李依韓，王志法

(山東華特環(huán)?？萍加邢薰荆綎| 濟(jì)南 250101）

化工污水處理廠在運(yùn)行過程中，由于污水中含有大量的異味有機(jī)物，在初沉池、細(xì)格柵、沉砂池、生化池、污泥濃縮池、脫水機(jī)房等處理構(gòu)筑單元會(huì)產(chǎn)生異味。這些異味氣體主要是一些揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）、硫化合物、氮化合物等，如硫醇、硫醚、硫化氫、氨等，具有強(qiáng)烈的刺激性，可經(jīng)呼吸道、眼、皮膚等不同途徑進(jìn)入人體，使人頭昏，難受，長(zhǎng)期置身其中，對(duì)人體的神經(jīng)系統(tǒng)損害極大。

目前，污水處理廠臭氣多采用生物法處理，即臭氣收集后直接匯集到生物濾床中進(jìn)行處理。但化工污水處理廠臭氣因其污染物濃度高、成分復(fù)雜，不同生產(chǎn)模式、生產(chǎn)類型產(chǎn)生的污染物差別很大?；の鬯幚韽S臭氣對(duì)生物處理系統(tǒng)有較大的沖擊作用，難以建立微生物與污染物間的平衡關(guān)系，因此，生物法處理的尾氣往往不能達(dá)標(biāo)。本研究通過優(yōu)化工藝設(shè)計(jì)以提升化工污水處理廠臭氣的處理效率。

1 現(xiàn)有處理技術(shù)分析

目前化工污水處理廠臭氣處理工藝主要有光催化氧化、洗滌、低溫等離子、吸附和生物濾床等技術(shù)，它們的技術(shù)特點(diǎn)、適用場(chǎng)所如表1所示[1]。除臭工藝的選擇要綜合考慮到工藝因素、組分因素、濃度因素、經(jīng)濟(jì)性因素，采用最合適的除臭方法。

表1 除臭技術(shù)特點(diǎn)、適用場(chǎng)合比較

目前，市政污水處理廠臭氣多采用生物法處理即可達(dá)到良好的處理效果，而化工污水處理廠臭氣有害成分種類繁多，濃度波動(dòng)大，排放特征不一，去除難度大，多數(shù)情況下采用單一的治理技術(shù)難以達(dá)到治理要求，是現(xiàn)有技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中存在的問題。

2 一體組合式臭氣處理集成裝置原理

現(xiàn)有的生物法處理化工污水廠的臭氣難度大，處理效果較差，而且污染物的復(fù)雜成分及濃度變化對(duì)微生物的存活極其不利。此外，生物菌直接接觸大分子有機(jī)物，很難在臭氣流過的停留時(shí)間內(nèi)進(jìn)行完全處理。本技術(shù)關(guān)鍵在于臭氣通過紫外光處理后，主要剩余小分子有機(jī)物，減少對(duì)生物處理單元的沖擊，從而有利于后續(xù)的生物滴濾徹底處理。將光催化氧化與生物降解技術(shù)相結(jié)合處理臭氣，可利用這兩種技術(shù)的特點(diǎn)進(jìn)行互補(bǔ)，以提高廢氣處理的效率。

一體組合式臭氣處理集成裝置具體工藝流程如下：首先，臭氣進(jìn)入光催化間，設(shè)備內(nèi)紫外燈管發(fā)出高強(qiáng)度的C波段254 nm的紫外線和D波段185 nm的紫外線，可將臭氣中大部分有機(jī)大分子的主要成分化學(xué)鍵（例如C-C、C-N、C-S、C=C、C=N、C=S等）打破，生成易生物降解的小分子有機(jī)物[2]。被光催化氧化后的臭氣夾帶著少量的臭氧，經(jīng)過預(yù)洗洗滌后進(jìn)入生物滴濾間，生物滴濾間是將高效化工反應(yīng)裝置-填料塔和生物膜技術(shù)有機(jī)結(jié)合，充分利用填料塔氣液接觸面積大、對(duì)流傳質(zhì)效能高等性能以及生物膜法所具有的微生物密度高、凈化反應(yīng)速度快等特點(diǎn)，利用生物菌對(duì)臭氣進(jìn)行徹底降解。生物濾床原理是借助微生物，將廢氣中的有機(jī)成分轉(zhuǎn)化成二氧化碳和水，主要包含兩個(gè)過程，首先是有機(jī)成分從氣相到生物膜擴(kuò)散傳質(zhì)，其次是微生物的氧化、還原、分解、合成等一系列作用，將一部分可被吸收的有機(jī)成分作為其代謝所需的物質(zhì)，或是將部分有機(jī)物質(zhì)分解成二氧化碳和水，并釋放能量。

