潘 軍

(萍鄉(xiāng)市環(huán)科環(huán)保技術(shù)服務(wù)有限公司，江西 萍鄉(xiāng) 337000)

VOCs為揮發(fā)性有機(jī)化合物的簡稱，這些物質(zhì)被排放至空氣中，會(huì)給人的心血管、呼吸道等帶來危害，并導(dǎo)致霧霾的產(chǎn)生，影響民眾生活質(zhì)量。而城市污水處理廠在污水處理過程中，會(huì)產(chǎn)生數(shù)十種VOCs。加強(qiáng)污水處理工藝對VOCs揮發(fā)特征的影響分析，則能進(jìn)一步加強(qiáng)VOCs減量控制，避免城市污水處理廠的運(yùn)營造成周圍環(huán)境的污染。

1 實(shí)驗(yàn)材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

實(shí)驗(yàn)樣品為某城市污水處理廠處理的生活污水，其處理水量為120萬m3/d。利用棕色玻璃瓶進(jìn)行原水水樣采集，每份水樣40mL，添加4mol/L鹽酸4滴進(jìn)行固定。為防止樣品中目標(biāo)物質(zhì)發(fā)生生物降解，需將pH調(diào)至2以下。實(shí)驗(yàn)采用的甲醇為色譜純，鹽酸和抗壞血酸分別為優(yōu)級(jí)純和分析純，另外配備有活性炭和硅膠，并使用了54種VOCs混標(biāo)。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

在實(shí)驗(yàn)過程中，為確定污水處理工藝對VOCs揮發(fā)特性的影響，共采用四種污水處理工藝，即A-B工藝、改良A2/O工藝、UNITANK工藝和改良A2/O脫氮除磷工藝。原水在經(jīng)過格柵后，會(huì)利用不同處理工藝進(jìn)行處理。如表1所示，為各工藝主要單元名稱和構(gòu)造物參數(shù)數(shù)據(jù)。

表1 不同污水處理工藝主要單元名稱和構(gòu)造物參數(shù)數(shù)據(jù)

在VOCs捕集上，采用聚-2，6-二苯基對苯醚捕集管。在各指標(biāo)測定上，參照國際方法，利用重鉻酸鉀法分析COD；利用納氏試劑分光光度法、麝香草酚紫外分光光度法等不同分光度法分析NH4+-N、NPO3+-N等物質(zhì)；利用鉬酸銨分光光度法對TP進(jìn)行分析；利用多參數(shù)便攜式測量儀進(jìn)行DO測量；利用PGM-7340VOC手持檢測儀進(jìn)行VOC測量。此外，需設(shè)置一個(gè)空白對照柱，通過將污水反應(yīng)柱和對照柱測得的VOCs相減，則能完成反應(yīng)柱中有效反應(yīng)的推算。采用WATER9軟件，直接輸入原水口水質(zhì)參數(shù)、各單元VOCs濃度等檢測得到的數(shù)值，則能得到不同單元污染物濃度組成、揮發(fā)速率、揮發(fā)總量等數(shù)值。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 污水處理工藝對VOCs揮發(fā)總量的影響

從檢測情況來看，在原水樣品中，共存在20種VOCs，主要物質(zhì)包含甲苯、苯、四氯乙烯、對二甲苯和三氯甲烷等，即多為鹵代烴和苯系物，濃度范圍在0.17-21.9μg/L范圍內(nèi)。采用不同的污水處理工藝，將對VOCs揮發(fā)總量產(chǎn)生直接影響。相比較而言，A-B工藝VOCs揮發(fā)總量最大，為23.2×10-2g/s，改良A2/O工藝VOCs揮發(fā)總量最小，為4.3×10-2g/s。采用UNITANK工藝，VOCs揮發(fā)總量為16.3×10-2g/s。采用改良A2/O脫氮除磷工藝，VOCs揮發(fā)總量為5.4×10-2g/s。采用由此可見，采用A-B工藝，VOCs將得到快速揮發(fā)，致使污水處理過程中產(chǎn)生大量VOCs。相對來講，采用改良A2/O工藝VOCs揮發(fā)速度較慢，因此污水處理中不會(huì)出現(xiàn)大量VOCs逸散的情況。從總體上來看，VOCs揮發(fā)速度最快的為A-B工藝，其次則為UNITANK工藝和改良A2/O脫氮除磷工藝，速率最慢的為改良A2/O工藝。正因?yàn)槿绱耍谒姆N污水處理工藝中，改良A2/O工藝揮發(fā)的VOCs總量最小，因此可以采用該污水處理工藝對VOCs揮發(fā)量進(jìn)行控制。

