王 濤，李華平

（1.機(jī)械科學(xué)研究總院環(huán)保技術(shù)與裝備研究所，北京 100044；2.機(jī)科發(fā)展科技股份有限公司，北京 100044；3.中交第三航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司，上海 200032）

污水處理行業(yè)惡臭污染防治技術(shù)路線

王 濤1、2，李華平3

（1.機(jī)械科學(xué)研究總院環(huán)保技術(shù)與裝備研究所，北京 100044；2.機(jī)科發(fā)展科技股份有限公司，北京 100044；3.中交第三航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司，上海 200032）

污水處理和污泥處理處置項(xiàng)目的惡臭污染問(wèn)題日趨嚴(yán)重，給出解決問(wèn)題的技術(shù)路線顯得十分迫切。惡臭污染防治在技術(shù)層面上包括三個(gè)方面：隔離稀釋、主動(dòng)防控和被動(dòng)阻控，隔離稀釋可作為技術(shù)手段完善前的階段性措施，主動(dòng)控制是所有臭氣控制手段中最為經(jīng)濟(jì)有效的方式，被動(dòng)阻控作為改造現(xiàn)有項(xiàng)目的臭氣防治方式。應(yīng)針對(duì)設(shè)計(jì)目的，在系統(tǒng)集中度、氣量計(jì)算、技術(shù)選擇等方面，合理選擇封閉系統(tǒng)，優(yōu)化收集系統(tǒng)，合理選擇終端處理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)技術(shù)方案的可靠性、高效性和經(jīng)濟(jì)性。

污水處理；污泥處理處置；惡臭污染防治；技術(shù)路線

前言

惡臭污染是世界七大環(huán)境公害之一，已受到世界各國(guó)的廣泛重視。日本是最早為惡臭防治立法的國(guó)家，早在1971年就頒布了《惡臭防止法》（1995年修訂），并且與地方法規(guī)、測(cè)試方法、質(zhì)量控制程序等共同構(gòu)建起惡臭控制法規(guī)體系；美國(guó)是最早致力于惡臭控制標(biāo)準(zhǔn)研究的國(guó)家，建立了以州標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)的完善標(biāo)準(zhǔn)體系；韓國(guó)政府于2002年7月在《大氣和環(huán)境保護(hù)法》之外頒布了《惡臭防止法》；歐盟也在2003年4月針對(duì)惡臭污染頒布了ENl3725：2003標(biāo)準(zhǔn)，替代此前各國(guó)施行的國(guó)家環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)對(duì)惡臭污染的研究起步較晚，目前主要的法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)是《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GBl4554-93），尚未出臺(tái)相關(guān)技術(shù)規(guī)范、指南等支撐文件，完整、可操作的政策法規(guī)體系也尚待完善。

隨著污水處理行業(yè)（含污泥處理處置）的不斷發(fā)展，行業(yè)內(nèi)與惡臭污染相關(guān)的環(huán)境投訴甚至環(huán)保事件也在各地不斷出現(xiàn)。在此情況下，污水處理行業(yè)在技術(shù)層面上先行探索惡臭污染問(wèn)題總體解決思路，作為進(jìn)一步完善我國(guó)惡臭污染防治政策法規(guī)體系的基礎(chǔ)，顯得尤為迫切。

惡臭污染防治在技術(shù)層面上包括三個(gè)方面：隔離稀釋、主動(dòng)防控和被動(dòng)阻控。

1 惡臭污染防治之隔離稀釋

隔離稀釋指通過(guò)設(shè)置防護(hù)距離以及人為提高排放點(diǎn)高度等方法，利用大氣的稀釋作用，降低防護(hù)距離外臭氣的測(cè)量濃度，達(dá)到感官可接受的條件。

衛(wèi)生防護(hù)距離的確定一般根據(jù)惡臭污染物的濃度預(yù)測(cè)，參照《制定地方大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)方法》（GB/T13201-91）計(jì)算衛(wèi)生防護(hù)距離，然后根據(jù)周圍環(huán)境敏感點(diǎn)的情況，以及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，最終確定衛(wèi)生防護(hù)距離。

