張玉生 程磊

（山東華城城建設(shè)計(jì)工程有限公司 山東濟(jì)南 250101）

0 引言

污水處理廠會(huì)產(chǎn)生惡臭氣體，這些惡臭氣體嚴(yán)重影響了居民的生活與健康。西方部分國(guó)家采取了一定的措施，對(duì)這些惡臭氣體的控制進(jìn)行了立法。在我國(guó)，隨著城市的不斷發(fā)展，污水在處理過(guò)程產(chǎn)生的臭氣在空氣中逸散形成惡臭。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)這些問(wèn)題十分關(guān)注。為了在實(shí)踐中更好地控制惡臭氣體，本文對(duì)國(guó)內(nèi)外惡臭氣體控制技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展進(jìn)行了總結(jié)介紹。

1 惡臭的組成及來(lái)源［1］

污水處理廠中各處理單元均會(huì)產(chǎn)生臭氣，包括污水廠的泵站、沉砂池、格柵和后續(xù)的污泥脫水設(shè)施，在對(duì)污水的處理過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生硫化氫（H2S）、氨氣（NH3）、硫醇和揮發(fā)性有機(jī)物等氣體。這些氣體容易在空氣中逸散，且對(duì)人體有一定的毒害作用。

（1）H2S：H2S 是污水在缺氧或者厭氧環(huán)境下，污水中的溶解氧很低，其中的硫酸鹽還原菌等厭氧菌會(huì)將污水中的硫酸鹽還原為溶解性的硫化物，這些溶解性硫化物逸散到空氣中產(chǎn)生硫化氫氣體，從而產(chǎn)生臭味。

（2）NH3：NH3在污水中含量較少，是由污水中的厭氧微生物對(duì)固體顆粒進(jìn)行相應(yīng)厭氧生化反應(yīng)產(chǎn)生。

（3）硫醇：硫醇和其他含硫的氣態(tài)化合物很容易產(chǎn)生臭味，并且產(chǎn)生臭味的極限點(diǎn)很低。對(duì)于硫醇的控制成為污水處理廠惡臭控制的難點(diǎn)。

2 污水處理系統(tǒng)除臭技術(shù)應(yīng)用

在污水處理工藝中，碳、氮和硫元素是惡臭物質(zhì)的重要組成部分，其中有機(jī)化合物占大多數(shù)。這些物質(zhì)容易發(fā)生反應(yīng)，主要是氧化反應(yīng)，原因是其帶有活性基團(tuán)［2］。為了對(duì)臭氣進(jìn)行控制，針對(duì)其產(chǎn)生惡臭的原因，采取相應(yīng)的技術(shù)措施氧化其攜帶的活性基團(tuán)。目前，污水處理系統(tǒng)中除臭技術(shù)主要有以下方法。

2.1 濕式洗滌器

由于H2S 易溶于堿性溶液，對(duì)于這些氣體的去除可通過(guò)濕式洗滌器實(shí)現(xiàn)，其中逆流循環(huán)式填充塔和薄霧型洗滌器在應(yīng)用中最常見。除此之外，錯(cuò)流循環(huán)式填充塔也被應(yīng)用于臭氣控制且發(fā)揮了積極的作用。

目前，逆流循環(huán)式填充塔是使用最廣泛的濕式洗滌器，填料在中間起重要作用，滌氣液從塔頂部進(jìn)入，順著填料自上而下滴流。臭氣自塔底進(jìn)入后，通過(guò)填料孔隙與液相形成對(duì)流，這樣可以在表面形成湍流，加大了作用面積。作用后的滌氣液分為兩種“去向”：①為了防止懸浮固體和大顆粒物質(zhì)造成填料的堵塞，并且保證回流液體的濃度，這部分的滌氣液往下流動(dòng)，達(dá)到以上作用；②為了資源的循環(huán)利用，被使用過(guò)的部分滌氣液降落到塔底，以此達(dá)到回收利用的目的。

1980 年后，對(duì)于惡臭氣體的去除方面，薄霧型洗滌器也曾被廣泛應(yīng)用。在污水處理廠的惡臭去除方面，錯(cuò)流循環(huán)式填充塔尚未得到廣泛應(yīng)用，但在脂肪提取與加工業(yè)產(chǎn)生的惡臭物質(zhì)去除方面取得了不錯(cuò)的效果。