3 裝置設(shè)計(jì)

本研究設(shè)計(jì)了一體組合式臭氣處理集成裝置。該裝置包括光催化間、預(yù)洗間和生物滴濾間，依次通過排氣管道連接。將光催化間、預(yù)洗間和生物滴濾間組合排放，外形整潔美觀，減少了裝置的占地面積；多種廢氣處理技術(shù)集成到一臺(tái)設(shè)備，可使操作簡(jiǎn)便，節(jié)省人力。

一體組合式臭氣處理集成裝置結(jié)構(gòu)如圖1所示：按照廢氣流經(jīng)設(shè)備的過程，將設(shè)備結(jié)構(gòu)分為兩層，第一層為光催化間、預(yù)洗間，第二層為生物滴濾間。光催化氧化設(shè)備處于負(fù)壓狀態(tài)時(shí)，可根據(jù)風(fēng)量大小和廢氣濃度選擇紫外燈的功率數(shù)，光催化氧化產(chǎn)生的羥基自由基有極強(qiáng)的氧化性，經(jīng)光催化氧化設(shè)備處理后的臭氣中分子鏈較長(zhǎng)的污染物被分解成短鏈污染物，進(jìn)入洗滌段，再利用水對(duì)臭氣進(jìn)行循環(huán)洗滌。然后進(jìn)入第二層生物菌填料層。經(jīng)過光催化氧化和洗滌后的廢氣自底部進(jìn)入生物菌填料層，與生物濾床填料上面的生物菌充分接觸后被徹底降解。

圖1 臭氣處理集成裝置結(jié)構(gòu)圖

4 工程應(yīng)用

將本技術(shù)方法應(yīng)用于昌邑某污水處理廠，該廠處理的污水為化工污水，處理能力為60 000 m3/天，主要為化工園區(qū)廢水、印染廢水、少量含油廢水，三種廢水占比為6:3:1。該污水處理廠主要產(chǎn)生臭氣的處理單元為格柵、提升泵房、沉砂池、氧化溝、AAO、污泥濃縮池、污泥脫水機(jī)房等。經(jīng)計(jì)算，臭氣設(shè)計(jì)處理風(fēng)量為20 000 m3/h，這些臭氣主要是一些揮發(fā)性有機(jī)物、硫化合物、氮化合物等，如硫醇、硫醚、硫化氫、氨等，具有強(qiáng)烈的刺激性。設(shè)計(jì)過程中對(duì)收集后的臭氣污染物濃度采用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)[3]如表2所示。

表2 臭氣污染物濃度

在臭氣處理設(shè)備投入生產(chǎn)運(yùn)行且生產(chǎn)負(fù)荷達(dá)到75%以上的情況下，分別檢測(cè)臭氣污染物控制項(xiàng)目進(jìn)氣口濃度及出氣口濃度[4]，每間隔12 h檢測(cè)一次，共檢測(cè)9次，每次取樣兩個(gè)，取平均值。各污染進(jìn)氣、出氣濃度如圖2所示。

裝置穩(wěn)定運(yùn)行一段時(shí)間后，關(guān)閉光催化氧化設(shè)備，使臭氣直接進(jìn)入生物處理單元，運(yùn)行48 h穩(wěn)定后，分別于早晚取樣，每次間隔12 h，共取樣4次，檢測(cè)出氣濃度。