衛(wèi)生防護(hù)距離計(jì)算公式如下：

式中：Cm— 標(biāo)準(zhǔn)濃度限值，mg/m3；

L — 工業(yè)企業(yè)所需衛(wèi)生防護(hù)距離，m；

r — 有害氣體無(wú)組織排放源所產(chǎn)生單元的等效半徑，m；

A、B、C、D — 衛(wèi)生防護(hù)距離計(jì)算系數(shù)，無(wú)因次；

Qc—工業(yè)企業(yè)有害氣體無(wú)組織排放量可以達(dá)到的控制水平，kg/h。

2 惡臭污染防治之主動(dòng)防控

主動(dòng)防控指調(diào)整和優(yōu)化主工藝設(shè)計(jì)和運(yùn)行參數(shù)，抑制臭氣產(chǎn)生的條件，從而減少臭氣的產(chǎn)生量或降低臭氣濃度。主動(dòng)控制最重要的是分析臭氣的成分及產(chǎn)生原因，以采取有針對(duì)性的應(yīng)對(duì)措施。

對(duì)于污水處理行業(yè)，臭氣成分主要包括NH3、H2S、VOC等。其中NH3的產(chǎn)生主要是好氧生化處理過(guò)程C/N過(guò)低造成的，提高進(jìn)水BOD指標(biāo)、適當(dāng)投加碳源物質(zhì)可以有效減少NH3的排放。H2S的產(chǎn)生主要來(lái)源于厭氧過(guò)程，減少不可控厭氧現(xiàn)象的發(fā)生可以有效減少H2S的排放。VOC成分復(fù)雜，是甲硫醇、硫醚等可揮發(fā)性有機(jī)物的混合物，降低處理過(guò)程的系統(tǒng)負(fù)荷可以減少VOC排放。

惡臭污染主動(dòng)防控在主工藝技術(shù)選擇上應(yīng)注意以下問(wèn)題：

（1）對(duì)于進(jìn)水預(yù)測(cè)濃度變動(dòng)較大的新建項(xiàng)目，首先選擇可沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)的低污泥負(fù)荷處理工藝；在條件限制必須采用高污泥負(fù)荷工藝時(shí)，應(yīng)同時(shí)考慮構(gòu)筑物封閉的問(wèn)題。

（2）充分考慮進(jìn)水C/N對(duì)于項(xiàng)目主工藝和臭氣排放的影響，對(duì)于有條件分流進(jìn)廠的多水源項(xiàng)目，應(yīng)對(duì)于混合均質(zhì)處理和分質(zhì)處理技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行綜合比選，以期實(shí)現(xiàn)污水達(dá)標(biāo)排放和臭氣減量的雙重目的。

（3）生化處理過(guò)程嚴(yán)格控制構(gòu)筑物中溶解氧濃度值及分布情況，氣源應(yīng)留有余量，曝氣設(shè)備應(yīng)可靠并且易檢修，“帶病運(yùn)行”往往是H2S產(chǎn)生的根源。

（4）新建進(jìn)水泵房、格柵間應(yīng)直接考慮封閉除臭。

（5）污泥貯存、脫水系統(tǒng)是臭氣的重要源頭，污水處理廠污泥貯存應(yīng)采用帶蓋貯池或封閉料倉(cāng)形式，完善后續(xù)脫水污泥無(wú)害化處理系統(tǒng)，以便將廠內(nèi)停留時(shí)間嚴(yán)格限定在一定范圍內(nèi)。

（6）污泥無(wú)害化處理系統(tǒng)工藝選擇應(yīng)充分考慮除臭系統(tǒng)，尤其是經(jīng)濟(jì)性：盡量壓縮處理設(shè)施自由空間可以減少通風(fēng)量，提高系統(tǒng)效率，減低運(yùn)行成本。

3 惡臭污染防治之被動(dòng)阻控

被動(dòng)阻控指對(duì)主動(dòng)防控后仍必須排放的惡臭物質(zhì)與大氣進(jìn)行阻斷隔離，并集中處理后達(dá)標(biāo)排放的被動(dòng)惡臭污染防治措施。被動(dòng)阻控主要由封閉系統(tǒng)、收集系統(tǒng)和終端處理系統(tǒng)三個(gè)部分組成。

3.1 封閉系統(tǒng)

污水處理廠的封閉系統(tǒng)主要是對(duì)于各種池體進(jìn)行加蓋處理，結(jié)構(gòu)形式主要包括：混凝土結(jié)構(gòu)形式、玻璃鋼結(jié)構(gòu)形式、張拉膜結(jié)構(gòu)形式等，三種結(jié)構(gòu)形式的適用條件見(jiàn)下表。

