污水處理廠惡臭物質分析與生物濾池除臭工藝研究進展

朱睿

【摘 要】 目前，污水惡臭污染正影響著大氣環境質量，給人們的工作和生活帶來了危害。本文分析了惡臭氣體的來源、組成和產生濃度，并對先進的生物濾池除臭工藝進行了具體的分析，既客觀闡明了該項技術的獨到效果，又理性指呈了影響其除臭效果的關鍵因素，希望能夠給污水處理廠提供有益的借鑒，以便更好地推動生物濾池除臭技術的發展。

【關鍵詞】 污水處理廠 生物濾池工藝 臭氣污染

惡臭污染給人們的生活和工作帶來了嚴重危害，不僅在視覺上損壞了人們對于綠色環境的感知，更由于其內含諸多有害物質直接威脅著人體的健康，進而導致了人類生存質量的直線下降。因而，如何利用先進的科學技術手段做好對污水臭氣的有效處理，已成為污水處理廠的工作重點之一。目前，生物濾池除臭法開始被大量應用于污水臭氣處理中，這是因為，與其它除臭技術相比，該項技術不僅具備設備簡單且能耗相對較低的優點，同時還因為其安全可靠的技術工藝和操作流程有效避免了二次污染的產生，真正體現了綠色環保的理念。正因為具備了上述幾方面的優點，生物過濾池除臭方法理所當然地成為了污水治理綠色方案的代表，越來越被廣泛應用于污水惡臭氣體的治理工作中。

1 污水處理廠惡臭物質的來源、組成及濃度

污水處理廠中的惡臭物質主要來源于格柵、曝氣沉砂池、初沉池、生化池、污泥濃縮池、污泥脫水機房等。惡臭物質中主要包括四類物質，即：含硫化合物、含氮化合物、烴類化合物以及含氧化合物。其中最主要的惡臭物質是硫化氫、氨氣、甲硫醇等。

各個處理單元所產生的惡臭物質量和排放強度上存在明顯差異。Frech等對德國100家污水處理廠惡臭物質源進行了調查，結果發現城市污水處理廠的污泥處理區（污泥濃縮池、污泥脫水間等）與污水進水區（進水泵站、格柵、曝氣沉砂池等）產生的惡臭物質無論在惡臭物質量上，還是在排放強度上均高于其他處理單元。我國研究人員對污水處理廠惡臭污染物進行了監測，結果表明污水處理廠惡臭發生源主要是儲泥池、污泥濃縮池、污泥脫水機房以及曝氣池和格柵處。眭光華等對廣州一大型生活污水處理廠主要惡臭源硫化氫、氨氣的排放濃度進行了8個月的連續監測，結果表明，沉砂池、格柵和污泥濃縮池的硫化氫、氨氣排放濃度呈夏秋季節高、冬春季節低的特征，與季節變化的氣溫有明顯的相關性；污水水溫越低則硫化氫和氨氣的排放濃度越低。張道友等通過對北京某大型污水處理廠的惡臭物質情況和氣象條件進行監測，結果發現，極端天氣（高濕度、低氣壓、無風、多日無雨）的惡臭物質濃度高。席勁瑛等對某市污水處理廠主要惡臭源硫化氫和氨氣的排放濃度進行了9個月的連續監測，結果表明，污水的硫化氫和氨氣排放濃度均隨水溫的升高而升高，當水溫分別低于18℃和22℃時，曝氣沉砂池和粗格柵的硫化氫和氨氣排放濃度分別低于0.4mg/m3和0.1mg/m3。

2 生物過濾池在污水處理廠的除臭工藝分析

生物除臭工藝是利用微生物自身對于生物的降解作用，有效地對臭氣物質進行吸收和降解，并在此基礎上實現對臭氣的處理。由于生物濾池法不僅具有除臭效率高，而且其處理產物體現出了環保無害的特點，表現出了無可替代的優越性，因而被廣泛地應用于污水惡臭氣體的處理中。

