肖作義，楊澤茹，鄭春麗，劉志強(qiáng)，白昕冉，肖明慧

(1.內(nèi)蒙古科技大學(xué) 能源與環(huán)境學(xué)院，內(nèi)蒙古 包頭 014010；2.包頭鹿城水務(wù)有限公司，內(nèi)蒙古 包頭 014010；3.包頭市排水產(chǎn)業(yè)有限責(zé)任公司 九原污水處理廠，內(nèi)蒙古 包頭 014010)

污水處理廠的建設(shè)改善了水環(huán)境，但污水和污泥處理過程中產(chǎn)生的氣味污染對(duì)周圍社區(qū)和公眾的影響不容忽視[1]。 氣味給人一種不悅的感覺，甚至危及人體的身體健康，例如呼吸困難、惡心、胸悶、嘔吐等。其中，硫化氫、氨、甲烷、硫醇、二甲基硫醚、三甲胺、苯乙烯和酚類有50多種[2-4]。 Gostelow[5]根據(jù)H2S的排放，評(píng)估了污水處理廠的氣味分布，發(fā)現(xiàn)兩者之間存在一定的關(guān)系。 大部分氣味是由H2S氣體的存在引起的。它對(duì)感官和身體有一定的負(fù)面影響[6]。因此，必須解決污水處理廠的氣味污染問題。

針對(duì)城市污水處理廠的特性，生物濾池法相對(duì)于其他方法存在一定的優(yōu)勢(shì)，如工藝先進(jìn)、合理、排放的產(chǎn)物對(duì)人畜無害，屬于環(huán)境友好型技術(shù)，無二次污染。設(shè)備操作簡(jiǎn)單，無需維護(hù)，運(yùn)行費(fèi)用低，可24 h連續(xù)運(yùn)行，且也適合于間斷運(yùn)行，運(yùn)行能耗少。

該污水處理廠處理20×104m3/d左右的生活污水，工程工藝：粗/細(xì)格柵+曝氣沉砂池+初沉池+A2O生物池+二沉池+纖維轉(zhuǎn)盤+接觸池。預(yù)處理結(jié)構(gòu)，如格柵、進(jìn)水泵房、沉砂池和污泥處理系統(tǒng)產(chǎn)生臭氣最為嚴(yán)重[7]。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)方法

該污水處理廠除臭工藝流程見圖1。

圖1 除臭工藝流程圖Fig.1 Deodorization process

除臭過程中惡臭污染物的轉(zhuǎn)化過程見圖2。

圖2 惡臭污染物的轉(zhuǎn)化過程Fig.2 The conversion process of odorous pollutants

1.2 采樣頻率、采樣點(diǎn)及檢測(cè)方法

在實(shí)驗(yàn)中，共設(shè)置了3個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，分別在粗格柵間、細(xì)格柵間、脫泥機(jī)房各設(shè)置了1個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，在2017年1月、2017年5月、2017年8月、2018年1月進(jìn)行連續(xù)5 d的檢測(cè)，分別在02:00～03:00、08:00～09:00、14:00～15:00、20:00～21:00對(duì)各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行主要惡臭氣體硫化氫和氨的檢測(cè)。H2S的測(cè)定用亞甲基藍(lán)分光光度法(空氣和廢氣監(jiān)測(cè)分析方法 第4版)，NH3的測(cè)定用納氏試劑分光光度法(HJ 533—2009)。用GDYQ-20全自動(dòng)雙通大氣采樣器采集氣體。

2 結(jié)果與討論

本實(shí)驗(yàn)以3個(gè)比較臭的構(gòu)筑物粗格柵、細(xì)格柵、脫泥機(jī)房作為研究監(jiān)測(cè)點(diǎn)位，根據(jù)其結(jié)果來評(píng)價(jià)除臭工藝運(yùn)行效果[10]。

2.1 除臭效果

在污水處理廠中產(chǎn)生惡臭氣體有兩種主要方式。首先，由于水流的紊流或飽和，氣味直接從污水中揮發(fā)出來；另一方面，由于微生物的生化反應(yīng)，污水中的有機(jī)物形成了新的惡臭物質(zhì)，并揮發(fā)到周圍的空氣中，造成氣味污染[2]。格柵流速大，大量H2S將從水中逸出。污泥脫水機(jī)房是污水處理廠臭氣污染的重要來源，污泥脫水過程中產(chǎn)生大量氣味。

粗格柵、細(xì)格柵、脫泥機(jī)房致臭物質(zhì)濃度變化見圖3～圖5。

由圖3～圖5可知，實(shí)驗(yàn)從第41次即生物濾池運(yùn)行后，散發(fā)臭氣濃度有明顯改善，粗格柵H2S的去除率達(dá)到86.0%，NH3的去除率在79.9%；細(xì)格柵H2S的去除率達(dá)到86.7%，NH3的平均去除率達(dá)到74.6%；該除臭工藝穩(wěn)定運(yùn)行后，污泥脫水機(jī)房H2S的去除率達(dá)到87.1%，NH3的平均去除率達(dá)到75.0%，除臭效果顯著。

圖3 粗格柵致臭物質(zhì)濃度變化Fig.3 Change of concentration of coarse odor substances on coarse grids

