朱晨華，張雙刀，俞豪吉，王文彬，顧思琪

（上海船舶設(shè)備研究所，上海 200031）

0 引言

隨著人們生活水平的不斷提高和公眾環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，城市污水泵站和一些工廠企業(yè)污水處理站等設(shè)施陸續(xù)建成并投入使用，在解決了污水處理問題的同時(shí)，也產(chǎn)生了新的污染源—惡臭氣體。城市污水泵站和工廠企業(yè)污水處理站等設(shè)施在運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生并散發(fā)出惡臭氣體。這些惡臭氣體的主要成份為H2S 和NH3，此外還有少量 的有機(jī)氣體如甲硫醇、甲胺、甲基硫、苯、甲苯及烴類等。由于惡臭氣體揮發(fā)性強(qiáng)、易擴(kuò)散、刺激性氣味大，且對(duì)人體呼吸、消化、內(nèi)分泌、神經(jīng)等系統(tǒng)產(chǎn)生不利影響，更有甚者將會(huì)導(dǎo)致人急性中毒及死亡。由此，除臭問題已受到越來越多的關(guān)注與重視。為了保護(hù)工作人員的健康狀況，有效控制工廠臭味對(duì)周邊環(huán)境的影響，對(duì)這些惡臭氣體進(jìn)行處理具有巨大的社會(huì)價(jià)值。

1 惡臭氣體的產(chǎn)生

城市污水泵站和工廠企業(yè)污水處理站是產(chǎn)生惡臭氣體的重要來源之一。城市污水泵站惡臭氣體是污水在城市下水道輸送過程中，因厭氧發(fā)酵而產(chǎn)生的帶有惡臭的氣體。城市污水泵站惡臭氣體的發(fā)生源主要是在格柵井。

工廠企業(yè)污水處理站惡臭氣體是污水在厭氧處理工藝、及污泥儲(chǔ)存及處理過程中產(chǎn)生的帶有惡臭物質(zhì)的氣體。工廠企業(yè)污水處理站的惡臭氣體發(fā)生源主要是在格柵井、調(diào)節(jié)池、厭氧處理池、沉淀池、污泥池、脫水機(jī)房及污泥堆放場(chǎng)所等。

因污水中的惡臭物質(zhì)在向空氣中擴(kuò)散時(shí)受到水溫、PH 值、水質(zhì)、污水處理站布局設(shè)計(jì)、周圍建筑物密度及氣象條件等因素的影響，且因惡臭氣體大多是無組織排放，所以即使是在同一個(gè)污水處理站，不同地點(diǎn)惡臭氣體的濃度也不盡相同[1]。

2 惡臭氣體排放標(biāo)準(zhǔn)

目前國內(nèi)的惡臭氣體排放標(biāo)準(zhǔn)主要有：GB 16297—2012《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》；DB 31/1025—2016《惡臭（異味）污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》；GB 14554—93《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》。3 種標(biāo)準(zhǔn)中污染因子排放濃度對(duì)比見表1。

表1 3 種惡臭氣體污染因子排放標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比表

3 國內(nèi)現(xiàn)有的惡臭氣體處理工藝技術(shù)

近年來隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，除臭技術(shù)的發(fā)展也越來越快，除臭工藝也越來越多樣化。目前，國內(nèi)對(duì)惡臭氣體處理的工藝技術(shù)主要有以下幾種：等離子法、光催化法、臭氧法、化學(xué)吸收法、活性炭吸附法、生物洗滌法、掩蔽劑法、直接焚燒法等。針對(duì)目前國內(nèi)城市污水泵站和工廠企業(yè)污水處理站除臭技術(shù)使用較多的4 種處理方法，即等離子法、光催化法、生物洗滌法及活性炭吸附法的原理與優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行介紹。

3.1 等離子法廢氣處理工藝介紹

3.1.1 等離子法廢氣處理工藝的原理

離子發(fā)生器產(chǎn)生大量的高能粒子，當(dāng)帶電高能粒子碰撞到中性的樣分子時(shí)，氧分子中的氧原子便失去了電子，變成正極基本離子，而釋放的電子在瞬間與另一中性分子向結(jié)合，形成負(fù)氧離子。由此，氧離子兩級(jí)分化，且各吸附10 個(gè)～20個(gè)分子形成離子群，見圖1[2]。