如圖2所示，硫化氫、氨、臭氣進(jìn)氣、出氣濃度變化，硫化氫出氣濃度均低于0.9 mg/m3（0.017 kg/h），氨出氣濃度均低于5 mg/m3（0.09 kg/h），臭氣均低于800（無量綱）。處理系統(tǒng)整體對(duì)氨的去除率最高，其次為硫化氫、臭氣。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，受園區(qū)化工廠生產(chǎn)運(yùn)行的影響，在不同檢測(cè)時(shí)段，水量不同、臭氣中污染物濃度也不同。早晨時(shí)段檢測(cè)的臭氣進(jìn)氣濃度相對(duì)較低，下午時(shí)段檢測(cè)臭氣進(jìn)氣濃度相對(duì)較高。運(yùn)行穩(wěn)定后，硫化氫、氨、臭氣的進(jìn)氣濃度均存在部分超出設(shè)計(jì)值的現(xiàn)象，在實(shí)際運(yùn)行中，出氣濃度穩(wěn)定，證明該系統(tǒng)具有20%的抗污染物沖擊余量。

圖2 污染物控制項(xiàng)目進(jìn)氣及出氣濃度

臭氣排放在無其他臭源干擾的情況下，在正常工況及常規(guī)氣象條件下，處理后的排放氣體可以采用排氣筒（15 m）進(jìn)行有組織地排放，排放濃度符合《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB14554-93），具體參數(shù)如表3所示。

表3 臭氣排放標(biāo)準(zhǔn)

當(dāng)關(guān)閉光催化氧化設(shè)備后，氨仍能達(dá)標(biāo)，硫化氫部分超標(biāo)，臭氣普遍超標(biāo)。分析原因如下：（1）生物滴濾間中大量的培養(yǎng)亞硝化細(xì)菌和硝化細(xì)菌，將NH4+氧化成NO2和NO3，對(duì)氨的轉(zhuǎn)化較為徹底。（2）脫硫微生物的共同特征是在需氧條件下能夠氧化Fe2+、S和無機(jī)硫化物，并將原性硫化物氧化為SO42-，使環(huán)境變酸并釋放出能量，有機(jī)硫的生物氧化活性優(yōu)于無機(jī)硫。在單一的生物處理單元處理時(shí)，無機(jī)硫的處理效率變低，使得部分硫化氫超標(biāo)。（3）臭氣在污染物沖擊大時(shí)不能達(dá)標(biāo)，生物處理的原理是培養(yǎng)微生物代謝、降解有機(jī)物，單一的生物處理單元抗沖擊能力較小，目標(biāo)污染物范圍也較小，是造成臭氣普遍超標(biāo)的原因。

5 結(jié)論與展望

一體組合式臭氣處理集成裝置對(duì)工程應(yīng)用方面發(fā)生的問題進(jìn)行了整體考慮，通過優(yōu)化工藝設(shè)計(jì)并投入使用，得出以下結(jié)論。

（1）工藝優(yōu)化后，各污染物控制項(xiàng)目處理效率均可達(dá)到95%以上，與以往僅采用生物法處理化工污水臭氣時(shí)處理效率普遍低于80%對(duì)比，明顯提升了化工污水廠的臭氣處理效率。

（2）化工污水廠污染物除了硫化氫、氨以外，還有一些和生產(chǎn)相關(guān)的惡臭污染物，嗅閾值很低，即使達(dá)標(biāo)排放也難以改善廠區(qū)及周邊環(huán)境的惡臭氣味。采用本方法，將惡臭污染物逐步從大分子鏈徹底分解為小分子鏈，使惡臭污染物處理得更徹底，從而極大地改善了化工污水廠的廠區(qū)環(huán)境。

（3）針對(duì)廠區(qū)用地緊張的情況，設(shè)計(jì)了一體化裝置，將常規(guī)的生物滴濾、過濾分為上下兩層。下層還設(shè)置了光催化間、風(fēng)機(jī)、循環(huán)泵等。該裝置造型一體美觀、節(jié)省空間，提高了土地利用率。

此外，該裝置在污染物濃度較高、氣量較小且不穩(wěn)定的工況下具有一定的優(yōu)勢(shì)，可設(shè)計(jì)成集成凈化塔的形式，并優(yōu)化各單元比例，節(jié)約占地空間，提高處理效率，使企業(yè)能夠以較低成本處理化工污水的臭氣。