三種結(jié)構(gòu)形式的適用條件表

從上表可知：混凝土結(jié)構(gòu)形式適用于原始設(shè)計(jì)考慮加蓋封閉的情況，或者結(jié)構(gòu)頂部需要利用的情況；玻璃鋼結(jié)構(gòu)形式適用于小跨度構(gòu)筑物改造加蓋或可移動(dòng)開啟加蓋的封閉系統(tǒng)；張拉膜結(jié)構(gòu)形式適用于大跨度構(gòu)筑物改造加蓋的封閉系統(tǒng)。

3.2 收集系統(tǒng)

收集系統(tǒng)是在封閉系統(tǒng)選定后，根據(jù)封閉系統(tǒng)情況合理劃分收集處理區(qū)域，確定各區(qū)域氣量，選擇管道材質(zhì)，計(jì)算管徑，根據(jù)氣量和沿程阻力損失確定風(fēng)機(jī)選型。收集系統(tǒng)是臭氣被動(dòng)阻控系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其計(jì)算結(jié)果，特別是氣量計(jì)算結(jié)果反映了除臭項(xiàng)目的規(guī)模，直接決定了后續(xù)終端處理系統(tǒng)的投資和整個(gè)除臭系統(tǒng)的運(yùn)行成本。

目前除臭系統(tǒng)的氣量計(jì)算多采用封閉空間自由空域與換氣次數(shù)的乘積。對(duì)于人工操作空間（如污泥脫水車間等）可以采用上述方法估算；但對(duì)于無(wú)人工操作空間，尤其是有曝氣系統(tǒng)的封閉空間采用上述方法誤差較大，應(yīng)該依據(jù)空間微負(fù)壓理論核算，詳見(jiàn)下式。

式中：Q — 除臭系統(tǒng)計(jì)算氣量，m3/h；

Qp— 封閉空間內(nèi)曝氣系統(tǒng)曝氣量，m3/h；

Qf— 封閉空間內(nèi)生化反應(yīng)所產(chǎn)生氣體量，m3/h；M — 封閉空間與外界交界處縫隙面積，m2；

V — 空間微負(fù)壓形成所需反向風(fēng)速，m3/m2·h。

由上式也可看出，除臭氣量與封閉系統(tǒng)的密封性密切相關(guān)，因此在選擇封閉方式時(shí)應(yīng)充分考慮這一點(diǎn)。

3.3 終端處理系統(tǒng)

終端處理技術(shù)主要包括：生物除臭技術(shù)、化學(xué)除臭技術(shù)、離子除臭技術(shù)、植物液除臭技術(shù)等。

（1）生物除臭技術(shù)

生物法除臭是一種安全可靠的處理工藝，除臭效率大于90%，其原理是臭氣經(jīng)收集系統(tǒng)收集后集中送到生物除臭裝置處理，臭氣通過(guò)濕潤(rùn)、多孔和充滿活性的微生物濾層，利用微生物細(xì)胞對(duì)惡臭物質(zhì)的吸附、吸收和降解功能，以及微生物的細(xì)胞個(gè)體小、表面積大、吸附性強(qiáng)、代謝類型多樣的特點(diǎn)，將惡臭物質(zhì)吸附后分解成CO2、H2O、SO42-、NO3

-等無(wú)毒無(wú)害的簡(jiǎn)單無(wú)機(jī)物。

生物除臭技術(shù)是污水處理行業(yè)最常用的除臭技術(shù)。生物除臭過(guò)程主要分三步驟：

第一步：水溶滲透。填料表面覆蓋有水層，臭氣中的化學(xué)物質(zhì)與填料接觸后在表層溶解，并從氣相轉(zhuǎn)化為水相，以利于填料中的細(xì)菌作進(jìn)一步的吸收和分解。另外，填料的多孔性使其具有超大的比表面積，使氣、水兩相有更大的接觸面積，有效增大了氣相化學(xué)物質(zhì)在水相中的傳送擴(kuò)散速率（經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試所得，其產(chǎn)生的瞬時(shí)效應(yīng)是化學(xué)清洗的幾百倍）。所以，水溶滲透過(guò)程其實(shí)是一物理作用過(guò)程，高速的傳送擴(kuò)散意味著填料可迅速將臭氣的濃度降到極低的水平。

