隨著對污水廠周邊環境要求的提高，污水廠除臭處理已成為業界關注的焦點。本文介紹了污水處理廠惡臭物質的成分、來源及生物除臭的原理，并以某污水處理廠除臭工程為例，介紹了生物過濾除臭工藝氣體收集、處理系統。 近年來，生物脫臭技術(尤其是生物過濾除臭技術)以其工藝相對成熟、基建費用低、操作維護簡單、污染物凈化徹底且處理效果好等特點而在實際應用中逐漸推廣，已成功應用于治理污水廠、公共區域的惡臭以及對VOC和有毒氣體排放物的去除，已成為城市污水處理中臭氣處理的主流工藝。 各種除臭工藝比較 圖片 污水廠臭氣成分及來源 污水處理廠的臭氣成分分為三類： ①含硫化合物，如H2S、硫醇、硫醚類； ②含氮化合物，如氨、胺類、酰胺、吲哚等； ③含氧有機物，如醇、酚、醛、酮、有機酸等。 其中H2S、NH3，是臭味的主要組成成分。經德國工程師協會調查，各處理工段產生的臭氣與氣味值如表1所示。 表1 臭氣來源及氣味值 處理工段 氣味值 波動范圍 進水井 45 28-80 格柵井、泵站集水池 85 32-136 沉砂池 60 30-90 一般附和曝氣池 50 21-101 延時曝氣法曝氣池 30 10-43 二沉池 30 12-50 二沉池污泥提升泵站 45 26-82 污泥存放 200 30-800 消化污泥存放 80 35-240 機械污泥脫水間 400 50-770 污泥脫水濾液 3300-95500 7100（濃縮池內側） 在采用二級生物處理工藝的污水處理廠中，一般包括粗格柵、提升泵站、細格柵及沉砂池、生物反應池、二沉池、消毒池等構筑物，其產生的污泥一般在廠區內貯存、濃縮、脫水，有的還要進行消化穩定處理。 從表1可以看出，污水前處理部分(格柵井、提升泵房集水池及沉砂池)和生物反應池中的厭氧段和污泥處理部分(貯泥池、脫水問等)是除臭的重點。 生物過濾除臭原理 Ottengraf等提出了生物膜理論，并建立了模型來描述低濃度有機廢氣的凈化過程。孫石等較早地在國內介紹了Ottengraf模型，并認為惡臭氣體在生物濾池中的吸附凈化一般要經歷以下幾個步驟： ①廢氣中的有機污染物首先同水接觸并溶解(或混合)于水中，即由氣膜擴散進入液膜； ②溶解(或混合)于液膜中的有機污染物在濃度差的推動下進一步擴散到生物膜內，進而被其中的微生物捕獲并吸收； ③進入微生物體內的有機污染物在其自身的代謝過程中作為能源和營養物質被分解，最終轉化為無害的化合物。 在凈化過程中，總吸收速率主要取決于氣、液兩相中的有機污染物擴散速率(氣膜擴散、液膜擴散)和生化反應速率。 生物過濾除臭設計 以某污水處理廠一期生化池加蓋除臭工程為例，介紹污水處理廠惡臭氣體的生物過濾工藝設計。該污水處理廠一期設計規模為20×104m3／d，采用改良A2／O工藝。 1惡臭物質濃度及排放標準 ①主要惡臭物質濃度設計值 H2S濃度為0．75～1．50 mg/m3，NH3濃度為0．50～2．83 mg/m。，臭氣濃度(氣味值)為250～4 000。H2S原始設計濃度為1．50 mg/m3，NH3原始設計濃度為2．83 mg/m3。 ②除臭排放標準 由于該污水廠位于城市商業、交通、居民混合區，屬環境空氣質量功能二類區，根據《環境空氣質量標準》(GB 3095—1996)的規定，其環境空氣質量執行二級標準。 臭氣處理后排放根據《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918—2002)、《惡臭污染物排放標準》(GB 14554—93)、《工作場所有害因素職業接觸限值》(GBZ 2．1—2007)的要求，按照從嚴的原則確定除臭排放標準如下：H2S≤0．06 mg／m3，NH3≤1．50 mg／m3，CH4≤1 mg/m3，甲硫醇≤0．