2.1 生物濾池除臭的工作原理

由于生物濾工藝主要是采用了液體吸收和生物處理的組合的方式，因而，在利用該項技術進行除臭時，一般必須依據以下步驟： 首先，需要將臭氣中的大量有機污染物充分溶解于水中，此目的是讓臭氣與液體形成混合水。接著，巧妙地利用濃度差的推動作用，進一步將完全溶解于液膜中的有機污染物迅速擴散到生物膜內，這樣一來，填料中的微生物便能夠及時捕獲并吸收混合水中的惡臭氣體。最后，當那些散發惡臭的有機污染物進入微生物體內，又作為能源和營養物質被微生物分解和利用，并最終轉化為無毒無害的化合物。利用微生物對污水中的有機物進行降解，不僅可以巧妙地去除了污水中惡臭氣體，還避免了二次污染的形成，真正體現了綠色環保的理念。

2.2 生物濾池除臭工藝系統組成

生物濾池除臭是一個工藝流程相對較短且設備簡單、運行成本較低的系統組成，一般來說，該系統組成包括氣體收集輸送系統、加濕保溫系統、生物過濾系統和檢測控制系統四個組成部分。具體流程如圖1所示。

由圖1可知，當惡臭氣體經過收集管道通過氣體收集裝置后，為了讓那些不滿足溫濕度處理條件的氣體達到既定的要求，必須利用加濕保溫裝置對溫度濕度進行預先調節處理后再進入生物過濾裝置。此舉的目的是為了利用載體填料表面積上生長的微生物對污水進行脫臭處理，進而使得原先的惡臭氣體在生物過濾裝置中被微生物充分的吸收和分解。這樣一來，在生物過濾裝置中進行處理過的氣體便能夠達到相應的標準要求。

2.3 生物濾池除臭的性能特點

作為一種新型除臭方法，生物濾池除臭工藝具有以下幾點性能特點：其一，該項技術對于臭氣的處理效果非常好，不論在任何季節，利用生物過濾池進行臭氣處理都能滿足環保要求。其二，由于在整個流程中不需要利用化學物品，因而絕不會產生二次污染現象。其三，因為生物濾池具有緩沖容量大的特點，所以在運行過程中能夠對濃度高峰進行自動調節，而其間的微生物也可以始終處于正常工作狀態，這樣，便使得過濾池的耐沖擊負荷能力更強。其四，在整個過濾池除臭系統運行過程中因為采用了全自動控制，所以運行狀態不僅非常穩定，而且極少對零部件造成損害，讓后期的維護管理也變得相對簡單化。另外，生物濾池的池體通常情況下都是采用組裝式，這樣的設備既便于運輸和安裝，又利于實際操作過程中對于臭氣氣源的有效處理。

2.4 生物濾池除臭工藝的效果

目前，比較常用的除臭工藝有生物氧化除臭法、天然植物液除臭法、活性氧化除臭法以及高能離子凈化除臭法等，但是，在所有的除臭技術中，生物濾池除臭法由于除臭效果明顯而越來越受到國外研究人士的關注，更成為不少污水處理廠進行除臭的首選方案。與此同時，該項技術還普遍應用于飲食、化學以及醫藥等各行各業。這是因為，與其它除臭工藝相比，生物濾池除臭工藝不僅流程簡單易操作，而且不會對環境形成不必要的損害，尤為重要的是，在整個除臭工藝流程中，由于不需要涉及到其它的化學藥品，所以在實際操作過程中無需擔心二次污染問題的出現，這樣，就避免了因次生污染物對環境造成的再度損害。

3 生物濾池除臭效果的決定因素

盡管生物濾池是所有除臭法中最為經濟有效的方法，但由于其原理是利用微生物對惡臭氣味進行吸收、氧化以達到降解的目的，所以在利用該法進行污水臭氣處理時，其效果往往受到很多因素的影響，具體有以下幾方面。