圖4 細(xì)格柵致臭物質(zhì)濃度變化Fig.4 Fine grid odor substance concentration changes

圖5 污泥脫水機(jī)房致臭物質(zhì)濃度變化Fig.5 Change in the concentration of odoriferous substances in the sludge dewatering room

2.2 廠界檢測(cè)結(jié)果

該污水處理廠惡臭按照《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18918—2002)中的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施執(zhí)行，參照《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 14554—1993)，其設(shè)計(jì)排氣限值見表1。

表1 設(shè)計(jì)排氣限值Table 1 Design of exhaust limit

在污水廠廠界外1 m，東南西北方向各設(shè)置一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，設(shè)備投入運(yùn)行后，在2017年8月進(jìn)行連續(xù)3天的監(jiān)測(cè)，分別在02:00～03:00、08:00～09:00、14:00～15:00、20:00～21:00對(duì)各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行主要惡臭氣體硫化氫和氨的檢測(cè)，結(jié)果見表2。

表2 廠界H2S、NH3氨統(tǒng)計(jì)結(jié)果Table 2 Statistical results of H2S and NH3 ammonia in the factory

由表2可知，各個(gè)廠界的H2S濃度均低于0.06 mg/m3，NH3濃度均低于1.5 mg/m3，所測(cè)H2S和NH3的濃度均達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18918—2002)中的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，能夠達(dá)標(biāo)排放。

2.3 臭氣排放量

該項(xiàng)目投入運(yùn)行后，效果穩(wěn)定，在15 m高排氣筒檢測(cè)到的典型臭氣污染物排放情況：硫化氫為2.25×10-3～2.83×10-3kg/h，氨為2.50×10-2～2.95×10-2kg/h。設(shè)有保溫措施，該污水處理廠位于北方，該地區(qū)冬季平均溫度為-7.2～12.1 ℃，而微生物正常生產(chǎn)的溫度為0～40 ℃，因此設(shè)有保溫設(shè)施，從而保證設(shè)備內(nèi)部的溫度適合于微生物生長(zhǎng)，不影響除臭效果。能夠滿足國家標(biāo)準(zhǔn)。

2.4 臭氣強(qiáng)度

目前，通過感官評(píng)價(jià)惡臭氣體的標(biāo)準(zhǔn)有兩種，即臭氣強(qiáng)度法和厭惡度法[11]。日本于1972年5月開始實(shí)施《惡臭防止法》。根據(jù)相關(guān)調(diào)查結(jié)果顯示，臭氣強(qiáng)度被視為損害程度的衡量標(biāo)準(zhǔn)，將其分為6個(gè)等級(jí)[12]，分類標(biāo)準(zhǔn)見表3。

表3 臭氣強(qiáng)度表示方法Table 3 Representation of odor intensity

厭惡度的強(qiáng)度等級(jí)見表4。

表4 9級(jí)愉快、不愉快表示法Table 4 Level 9 happy，unpleasant representation

6級(jí)強(qiáng)度對(duì)應(yīng)于氣味污染的允許限度，2.5級(jí)是限制的占地邊界值，該值是取生活環(huán)境條件下相當(dāng)于臭氣強(qiáng)度為2的和引起指控事件屬于中等的3級(jí)臭氣強(qiáng)度的中間值。

惡臭物質(zhì)的濃度和臭氣強(qiáng)度之間存在著如下關(guān)系：

Y=klogX+a

(1)

其中，Y為臭氣強(qiáng)度；X為臭氣物質(zhì)濃度(mg/dm3)；k，a為兩個(gè)常數(shù)。

硫化氫的臭氣強(qiáng)度有如下的經(jīng)驗(yàn)公式：

Y=0.950logX+4.14

(2)

通過表2上硫化氫含量的數(shù)據(jù)，可以用臭氣強(qiáng)度來評(píng)價(jià)當(dāng)時(shí)的環(huán)境質(zhì)量，見表5。

表5 臭氣強(qiáng)度的評(píng)價(jià)Table 5 Evaluation of odor intensity

注：①臭氣強(qiáng)度無量綱。

表5數(shù)據(jù)表明，在該除臭工藝運(yùn)行之后，廠界臭氣強(qiáng)度均低于生活環(huán)境條件下的允許最大強(qiáng)度范圍即2.5級(jí)。生物過濾池除臭設(shè)施達(dá)到了預(yù)期的效果并符合排放標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié)論

(1)生物濾池運(yùn)行后，H2S的平均去除率為86.6%，NH3的平均去除率為76.5%，除臭效果顯著。

(2)以臭氣強(qiáng)度作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，在生活環(huán)境條件下的最大允許強(qiáng)度為2.5，在除臭過程穩(wěn)定運(yùn)行后，工廠邊界的氣味強(qiáng)度低于生活環(huán)境條件下的最大允許強(qiáng)度范圍，即2.5級(jí)；均能夠滿足國家標(biāo)準(zhǔn)。

(3)通過采樣對(duì)H2S、NH3的檢測(cè)、臭氣強(qiáng)度評(píng)價(jià)及第三方檢測(cè)，可以看出，在生物濾池運(yùn)行后，致臭氣體的排放濃度明顯改善，廠界檢測(cè)達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到預(yù)期效果。