007 mg/m3．甲硫醚≤0．07 mg／m。，二甲二硫≤0．06 mg／m3．臭氣濃度(氣味值)≤20。 2惡臭收集與輸送 加蓋設計 除臭工藝的第一個重點是建立臭氣收集系統，理想的臭氣收集系統是對臭氣污染源在最小的范圍內進行封閉和直接收集。為了減少臭氣對周圍環境的影響，設計中對產生臭氣的改良A2／O生物處理池等構筑物采取了加蓋封閉措施。具體做法是在構筑物水面上加一個高度≤1 m的蓋，將污水水面罩住。 加蓋材料有多種，在綜合考慮投資、耐腐蝕性、可靠性和美觀性的基礎上，加蓋材料采用進口玻璃鋼。 風量計算 污水廠臭氣量的計算基本上有下列幾種方法：①根據水面積確定臭氣量；②對構筑物整體加蓋，根據臭氣空間容積確定脫臭氣量；③對水池局部加蓋，根據開口面積和風速確定脫臭氣量；④根據設備臺數確定脫臭氣量。 本工程的風量根據臭氣空問容積和換氣次數確定，換氣次數根據室內是否進人確定取值范圍：不進人或一般不進人的地方，換氣次數約為2～3次／h：有人進入，但工作時間不長的，換氣次數約為2～3-5次／h；有人長時間工作的空間，換氣次數為4～8次／h。 本設計根據臭氣空間，按換氣次數為2次／h再疊加曝氣量確定臭氣量。該污水廠A2／O生化池加蓋后臭氣空間為17 500 m3，曝氣量為35 000 m3／h．則生化池處理氣量按70 000 m3／h來考慮。 3生物過濾除臭設計 生物除臭濾池由臭氣收集系統、加濕系統、生物填料系統、原水輸送、濾液排放等幾部分構成。 設計參數的確定 為了保證設備的正常運行和對惡臭物質的高效去除率，工藝參數的選擇和確定是極為重要的。 一般生物除臭濾池的主要設計參數如表2所示。 參數 設計運行范圍 參數 設計運行范圍 風管風速m/s ≤12 表面負荷m3/m2h 50-200 停留時間s 15-100 有機負荷 10-160 壓力損失pa 70-120 臭氣濕度% ≥90 填料高度m 0.5-1.5 臭氣去除率% 95-99 溫度℃ 10-35 pH值 6-9 根據污水處理廠生化池臭氣量及臭氣處理設施的建設情況，本工程設置2套生物濾池除臭裝置，每套處理臭氣能力為35 000 m3／h。具體設計參數如下： 生物濾池高度為2．5 m；濾池表面負荷為176．8m3／(m。．h)；停留時間為50．9 s；填料高度為0．8m；生物濾池尺寸為18．0 m×11．0 m×2．5 m；風機Q=20 000 m3／h，H=2 kPa，N=15 kW，2臺。 填料選擇 生物濾池的最主要組成部分是填料，微生物在惡臭氣體處理實際工程中應用效果的優劣，與所用填料有密切關系，不同的填料具有不同的特性，適用于不同的場合。目前，廢氣生物處理的填料主要為有機和無機兩大類。無機填料主要有沙子、碳酸鹽類、各種玻璃材料、沸石類、陶瓷、活性炭等，有機填料多為土壤、堆肥、碎木屑、樹皮、樹葉、聚丙烯小球、塑料環等。 若選擇填料不合理，則不僅不能達到既定的使用目標，甚至可使整個生物處理過程失敗，會導致不必要的損失。選擇填料有以下要求：①應具有一定的結構強度及耐腐蝕性；②具有較大的比表面積，可給微生物提供充分的附著及與污染氣體接觸的面積；③應具有較好的表面性質，要有親水性，便于微生物和水附著；④應具有足夠的孔隙率供微生物生長，確保供氧充足；⑤無毒，化學性質穩定。 本工程選用聚丙烯鮑爾環作為微生物附著生長的填料，規格為ф25 mm×25 mm×1．2 mm，堆疊高度在800 mm左右。這種填料具有機械強度高、密度小、比表面積大(>175 m2／m3)、孔隙率高、透氣性好、壓力損失小、沒有異味、耐腐蝕等優點，而且填料環上衰老的微生物膜易脫落，微生物更新速度快；填料環的內表面容易被液體潤濕，保水性強，便于控制濕度和減少噴淋水的用量。