3.1 污染物的含量

在利用微生物進行惡臭氣體處理時，廢氣中的污染物的種類和數量往往影響著其除臭效果。一般情況下，使用生物過濾池進行除臭時，廢氣中的污染物的種類應該是能夠被微生物利用和降解的水溶性有機或無機物質，且一定不能是抑制微生物生長的有毒物質，只有這樣，才能夠保證微生物極佳的除臭效果。同時，污染物的含量也應該保持在一定的范圍內，過高含量的污染物將會導致微生物的大量繁衍，高密度的微生物不僅影響除臭效果，還有可能縮短填料的使用壽命。

3.2 適宜的除臭環境

在進行污水臭氣處理時，生物過濾池中填料層的均衡施行制約著生物濾池的透氣性，更影響著對臭氣的處理效果。這是因為，在潤濕效果（即水分缺失）不夠的情況下，填料層會發生干裂現象，這種狀態下，微生物的新陳代謝不僅無法正常進行，而且其代謝物也不容易排出過濾池。與此同時，在缺水的情況下，填料層自身的均勻性也不夠，導致了廢氣無法均勻通過，進而大大降低了除臭效果。而濕度如果過高，又會明顯縮短廢氣污染物與填料層的接觸時間，無法達到最佳的除臭目的，甚至還會產生某些有氣味的揮發物，給環境造成二次污染。所以，為了保證給填料層提供最為適宜的濕度，廢氣在進入生物濾池之前，需先經過潤濕處理，以保證填料在最為適宜的濕度范圍內更好地發揮其除臭效果。另外，進行生物除臭時，pH值也是影響微生物新陳代謝的重要因素之一。對于多數微生物而言，只有當生存環境的pH值基本接近于中性時，才能保證其最高的生物活性。這是因為，當臭氣在進行分解的過程中，其中的H2S、NH3和含氯有機物等成分會生成某些酸性副產物，進而導致了微生物生長環境pH的明顯下降，在這種情況下，微生物的生物活性也跟著受到影響，嚴重者還會破壞現有的微生物菌種，必然地會造成微生物對于惡臭物質去除率和去除效果達不到最佳的狀態。

3.3 做好濾池填料的選擇

生物濾池的最重要組成部分便是填料，作為微生物的載體，生物濾池的填料主要包括無機填料和有機填料兩大類。好的填料不僅具有營養成分合理、吸附性強、結構均勻孔隙率大等特點，而且能夠為微生物的生長提供極佳的客觀環境，可以容許一定數量和種類的微生物在其間生長。所以在進行填料的選擇時，需要根據既定的場合進行有針對性的填料選擇，同時還要考慮到所選擇的填料具備一定的營養成分如碳、氮、磷、鉀等微量元素，以保證能夠提供微生物的正常生長之需。由于單一成分的填料很難滿足上述要求，因而多數情況下，為了讓生物活性能夠穩定地保持在正常的狀態，盡量選擇可以提供微生物生長所需要的營養成分的復合型填料。

3.4 合理控制停留時間

在進行微生物除臭的過程中，由于污水中的惡臭氣體在濾池中被生物膜吸附分解需要一定的時間，因而惡臭氣體在過濾池的停留時間又往往成了影響臭氣去除率的重要因素之一。一般情況下，氣體在過濾池內停留時間的長短與生物凈化效率成正比例。但與此同時，過長的時間停留會導致污水惡臭氣體處理成本增大，自然無法實現經濟效益的最大化追求目標。基于對經濟效益和除臭效果的雙重考慮，在進行污水臭氣處理時，通常會將生物過濾系統的停留時間控制在2～8.5min的范圍內。