圖1 離子群形成示意圖

離子群與有害氣體發(fā)生反應(yīng)而轉(zhuǎn)化為無害的小分子物質(zhì)。新生態(tài)的氧離子具有很強(qiáng)的氧化性，能夠有效地氧化分解不受負(fù)離子控制的有機(jī)物。與污染氣體反應(yīng)后，多余的氧離子（正極）能與負(fù)極的氧離子很快地結(jié)合成中性氧，因而不會(huì)更多地對(duì)設(shè)備及環(huán)境造成不利影響。其反應(yīng)機(jī)理為

由式（1）～式（3）可知，惡臭廢氣組分經(jīng)設(shè)備處理后，將轉(zhuǎn)變?yōu)镹OX、SO3、H2O 等小分子，在一定的濃度下，各種反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率均＞90%。

3.1.2 等離子法廢氣處理工藝的特性

歐州測(cè)試機(jī)構(gòu)表明，等離子凈化設(shè)備所產(chǎn)生的氧離子數(shù)量大大低于MAK 標(biāo)準(zhǔn)0.1 ppm（1 ppm＝0.001‰），離子凈化系統(tǒng)能達(dá)到的離子數(shù)為0.01 ppm。瑞士Ciba-Geigy AG研究部門過去幾十年中的研究結(jié)果顯示，在0.001 ppm的狀態(tài)下，等離子凈化設(shè)備的滅菌率可達(dá)到80%～95%。換句話說，等離子凈化設(shè)備在正常運(yùn)行過程中，產(chǎn)生的氧離子濃度低于MAK值的10倍～100倍。

實(shí)際上，等離子凈化系統(tǒng)的氧離子目標(biāo)值是根據(jù)室內(nèi)空間大小及空氣流通量計(jì)算出來的，所以在運(yùn)行過程中不會(huì)產(chǎn)生大于MAK 值的離子數(shù)。上百份檢測(cè)報(bào)告表明，等離子凈化設(shè)備運(yùn)行時(shí)，離子數(shù)達(dá)標(biāo)，不會(huì)產(chǎn)生臭氧，在整個(gè)運(yùn)行過程中唯一的原材料就是室外的空氣，產(chǎn)生的最終產(chǎn)物仍然是二氧化碳和水，整個(gè)過程中的系統(tǒng)能耗少，不產(chǎn)生任何二次污染且不會(huì)對(duì)外界環(huán)境造成任何影響，達(dá)到了真正意義上節(jié)能減排的目的。

等離子法廢氣處理系統(tǒng)能有效地清除空氣中的細(xì)菌、可吸入顆粒物、硫化合物、苯類等有害物質(zhì)，且處理效果能夠大于90%。

3.1.3 等離子法廢氣處理技術(shù)適用范圍

等離子法除臭工藝與傳統(tǒng)的臭氣凈化工藝相比，具有設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、投資運(yùn)作費(fèi)用節(jié)省、維護(hù)保養(yǎng)簡便、耗能低、運(yùn)行狀態(tài)穩(wěn)定、無明顯二次污染、治理效果明顯等優(yōu)點(diǎn)，尤其在處理低濃度、組織成份復(fù)雜的廢氣及非連續(xù)性排放廢氣方面更顯優(yōu)勢(shì)，是目前國內(nèi)處理惡臭氣體的一種較常采用的技術(shù)。

3.2 光觸媒廢氣凈化工藝介紹

3.2.1 光觸媒廢氣凈化技工藝的原理

光觸媒是光＋觸媒（催化劑）的合成詞。光觸媒是一種以納米級(jí)二氧化鈦為代表的具有光催化功能的光半導(dǎo)體材料的總稱，是當(dāng)前國際上治理室內(nèi)環(huán)境污染最理想的材料。光觸媒在光的照射下，會(huì)產(chǎn)生類似光合作用的光催化反應(yīng)，產(chǎn)生出氧化能力極強(qiáng)的自由氫氧基和活性氧，具有很強(qiáng)的光氧化還原功能，可氧化分解各種有機(jī)化合物和部分無機(jī)物，能破壞細(xì)菌的細(xì)胞膜，固化病毒的蛋白質(zhì)，殺滅細(xì)菌并分解有機(jī)污染物，把有機(jī)污染物分解成無污染的水（H2O）和二氧化碳（CO2），因而具有極強(qiáng)的殺菌、除臭、防霉、防污自潔、凈化空氣功能。當(dāng)納米級(jí)二氧化鈦超微粒子接受波長為388 nm 以下的紫外線時(shí)，其內(nèi)部因吸收光能而激發(fā)產(chǎn)生電子空穴對(duì)，即光生載流子，而后迅速遷移到其表面并激活被吸附的氧和水分，產(chǎn)生活性自由氫氧基（OH）和活性氧（O），當(dāng)污染物及細(xì)菌吸附于其表面時(shí)，則會(huì)發(fā)生鏈?zhǔn)浇到夥磻?yīng)。