3 種惡臭去除設(shè)備的比較見表1［3-5］。

表1 3 種濕式洗滌器的比較

對(duì)于氧化臭氣成分較低的氣體，主要用濕式洗滌器進(jìn)行吸收處理，去除效率較高；濕式洗滌器也可以處理含量和濃度均較高的惡臭氣體。此外，使用濕式洗滌器的操作彈性較大，可以根據(jù)臭氣濃度和流量調(diào)節(jié)加藥量和循環(huán)流量。但是，濕式洗滌器存在投資費(fèi)用高的缺點(diǎn)，在運(yùn)行過(guò)程中消耗大量的水和化學(xué)試劑，腐蝕設(shè)備和管道，并且?guī)?lái)二次污染的風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 活性炭吸附系統(tǒng)

活性炭作為使用廣泛的吸附劑，在很早的時(shí)候就被應(yīng)用于防毒面具?，F(xiàn)在運(yùn)用活性炭吸附系統(tǒng)吸附有害氣體，成為活性炭應(yīng)用的一次新革命。污水處理廠的臭氣具有污染物質(zhì)種類多、臭氣濃度低、臭氣源范圍廣等特點(diǎn)，所以對(duì)污水處理廠中臭氣的治理還不是很理想?；钚蕴康奈桨l(fā)展過(guò)程不僅是時(shí)間上的發(fā)展，而且還是在技術(shù)上的發(fā)展［6］。牟桂芝等［3］利用活性炭吸附處理含有甲硫醇的氣體，發(fā)現(xiàn)活性炭對(duì)惡臭的吸附性能很好。

活性炭除臭系統(tǒng)具有吸附不選擇性，吸附的有用物質(zhì)可回收，具有負(fù)荷變化影響小、容易管理等優(yōu)點(diǎn)。由于活性炭的吸附能力極易受到濕氣、灰塵等影響而下降，因此有必要添加其他附屬設(shè)備，如需要在系統(tǒng)管道上安裝除塵、除濕裝置，在吸附塔前面設(shè)置加熱器等。所以，活性炭吸附技術(shù)一般用于處理臭氣含量低且要求嚴(yán)格的廢氣，常用作其他除臭工藝后的處理單元。

2.3 水洗滌和藥劑吸收系統(tǒng)

臭氣中的主要污染物是水溶性的物質(zhì)，被引風(fēng)機(jī)收集后輸送至噴淋塔，通過(guò)氣液交換，使氣體中的臭味污染物轉(zhuǎn)移到液相，實(shí)現(xiàn)對(duì)惡臭的去除。水洗滌法操作簡(jiǎn)單，成本較低，但是需要經(jīng)常更換洗滌水，這是因?yàn)閻撼粑廴疚镌谒械娜芙舛容^小。

藥劑吸收法去除惡臭氣體的原理是惡臭氣體與化學(xué)試劑進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，以此實(shí)現(xiàn)惡臭氣體的去除。藥劑吸收法比水洗滌法更能提高惡臭氣體的去除率。但是，由于氣體中污染物的不同，決定了需要的藥劑種類不同，這就要求對(duì)多種藥劑進(jìn)行分級(jí)處理，增加了安裝運(yùn)行費(fèi)，而且容易造成二次污染，因此這種方法目前使用較少。深圳市濱河污水處理廠三期工程利用化學(xué)法進(jìn)行除臭，排放的廢氣濃度達(dá)標(biāo)，說(shuō)明其在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中除臭效果較好。

2.4 生物洗滌塔

西歐地區(qū)的部分國(guó)家通過(guò)生物洗滌來(lái)實(shí)現(xiàn)惡臭氣體的控制，主要適用于小型設(shè)備。生物洗滌塔屬于填料處理系統(tǒng)，除臭原理與用于廢水處理的活性污泥法原理相似。氣體從塔底進(jìn)入，上升過(guò)程中與自塔頂進(jìn)入的循環(huán)水接觸，氣體與液相接觸完成傳質(zhì)過(guò)程，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)惡臭氣體的吸收。循環(huán)液攜帶氣體污染物流入生物傳感系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)微生物的氧化分解過(guò)程，實(shí)現(xiàn)對(duì)污染物的去除。活性污泥懸浮液是生物洗滌塔中常用的循環(huán)液，處理完污染物后通過(guò)曝氣再生。