第二步：水溶液中的惡臭成分被微生物吸附、吸收，惡臭成分從水中轉(zhuǎn)移至微生物體內(nèi)。

第三步：通過(guò)生物氧化來(lái)降解污染物的過(guò)程。填料中的專性細(xì)菌（根據(jù)臭源的類型篩選而得到的處理菌種）將以污染物為食，把污染物轉(zhuǎn)化為自身的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，進(jìn)入微生物的自身循環(huán)過(guò)程，從而達(dá)到降解的目的。同時(shí)，專性細(xì)菌等微生物又可實(shí)現(xiàn)自身的繁殖，當(dāng)作為食物的污染化合物與專性細(xì)菌的營(yíng)養(yǎng)需要達(dá)到平衡，且水分、溫度、酸堿度等條件均符合微生物所需時(shí)，專性細(xì)菌的代謝繁殖將會(huì)達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定平衡，最終的產(chǎn)物是無(wú)污染的二氧化碳、水和鹽，從而將污染物去除。

（2）化學(xué)除臭技術(shù)

化學(xué)法除臭是利用化學(xué)介質(zhì)（氫氧化鈉、次氯酸鈉、硫酸等）與硫化氫、氨氣等無(wú)機(jī)類致臭成分進(jìn)行酸堿及氧化反應(yīng)，將致臭成分從氣體中降解，達(dá)到除臭目的?；瘜W(xué)吸收是伴有顯著化學(xué)反應(yīng)的吸收過(guò)程，被溶解的氣體與吸收劑進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。在化學(xué)吸收過(guò)程中，臭氣中污染物（溶質(zhì)）先從氣量主體擴(kuò)散到氣液界面，溶質(zhì)達(dá)到界面后便開始與溶劑中的反應(yīng)組分（吸收劑）進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，吸收劑不斷地從液相主體擴(kuò)散到界面或界面附近與溶質(zhì)相遇，并發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而將污染物從氣體中分離出來(lái)。吸收過(guò)程的氣液平衡關(guān)系既應(yīng)服從相平衡關(guān)系，又應(yīng)服從化學(xué)平衡關(guān)系。

化學(xué)除臭技術(shù)主要針對(duì)高濃度單一氣體。在化學(xué)吸收過(guò)程中，被吸收氣體的組分與吸收劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而降低了被吸收氣體組分在液相中的游離濃度，相應(yīng)增大了傳質(zhì)推動(dòng)力和吸收系數(shù)，加快了吸收過(guò)程的速率。

（3）離子除臭技術(shù)

高能離子除臭凈化過(guò)程原理包括了物理和化學(xué)過(guò)程，過(guò)程涉及預(yù)荷電集塵、催化凈化及正、負(fù)離子發(fā)生作用。

1）預(yù)荷電集塵過(guò)程

利用不均勻的電場(chǎng)形成電暈放電，產(chǎn)生等離子體。通過(guò)通風(fēng)機(jī)的輸送（或利用送風(fēng)口等），使等離子體中的電子及正、負(fù)離子在電場(chǎng)作用下與空氣中的塵粒碰撞而附于塵粒上，帶電的塵粒在電場(chǎng)的作用下向電極遷移，沉積在電極上，由此吸附了污染空氣中帶不同電荷中的細(xì)微顆粒和懸浮物，形成較大分子團(tuán)沉降，進(jìn)而從空氣中得到有效的分離。

2）催化凈化

包括兩個(gè)過(guò)程：一是在與產(chǎn)生的等離子體的接觸過(guò)程中，一定數(shù)量的有害氣體分子受高能作用，本身分解成單質(zhì)或轉(zhuǎn)化為無(wú)害物質(zhì)。二是等離子體中具有大量高能粒子和高活性的自由基，這些活性粒子與有害氣體分子作用，打開了其分子內(nèi)部的化學(xué)鍵并產(chǎn)生了大量的自由基和強(qiáng)氧化性的O3，他們與有害氣體發(fā)生反應(yīng)而轉(zhuǎn)化為無(wú)害的物質(zhì)（氧化分解空氣中的污染因子）。

3）正、負(fù)離子發(fā)生作用

活躍的正離子可減少那些化學(xué)性能不受負(fù)離子作用和控制的不穩(wěn)定有機(jī)化合物氣體，很多揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC）污染物質(zhì)不受負(fù)離子發(fā)生器作用而被正離子分解。同樣，分子失去電子時(shí)釋放的電子瞬間與另一中性分子結(jié)合，使空氣中有害物質(zhì)分子帶有負(fù)電荷，而帶負(fù)電荷的微粒與帶正電荷的微粒不斷結(jié)合，最終降落下沉。另外，氧離子在有效地氧化分解化學(xué)物質(zhì)的同時(shí)，高能量的離子和分子能即刻對(duì)空氣消毒（氧化、殺滅細(xì)菌）、中和、去除異臭味。