3.5 做好濾料壓降的控制

由于在生物除臭系統中，濾料設備在運行過程中常會因為自重作用而導致孔隙率出現降低現象，導致氣體在通過填料時的阻力增加，一定時間后，由于壓降和能耗的不斷增大，又必然地會影響到濾料的正常使用。因而，在生物除臭系統的日常運作過程中一定要注意控制好濾池濾料的壓降，當濾料壓降達到一定數值時，最好的做法便是適時地更換濾料，以保證濾料能夠進行正常的除臭。

4 結語

與其它除臭工藝相比，由于生物濾池工藝具有設備簡單易操作且投資較低等諸多優點，已經成為污水處理廠惡臭氣體處理的首選方案。但是，由于該項技術目前仍處于初級階段，在應用過程中會存在著的一些不盡如人意的地方，因此，在今后進行微生物過濾池除臭工藝研究和應用時，既需要努力做好微生物菌種的優化，以便更進一步地發揮生物濾池的除臭性能，又需要做好過濾池填料的開發工作，力求給微生物提供更為適宜的生長環境。同時，還要充分利用科學技術手段對生物過濾池的設備和工藝模式進行改良，以保證臭氣被均勻吸附，讓微生物更好地對惡臭氣體進行降解。

參考文獻：

[1]韓力超，劉建廣，羅培.生物濾池去除污水處理廠臭氣的應用及展望[J].山東建筑大學學報，2011，26（4）：373-378.

[2]Frechen FB.Odor emission and odor control at wastewater treatment Plants in West Germany[J].Wat Sci Tech，1988，20：361-266.

[3]Frechen FB.Odor emission inventory of Germany wastewater treatment plants—odour flow rates and odour emission capacity [J].Wat Sci Tech，2004，50（4）：139-146.

[4]郭靜，梁娟，匡穎，等.污水處理廠惡臭污染狀況分析與評價[J].中國給水排水，2002，18（2）：41-42.

[5]魏德江，龔夢錫.污水處理廠惡臭控制技術評價分析[J].能源環境保護，2004，4（18）：27-28，30.

[6]席勁瑛，胡洪營，羅彬，等.城市污水處理廠主要惡臭源的排放規律研究[J].2006，22（23）：99-103.

[7]眭光華，李建軍，孫國萍.城市污水處理廠惡臭污染源調查與研究[J].環境工程學報，2008，2（3）：399-402.

[8]張道友，甘一萍，王建華，等.污水處理廠臭氣分析與控制對策[J].2011，29：10-12，122.

3 生物濾池除臭效果的決定因素

盡管生物濾池是所有除臭法中最為經濟有效的方法，但由于其原理是利用微生物對惡臭氣味進行吸收、氧化以達到降解的目的，所以在利用該法進行污水臭氣處理時，其效果往往受到很多因素的影響，具體有以下幾方面。

3.1 污染物的含量

在利用微生物進行惡臭氣體處理時，廢氣中的污染物的種類和數量往往影響著其除臭效果。一般情況下，使用生物過濾池進行除臭時，廢氣中的污染物的種類應該是能夠被微生物利用和降解的水溶性有機或無機物質，且一定不能是抑制微生物生長的有毒物質，只有這樣，才能夠保證微生物極佳的除臭效果。同時，污染物的含量也應該保持在一定的范圍內，過高含量的污染物將會導致微生物的大量繁衍，高密度的微生物不僅影響除臭效果，還有可能縮短填料的使用壽命。