2.2 各工藝單元對VOCs揮發(fā)速率的影響

在各污水處理工藝的不同處理單元中，VOCs揮發(fā)速率并不相同。如圖1所示，為各工藝主要單元VOCs揮發(fā)速率圖。采用A-B工藝，在生物處理池單元，VOCs擁有較大的揮發(fā)速率，達(dá)到了0.85g/s。相較于B段，A段的VOCs揮發(fā)速率更高，能夠達(dá)到0.72g/s，屬于高負(fù)荷處理階段，將發(fā)生不完全氧化反應(yīng)，使50%的BOD得到去除。而B段的負(fù)荷較低，擁有較長的泥齡，單位質(zhì)量的活性污泥在單位時(shí)間內(nèi)增殖較慢，發(fā)生的反應(yīng)并不劇烈，因此VOCs揮發(fā)較少。所以針對該工藝的A段生物處理池，還應(yīng)加強(qiáng)VOCs揮發(fā)情況問題的關(guān)注。采用改良A2/O工藝和改良A2/O脫氮除磷工藝，VOCs揮發(fā)速率最大的單元同樣為生物處理池，分別達(dá)到了0.62g/s和0.58g/s。在污水處理過程中，厭氧池的氧氣濃度最低，VOCs揮發(fā)速率也更高，其次則為缺氧池和好氧池。出現(xiàn)這種情況，主要與大分子化合物是在厭氧微生物作用下分解為小分子有關(guān)。在降解的過程中，大量的VOCs會(huì)隨之產(chǎn)生，但是厭氧微生物無法對VOCs進(jìn)行較好的吸附，導(dǎo)致大量VOCs逸散。而小分子在被好氧微生物降解的過程中，這些微生物能夠?qū)Ξa(chǎn)生的VOCs進(jìn)行吸附，因此導(dǎo)致VOCs揮發(fā)速率較高。采用UNITANK污水處理工藝，沉淀池的VOCs揮發(fā)速率最大，達(dá)到了0.26g/s。該工藝實(shí)現(xiàn)了對生物反應(yīng)池的交替組合，不同于其他工藝，該工藝中無污泥回流的部分，沉淀池中污泥不會(huì)返回生物處理池。而在沉淀池中，存在大量衰亡期的活性污泥，大多已經(jīng)失去活性，難以對降解產(chǎn)生的VOCs進(jìn)行吸附，因此導(dǎo)致該單元VOCs揮發(fā)速率較高。從總體上來看，除UNITANK污水處理工藝具有一定的特殊性，VOCs揮發(fā)速率最大單元為沉淀池，其余三種污水處理工藝VOCs揮發(fā)速率最大的單元都是生物處理池。相比較而言，采用UNITANK污水處理工藝的VOCs揮發(fā)速率最小，因此想要對VOCs揮發(fā)進(jìn)行控制，還應(yīng)確?；钚晕勰嗄軌虮灰氲缴锾幚沓剡M(jìn)行處理。

圖1 各工藝主要單元VOCs揮發(fā)速率圖

2.3 各工藝生物處理池中VOCs成分分析

相較于其他工藝，UNITANK工藝各單元的VOCs揮發(fā)速率較小。在UNITANK工藝中，苯、甲苯、四氯乙烯、三氯甲烷等為主要揮發(fā)性物質(zhì)，比例在70%-80%之間。而在其余三種工藝中，VOCs揮發(fā)速率均在生物處理池達(dá)到最大。為進(jìn)一步了解污水處理工藝對VOCs揮發(fā)特征的影響，還要對各工藝生物處理單元中VOCs成分進(jìn)行分析。在A-B工藝中，生物處理池?fù)]發(fā)出的VOCs中，甲苯、鄰二甲苯、四氯乙烯、三氯甲烷等物質(zhì)的含量占70%-90%。在改良A2/O工藝中，生物處理池中主要為三氯甲烷、甲苯、四氯乙烯等物質(zhì)，含量在70%-90%之間。其中，四氯乙烯比例呈現(xiàn)出逐漸升高的趨勢，即厭氧池最少，好氧池最高，甲苯則呈現(xiàn)出相反的變化趨勢。出現(xiàn)這一情況，與苯系物將通過生物降解去除有關(guān)，而鹵代烴則能以采用生物降解方法進(jìn)行去除。采用改良A2/O工藝，利用生物降解去除部分苯系物，可以使VOCs總量減少，因此四氯乙烯比例升高。采用改良A2/O脫氮除磷工藝，生物處理池中VOCs成分基本與改良A2/O工藝相似。從總體上來看，在四種污水處理工藝中，都存在苯、甲苯、三氯甲烷和四氯乙烯這四種主要的污染性揮發(fā)物質(zhì)。而在生物處理池的二沉池組成部分，苯系物的比例較低，因此鹵代烴為主要成分。因此在該環(huán)節(jié)，為加強(qiáng)VOCs揮發(fā)控制，可以采取措施控制鹵代烴的揮發(fā)。結(jié)合改良A2/O工藝和改良A2/O脫氮除磷工藝的構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來看，可以采用加蓋構(gòu)筑物降低VOCs的排放量。從有關(guān)數(shù)據(jù)來看，采取該措施能夠使VOCs的排放量削減74%左右。

3 結(jié)論

從總體上來看，相較于其他污水處理工藝，采用改良A2/O工藝和改良A2/O脫氮除磷工藝的VOCs揮發(fā)總量較小，能夠利用生物處理池實(shí)現(xiàn)對VOCs的吸附，達(dá)到減少VOCs排放量的目的。但對于城市污水處理廠來講，還要結(jié)合實(shí)際需求進(jìn)行污水處理工藝選擇。采取其他處理工藝，也可以通過引入生物處理池和構(gòu)建加蓋構(gòu)筑物等措施減小VOCs的排放量，繼而更好的滿足污水處理廠的生產(chǎn)需求。

[1]劉興平，郝曉美.城市污水處理工藝及其發(fā)展[J].水資源保護(hù)，2003(01)：25-28+60.

[2]耿雪松，張春林，王伯光.城市污水處理廠污水處理工藝對VOCs揮發(fā)特征影響[J].中國環(huán)境科學(xué)，2015，35(07)：1990-1997.

[3]李鵬飛，張良.城市污水處理廠的污水處理工藝探討[J].化工管理，2017(23)：21+23.

[4]李睿.我國城市污水處理的工藝及工藝選擇分析[J].城市建設(shè)理論研究(電子版)，2017(02)：165-166.