離子除臭技術(shù)一般用于低濃度、室內(nèi)空氣凈化。

（4）植物液除臭技術(shù)

存在于高濕度（95%～100%）空氣中或水中的惡臭粒子被水分子被膜包圍著，此時(shí)的脫臭必須先破壞水分子被膜，再將其中的惡臭粒子加以捕捉。植物液為天然植物提取液、縮氨酸與酵素成分的復(fù)合體，其主要脫臭過(guò)程為：

1）將油脂或污染物質(zhì)加以分解乳化；

2）促進(jìn)有效細(xì)菌的生長(zhǎng)；

3）在此過(guò)程中藉生物觸媒，促進(jìn)氧化而脫臭。

植物液除臭技術(shù)主要用于室外無(wú)組織排放源控制。

終端除臭系統(tǒng)技術(shù)總體上是成熟的，除臭系統(tǒng)的功效主要取決于收集系統(tǒng)的可靠性和終端處理系統(tǒng)的選擇與合理配置。

4 惡臭污染防治項(xiàng)目總體解決思路

4.1 新建項(xiàng)目技術(shù)路線（見(jiàn)圖1）

4.2 改擴(kuò)建項(xiàng)目技術(shù)路線（見(jiàn)圖2）

5 結(jié)語(yǔ)

（1）臭氣防治隔離稀釋方式雖然在現(xiàn)階段還是污水處理項(xiàng)目（包括污泥處理項(xiàng)目）的必然選擇，但由于稀釋過(guò)程復(fù)雜，干擾因素多，無(wú)法持續(xù)有效防止臭氣污染事件的出現(xiàn)，并且影響周邊大量土地資源無(wú)法發(fā)揮最佳功能，僅可作為技術(shù)手段完善前不得已而為之的階段性措施。

（2）臭氣防治主動(dòng)控制是所有臭氣控制手段中最為經(jīng)濟(jì)有效的方式，往往可以起到事半功倍的作用，但主要應(yīng)用在新建項(xiàng)目中。例如：如果在污水處理廠曝氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用收集后的臭氣作為氣源，可以大幅降低除臭系統(tǒng)投資和運(yùn)行費(fèi)用。

圖1 新建項(xiàng)目惡臭污染防治技術(shù)路線

圖2 改造項(xiàng)目惡臭污染防治技術(shù)路線

（3）臭氣防治被動(dòng)阻控作為改造現(xiàn)有項(xiàng)目的臭氣防治方式，應(yīng)針對(duì)設(shè)計(jì)目的，不被傳統(tǒng)思維束縛，在系統(tǒng)集中度、氣量計(jì)算、技術(shù)選擇等方面，因地制宜，合理選擇封閉系統(tǒng)，優(yōu)化收集系統(tǒng)，合理選擇終端處理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)技術(shù)方案的可靠性、高效性和經(jīng)濟(jì)性。

[1] 郭靜，梁娟，匡穎，等.污水處理廠惡臭污染狀況分析與評(píng)價(jià)[J].中國(guó)給水排水，2002（02）：41-42.

[2] 席勁瑛，胡洪營(yíng)，羅彬，王燦.城市污水處理廠主要惡臭源的排放規(guī)律研究[J].中國(guó)給水排水，2006（21）：99-103.

[3] 王濤.污泥堆肥項(xiàng)目中除臭技術(shù)選擇與除臭系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].中國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè)，2010（4）：33-35.

Technical Route for Stench Pollution Prevention in Sewage Treatment Industry

WANG Tao1,2, LI Hua-Ping3

(1. China Academy of Machinery Science & Technology Environmental and Ecosystem Department, Beijing 100044;
2. Machinery Technology Development Co., Ltd, Beijing 100044; 3. CCCC Third Harbor Consultants Co., Ltd, Shanghai 200032, China)

The stench pollution problem in sewage treatment and sludge disposal project is getting serious day by day. The technical route for settling the problem looks instancy. The stench pollution prevention in technical lay includes dilution separation, initiative prevention and control and passivity control. The dilution separation can be seen as a technical means to perfect pre-phase measures, initiative prevention and control are the most effective mode in all stench control means, and passivity control is seen as the control mode of stench in reform of the present project. Aimed at the design purpose, we should select the closed system, optimize the collection system and select the terminal treatment system in the felds of system concentration, tolerance calculation and technical selection etc, so as to realize the reliability, high effect and economic nature of technical scheme.

sewage treatment; sludge treatment and disposal; stench pollution control; technical route

X512

A

1006-5377（2014）07-0039-05