生物洗滌塔中的微生物處于液相并在液體中循環(huán)，因此洗滌塔中的微生物降解了其中的污染物。生物洗滌塔易于操作，并且易于控制和去除惡臭氣體。由于此系統(tǒng)分為兩個(gè)反應(yīng)器，反應(yīng)過(guò)程相對(duì)獨(dú)立，因此對(duì)于反應(yīng)條件的控制十分方便。但是，這就意味著生物洗滌塔需要更多的設(shè)備和昂貴的運(yùn)行成本，另外系統(tǒng)中的填料容易被活性污泥堵塞，這也限制了它在實(shí)際工程中的應(yīng)用和推廣。此外，循環(huán)液的污泥濃度、溶解氧濃度、循環(huán)液的pH 值、營(yíng)養(yǎng)物和化學(xué)藥劑等會(huì)影響生物洗滌塔吸收效果。

生物洗滌池主要是用于處理易溶于水的惡臭廢氣，適用于處理各種低負(fù)荷惡臭廢氣，且去除效果比較好。中國(guó)石油化工研究院蘭州化工研究中心，是國(guó)內(nèi)第一個(gè)將生物洗滌法和生物滴濾法組合用于除臭的研究院，通過(guò)這種除臭技術(shù)對(duì)煉油污水廠內(nèi)的惡臭氣體進(jìn)行處理。其中H2S、NH3、VOCs 和甲硫醇等惡臭廢氣的去除效率分別達(dá)到99.2%、90.4%、99.8%和99.1%，處理后氣體都可以達(dá)標(biāo)排放。但是，由于此法所需要的設(shè)備費(fèi)用比較大，操作比較復(fù)雜，而且運(yùn)行的過(guò)程中需額外地投加營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，所以在我國(guó)工業(yè)化應(yīng)用當(dāng)中受到了一定限制。

2.5 生物過(guò)濾池

生物過(guò)濾池是先前開發(fā)和使用的生物除臭技術(shù)之一。濾池中裝有表面生長(zhǎng)生物群落的惰性過(guò)濾填料。除臭原理是氣體通過(guò)與生物過(guò)濾池中的活性填料層接觸，實(shí)現(xiàn)氣相和液相的接觸，從而使得惡臭氣體從氣相轉(zhuǎn)移到液相中，然后被液相中的微生物吸收并降解，處理后純凈的氣體從生物過(guò)濾器的頂部釋放。生物過(guò)濾池的優(yōu)點(diǎn)是填料中的微生物和液體在同一反應(yīng)器中，氣體和液體容易接觸且接觸面積大，效率更高，并且維護(hù)費(fèi)用低。因?yàn)楫?dāng)有機(jī)物作為填充劑時(shí)，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)是充足的。但是它也存在濾料易堵塞的缺點(diǎn)，如果惡臭氣體體積較大，反應(yīng)條件控制不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致生物量驟增并且堵塞濾料，對(duì)整個(gè)反應(yīng)器的去除過(guò)程產(chǎn)生影響［7］。

由于生物過(guò)濾池的效率相對(duì)較高，因此通常用于處理大氣量和濃度較低的惡臭氣味。然而，由于其面積大，需要定期更換填料，而且除臭過(guò)程也不容易控制，因此一段時(shí)間后會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題。上海石化股份有限公司使用生物濾池除臭，H2S的去除率為89%，NH3的去除率為98%，苯乙烯的去除率為99.88%，苯的去除率為99.94%。山東省某廢水處理廠使用兩級(jí)生物濾池，第一階段主要被真菌和嗜酸嗜熱菌吸收，第二階段主要被氨氧化菌、非嗜酸性硫桿菌、異形菌和硝酸鹽氧化菌吸收。對(duì)H2S 氣體、NH3和VOCS去除率分別達(dá)到95%、92.1%和94%。

