處惡臭廢氣的主要成分為氨，其次為硫化氫，而且硫化氫也是產(chǎn)生惡臭氣味的關(guān)鍵[4]?？偟膩?lái)講，針對(duì)該污水廠惡臭廢氣的處理采用單一的工藝并未能夠達(dá)到預(yù)期的處理效果，需要采用聯(lián)合處理工藝對(duì)其進(jìn)行處理。通過(guò)化學(xué)吸收工藝、吸附工藝、催化燃燒處理、生物吸收法處理等方式對(duì)惡臭廢氣進(jìn)行逐一處理，對(duì)比其處理效果，最終得出針對(duì)該污水廠的聯(lián)合處理工藝。

2.1 化學(xué)吸收工藝參數(shù)的確定

吸收工藝可以分為物理吸收工藝和化學(xué)吸收工藝兩種。其中，對(duì)于大氣量、低濃度的惡臭廢氣僅采用物理吸收工藝很難達(dá)到預(yù)期的處理效果；因此，需要針對(duì)該污水廠所排放的惡臭廢氣設(shè)計(jì)相應(yīng)的化學(xué)吸收工藝。

化學(xué)吸收工藝即采用相應(yīng)的化學(xué)吸收劑使惡臭廢氣中的氣體組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而消除惡臭廢氣中的組分。經(jīng)研究，惡臭廢氣中的惡臭組分包括以氨和三甲胺為主的堿性成分，以硫化氫和硫醇為主的酸性成分，以甲硫醚、二甲二硫和乙醛為主的中性成分。根據(jù)化學(xué)吸收劑的原理，對(duì)應(yīng)不同的惡臭組分采取不同的吸收劑具體如表1 所示。

表1 惡臭廢氣不同惡臭組分對(duì)應(yīng)的吸收劑選型

針對(duì)化學(xué)吸收處理工藝，可采用填料塔、噴淋塔和板式塔等裝置實(shí)現(xiàn)其功能，采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便且壓力損失小的噴淋塔作為化學(xué)吸收裝置。對(duì)于噴淋塔而言，在實(shí)際操作過(guò)程中所噴射出來(lái)較小的液滴會(huì)被氣流夾帶上行，從而形成“霧”。因此，還需為噴淋塔配套除霧器。噴淋塔結(jié)構(gòu)的化學(xué)吸收裝置結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 化學(xué)吸收裝置結(jié)構(gòu)示意圖

針對(duì)該污水廠惡臭廢氣的處理要求，將上述化學(xué)吸收裝置的空塔速度設(shè)定為0.2～1 m/s；將液氣比設(shè)置為0.1～1 L/m3。

2.2 吸附工藝參數(shù)的確定

經(jīng)化學(xué)吸收工藝對(duì)惡臭廢氣進(jìn)行處理后廢氣組分為硫化氫和有機(jī)組分等，其濃度較低。針對(duì)低濃度的惡臭廢氣而言，從原理上采取吸附法的處理效果最佳。同樣，對(duì)于吸附工藝也可分為化學(xué)吸附和物理吸附兩種，綜合比對(duì)兩種吸附工藝的特點(diǎn)，針對(duì)經(jīng)化學(xué)吸收工藝處理后的惡臭廢氣首先采用化學(xué)吸附工藝進(jìn)行處理，而后采用物理吸附工藝進(jìn)行強(qiáng)化處理[5]。

為保證最終的吸附效果，采用吸附能力較強(qiáng)的吸附劑進(jìn)行處理；工業(yè)實(shí)踐表明，常見(jiàn)的吸附劑包括有硅膠類吸附劑、沸石分子篩類吸附劑、氧化鋁類吸附劑、活性類吸附劑。綜合對(duì)比上述四種吸附劑的特點(diǎn)，本項(xiàng)目采用活性炭類吸附劑對(duì)硫化氫和有機(jī)組分進(jìn)行吸附處理，具體型號(hào)為聚丙烯腈基活性碳纖維，其性能參數(shù)如表2 所示。

表2 聚丙烯腈基活性碳纖維吸附劑性能參數(shù)

采用聚丙烯腈基活性碳纖維吸附劑，對(duì)應(yīng)可采用的吸附裝置分為固定式、移動(dòng)式、回轉(zhuǎn)式三種；經(jīng)對(duì)比，本項(xiàng)目采用回轉(zhuǎn)式活性碳纖維吸附裝置，其工作原理如圖2 所示。

圖2 回轉(zhuǎn)式活性碳纖維吸附裝置工作原理示意圖

經(jīng)理論計(jì)算，根據(jù)本項(xiàng)目的惡臭廢氣的處理要求和回轉(zhuǎn)式活性碳纖維吸附裝置的工作原理將吸附床層的厚度設(shè)置為350 mm。

3 廢氣處理效果評(píng)估

通過(guò)上述研究可知，本項(xiàng)目采用化學(xué)吸收法和以聚丙烯腈基活性碳纖維吸附劑為核心的吸附工藝對(duì)污水廠的廢氣進(jìn)行處理，處理效果如下：

1）經(jīng)化學(xué)吸收工藝對(duì)污水廠的廢氣進(jìn)行處理后，廢氣中氨的去除率可達(dá)90%，硫化氫的去除率可達(dá)20%；

2）上述處理工藝實(shí)施后，經(jīng)吸附工藝對(duì)廢氣進(jìn)行處理后，硫化氫去除率為99.5%。

4 結(jié)論

針對(duì)污水廠所排放出惡臭氣體對(duì)環(huán)境造成污染的同時(shí)還會(huì)對(duì)周圍生活區(qū)造成影響的情況。由于污水廠惡臭廢氣的組分存在較大的差異，采取單一的處理工藝并不能夠達(dá)到預(yù)期的處理效果。本項(xiàng)目采用化學(xué)吸收工藝和吸附工藝對(duì)廢氣進(jìn)行處理?？偨Y(jié)如下：

1）針對(duì)本項(xiàng)目污水廠惡臭氣體的處理要求，對(duì)應(yīng)化學(xué)吸收工藝的參數(shù)為空塔速度設(shè)定為0.2～1 m/s，將液氣比設(shè)置為0.1～1 L/m3。廢氣中氨的去除率可達(dá)90%，硫化氫的去除率可達(dá)20%。

2）在上述化學(xué)吸收處理后，采用回轉(zhuǎn)式吸附裝置并配套聚丙烯腈基活性碳纖維吸附劑為核心進(jìn)行吸附處理，對(duì)應(yīng)床層厚度為350 mm，床層面積為4.17 m2，空塔速度為0.3 m/s；硫化氫去除率為99.5%。