3.2.2 光觸媒廢氣凈化技術(shù)的特性

光觸媒可以利用空氣中的氧分子及水分子將所接觸的有機(jī)物轉(zhuǎn)換為二氧化碳和水，是一種自身不起變化卻可以促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)，理論上有效期非常長久，所需的維護(hù)費(fèi)用較低。同時(shí)，二氧化鈦本身無毒無害，已廣泛用于食品、醫(yī)藥、化妝品等各種領(lǐng)域。

3.2.3 光觸媒廢氣凈化技術(shù)的適用范圍

光催化凈化技術(shù)的特點(diǎn)是二次污染小、運(yùn)行成本低、可望利用太陽光為反應(yīng)光源等，所以光催化特別適合凈化含揮發(fā)性有機(jī)物的廢氣，在深度凈化方面顯示出了巨大的應(yīng)用潛力。

3.3 生物洗滌除臭技術(shù)介紹

3.3.1 生物洗滌技術(shù)工藝的原理

生物洗滌技術(shù)的原理就是利用微生物細(xì)胞對(duì)惡臭物質(zhì)的吸附、吸收和降解功能。微生物的細(xì)胞具有個(gè)體小、表面積大、吸附性強(qiáng)、代謝類型多樣的特點(diǎn)，能將惡臭氣體中的惡臭物質(zhì)吸附后并分解成CO2、H2O、H2SO4、HNO3等簡單的無機(jī)物。因此惡臭氣體在通過濕潤、多孔和充滿活性微生物的濾層時(shí)，各種惡臭污染物成份能被逐步凈化，最終排放出潔凈空氣[3]。

生物洗滌除臭過程主要有3 個(gè)步驟。

1）首先是惡臭氣體和水接觸過程中惡臭物質(zhì)溶解于水中，也就是惡臭物質(zhì)從氣相進(jìn)入液相的過程。

2）被水溶解后的惡臭物質(zhì)被微生物吸附、吸收，惡臭物質(zhì)從水中轉(zhuǎn)移至微生物體內(nèi)的過程。

3）進(jìn)入微生物體內(nèi)的惡臭物質(zhì)作為營養(yǎng)成分被微生物分解、利用、轉(zhuǎn)化和吸收，從而使惡臭物質(zhì)等污染物得以去除的過程。

3.3.2 生物洗滌技術(shù)的特性

生物洗滌技術(shù)對(duì)去除惡臭氣體中的H2S 和NH3效果明顯。在某污水處理廠，惡臭氣體經(jīng)生物洗滌設(shè)備處理后，效果見表2。

表2 處理前、后效果對(duì)比

H2S 的去除效率基本達(dá)到80%，NH3的去除效率則超過90%，去除效果非常明顯[4]。

3.3.3 生物洗滌技術(shù)適用范圍

生物洗滌技術(shù)主要適用于臭氣量較大且較穩(wěn)定的場(chǎng)所，如城鎮(zhèn)污水處理廠（站）、城市合流污水泵站等。其優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行成本較低、處理效果較穩(wěn)定，但其對(duì)操作人員的技術(shù)及環(huán)境溫度的要求較高。

3.4 活性炭吸附工藝介紹

3.4.1 活性炭吸附工藝的原理

活性炭吸附置原理主要是通過物理吸附來去除污染物，即利用活性炭對(duì)惡臭氣體中臭氣分子吸附的光譜性強(qiáng)，且具有很大的平衡吸附能力，所以適用范圍很廣。

3.4.2 活性炭吸附技術(shù)特性

活性炭吸附的優(yōu)點(diǎn)是處理效果穩(wěn)定且明顯，處理效率也很高，操作維護(hù)較簡單；但由于活性炭吸附飽和后需要再生或直接更換，則使用成本較高，且不適用于濕度較高的廢氣。

3.4.3 活性炭吸附技術(shù)適用范圍

活性炭吸附法主要適用于一些較難處理且惡臭氣體濃度不是很高的項(xiàng)目。

4 工程實(shí)例介紹

4.1 上海某污水泵站臭氣處理項(xiàng)目

4.1.1 項(xiàng)目概況

該污水泵站位于上海市盧灣區(qū)，屬于上海合流污水中間提升泵站。由于泵站建在市中心，周圍都是居民小區(qū)。因污水進(jìn)提升泵站時(shí)，需先經(jīng)過機(jī)械格柵去除固體垃圾后再經(jīng)污水泵提升，所以在格柵井中會(huì)產(chǎn)生較濃的惡臭性氣體。