在實(shí)際的產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，載體填料的相對(duì)濕度需要保持在80%～95%，因此通常用于噴灑初級(jí)沉淀池中的出水以提供水分和養(yǎng)分。生物除臭的特點(diǎn)是易于維護(hù)，維護(hù)成本低。廢水處理、污泥處理和垃圾處理設(shè)施產(chǎn)生的惡臭氣體常用生物過(guò)濾方法控制，但是這種方法的實(shí)現(xiàn)和推廣需要大量的理論研究和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，因此發(fā)展相對(duì)緩慢，并且生物過(guò)濾方法還存在生化反應(yīng)過(guò)程停留時(shí)間較長(zhǎng)的缺點(diǎn)。

2.6 生物滴濾塔

生物滴濾塔是一種將生物吸收和過(guò)濾聯(lián)合作用的生物除臭方法。生物滴濾塔內(nèi)部結(jié)構(gòu)是由一層或多層無(wú)機(jī)填料組成，完整的生物膜附著在填料表面，并且分為厭氧、兼性和好氧區(qū)域，去除效果好。循環(huán)液由塔頂?shù)奶盍媳砻嫔舷铝鲃?dòng)，然后在塔底釋放。滴濾池從塔底通入惡臭氣體，惡臭氣體在上升過(guò)程中與循環(huán)液接觸后溶解在水中，被堆積在填料表面的微生物吸收并進(jìn)行氧化反應(yīng)，處理后的氣體從塔頂釋放。

調(diào)節(jié)生物滴濾池中微生物的生長(zhǎng)環(huán)境比較容易。例如，可以通過(guò)控制循環(huán)流體來(lái)調(diào)節(jié)溫度和pH。同時(shí)，由于循環(huán)水可以將微生物產(chǎn)生的有毒有害的代謝產(chǎn)物去除，微生物生長(zhǎng)環(huán)境較好，從而可以實(shí)現(xiàn)較好的除臭效果。因此，生物滴濾塔是研究最多的生物除臭技術(shù)。

生物滴濾法是除臭技術(shù)的重要發(fā)展方向。寧波市垃圾處理中心使用生物滴濾塔處理高含量的惡臭氣體，例如H2S、CH4和NH3，設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)為：pH 為4.5～5.5，進(jìn)氣量為600 mg/m3，處理效率達(dá)到80%以上。與生物濾池相比，生物滴濾池可以承受更大的污染負(fù)荷，并具有更好的緩沖能力。即使?fàn)I養(yǎng)供應(yīng)不足，該系統(tǒng)仍然可以達(dá)到良好的去除效果。高濃度的氮有效地提高了生物滴濾池的效率，不同的氮源在除臭效率方面也有所不同。

2.7 生物土壤過(guò)濾器

該設(shè)備由5 個(gè)組件組成：增濕系統(tǒng)、草坪灌溉系統(tǒng)、鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、高密度聚乙烯管道空氣分配系統(tǒng)和活性土壤系統(tǒng)。該裝置的原理是，氣體首先通過(guò)生物土壤過(guò)濾器，然后H2S 在微生物代謝作用下被氧化為CO2和水。該系統(tǒng)的H2S 去除效率超過(guò)99%，并在杭州七格廢水處理廠應(yīng)用，這是國(guó)內(nèi)第一個(gè)設(shè)計(jì)的生物土壤除臭系統(tǒng)。該系統(tǒng)適用于大型廢水處理廠的惡臭氣體控制，凈化效率高，維護(hù)成本低，無(wú)二次污染。生物土壤過(guò)濾是將臭味通過(guò)生物土壤濾膜，經(jīng)微生物代謝，將H2S 和NH3氧化成CO2和水，達(dá)到良好的去除效果，避免二次污染。

3 結(jié)論

在我國(guó)的廢水處理廠中，化學(xué)除臭方法的使用已有很長(zhǎng)的歷史，并且有很多先例。但是，存在諸如二次污染物之類的各種因素、需要大量化學(xué)試劑或原材料、設(shè)備和管道嚴(yán)重腐蝕等問(wèn)題。近年來(lái)，化學(xué)除臭法已逐漸被生物法所取代。與化學(xué)方法相比，生物方法投資少，廢氣處理過(guò)程中的污染少和無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)。但生物系統(tǒng)運(yùn)行一段時(shí)間后逐漸顯示出缺點(diǎn)，如能耗高、占地面積大、生物材料消耗和維護(hù)成本高，并且室內(nèi)空氣質(zhì)量沒(méi)有太大改善。因此，需要更多的理論研究和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的除臭工藝系統(tǒng)。