4.1.2 臭氣源及處理量確定

根據(jù)該污水泵站的格柵井布置，確定將格柵井設(shè)置在一間密閉的房間里。該格柵房的體積約為1 150 m3?？紤]密閉空間換氣次數(shù)為6 次/小時(shí)，最終確定臭氣處理量為6 900 m3/h。在格柵房內(nèi)另外設(shè)置一路新風(fēng)管，新風(fēng)量小于臭氣處理風(fēng)量。

4.1.3 臭氣處理工藝確定

該泵站周圍居民區(qū)，為了降低泵站對(duì)周圍環(huán)境的影響，須保證惡臭氣體的處理效果，因此，根據(jù)該臭氣處理項(xiàng)目的實(shí)際情況、運(yùn)行成本及操作維護(hù)的復(fù)雜程度，最終采用了“生物洗滌＋活性炭吸附”相結(jié)合的處理工藝。如圖2 所示。

圖2 工藝流程示意圖

4.1.4 臭氣處理效果

由表3 可知，經(jīng)該組合工藝處理后惡臭氣體的各個(gè)指標(biāo)都遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于環(huán)保要求的《惡臭（異味）污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》DB 31/1025—2016 有組織排放限值標(biāo)準(zhǔn)（排放高度15 m），能將泵站對(duì)周圍環(huán)境及居民區(qū)的影響降到最低，所以該臭氣處理組合工藝能達(dá)到原先的設(shè)計(jì)目的，滿足環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)。

表3 經(jīng)“生物洗滌＋活性炭吸附”工藝處理前、后效果測(cè)試數(shù)據(jù)

4.2 某乳品生產(chǎn)企業(yè)污水處理站臭氣處理項(xiàng)目

4.2.1 項(xiàng)目概況

該項(xiàng)目是一家位于北京市的乳品生產(chǎn)企業(yè)，該企業(yè)污水處理系統(tǒng)的廢水處理能力約為2 000 m3/天，污水處理系統(tǒng)為鋼筋混凝土半地埋式結(jié)構(gòu)，水池上部為敞開式。因污水處理系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的惡臭氣體嚴(yán)重影響了廠區(qū)工作人員的健康狀況，染了周圍環(huán)境，該企業(yè)在2019 年對(duì)污水處理系統(tǒng)進(jìn)行了臭氣處理改造工程。

4.2.2 臭氣源及處理量確定

根據(jù)該污水處理系統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)及水池布置情況，確定了將儲(chǔ)存及均化污水的調(diào)節(jié)池、厭氧處理的水解池、污泥沉淀的沉淀池及儲(chǔ)存污泥的污泥池這些產(chǎn)生惡臭氣體的水池都做了加蓋密封處理，加蓋面積約為480 m2。

根據(jù)加蓋密封處理水池的面積，考慮水池密閉空間換氣次數(shù)為10 次/小時(shí)，從而確定臭氣處理量為5 000 m3/h。

4.2.3 臭氣處理工藝確定

該企業(yè)位于北京市郊的一個(gè)工業(yè)園區(qū)，周圍沒有居民居住區(qū)。根據(jù)臭氣處理項(xiàng)目的實(shí)際情況，結(jié)合除臭系統(tǒng)運(yùn)行成本及操作維護(hù)的復(fù)雜程度，最終采用了“等離子+光催化氧化”相結(jié)合的處理工藝。

4.2.4 臭氣處理效果

由表4 可知，經(jīng)該組合工藝處理后的惡臭氣體各個(gè)指標(biāo)都能達(dá)到處理目的，完全滿足環(huán)保排放 GB 14554—93 二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)及 DB 31/1025—2016 有組織排放的排放標(biāo)準(zhǔn)（排放高度15 m）。

表4 經(jīng)“等離子＋光催化氧化”工藝處理前、后效果測(cè)試數(shù)據(jù)

5 結(jié)論

由于城市污水泵站和工廠企業(yè)污水處理站惡臭氣體的成因不同，有害物質(zhì)的成份及濃度也不同，在惡臭氣體治理的技術(shù)上采用單一的技術(shù)很難在滿足經(jīng)濟(jì)性的條件下達(dá)到滿意的效果，所以必須有針對(duì)性地采用幾種技術(shù)相結(jié)合的綜合處理方法。采用等離子技術(shù)和光催化技術(shù)相結(jié)合的處理方法，或采用生物洗滌處理技術(shù)和物理吸附相結(jié)合的處理方法，均可在治理城市污水泵站和工廠企業(yè)污水處理站惡臭氣體的工程實(shí)踐中取得顯著成效。