3.2 適宜的除臭環境

在進行污水臭氣處理時，生物過濾池中填料層的均衡施行制約著生物濾池的透氣性，更影響著對臭氣的處理效果。這是因為，在潤濕效果（即水分缺失）不夠的情況下，填料層會發生干裂現象，這種狀態下，微生物的新陳代謝不僅無法正常進行，而且其代謝物也不容易排出過濾池。與此同時，在缺水的情況下，填料層自身的均勻性也不夠，導致了廢氣無法均勻通過，進而大大降低了除臭效果。而濕度如果過高，又會明顯縮短廢氣污染物與填料層的接觸時間，無法達到最佳的除臭目的，甚至還會產生某些有氣味的揮發物，給環境造成二次污染。所以，為了保證給填料層提供最為適宜的濕度，廢氣在進入生物濾池之前，需先經過潤濕處理，以保證填料在最為適宜的濕度范圍內更好地發揮其除臭效果。另外，進行生物除臭時，pH值也是影響微生物新陳代謝的重要因素之一。對于多數微生物而言，只有當生存環境的pH值基本接近于中性時，才能保證其最高的生物活性。這是因為，當臭氣在進行分解的過程中，其中的H2S、NH3和含氯有機物等成分會生成某些酸性副產物，進而導致了微生物生長環境pH的明顯下降，在這種情況下，微生物的生物活性也跟著受到影響，嚴重者還會破壞現有的微生物菌種，必然地會造成微生物對于惡臭物質去除率和去除效果達不到最佳的狀態。

3.3 做好濾池填料的選擇

生物濾池的最重要組成部分便是填料，作為微生物的載體，生物濾池的填料主要包括無機填料和有機填料兩大類。好的填料不僅具有營養成分合理、吸附性強、結構均勻孔隙率大等特點，而且能夠為微生物的生長提供極佳的客觀環境，可以容許一定數量和種類的微生物在其間生長。所以在進行填料的選擇時，需要根據既定的場合進行有針對性的填料選擇，同時還要考慮到所選擇的填料具備一定的營養成分如碳、氮、磷、鉀等微量元素，以保證能夠提供微生物的正常生長之需。由于單一成分的填料很難滿足上述要求，因而多數情況下，為了讓生物活性能夠穩定地保持在正常的狀態，盡量選擇可以提供微生物生長所需要的營養成分的復合型填料。

3.4 合理控制停留時間

在進行微生物除臭的過程中，由于污水中的惡臭氣體在濾池中被生物膜吸附分解需要一定的時間，因而惡臭氣體在過濾池的停留時間又往往成了影響臭氣去除率的重要因素之一。一般情況下，氣體在過濾池內停留時間的長短與生物凈化效率成正比例。但與此同時，過長的時間停留會導致污水惡臭氣體處理成本增大，自然無法實現經濟效益的最大化追求目標。基于對經濟效益和除臭效果的雙重考慮，在進行污水臭氣處理時，通常會將生物過濾系統的停留時間控制在2～8.5min的范圍內。

3.5 做好濾料壓降的控制

由于在生物除臭系統中，濾料設備在運行過程中常會因為自重作用而導致孔隙率出現降低現象，導致氣體在通過填料時的阻力增加，一定時間后，由于壓降和能耗的不斷增大，又必然地會影響到濾料的正常使用。因而，在生物除臭系統的日常運作過程中一定要注意控制好濾池濾料的壓降，當濾料壓降達到一定數值時，最好的做法便是適時地更換濾料，以保證濾料能夠進行正常的除臭。

4 結語

與其它除臭工藝相比，由于生物濾池工藝具有設備簡單易操作且投資較低等諸多優點，已經成為污水處理廠惡臭氣體處理的首選方案。但是，由于該項技術目前仍處于初級階段，在應用過程中會存在著的一些不盡如人意的地方，因此，在今后進行微生物過濾池除臭工藝研究和應用時，既需要努力做好微生物菌種的優化，以便更進一步地發揮生物濾池的除臭性能，又需要做好過濾池填料的開發工作，力求給微生物提供更為適宜的生長環境。同時，還要充分利用科學技術手段對生物過濾池的設備和工藝模式進行改良，以保證臭氣被均勻吸附，讓微生物更好地對惡臭氣體進行降解。

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[8]張道友，甘一萍，王建華，等.污水處理廠臭氣分析與控制對策[J].2011，29：10-12，122.

3 生物濾池除臭效果的決定因素

盡管生物濾池是所有除臭法中最為經濟有效的方法，但由于其原理是利用微生物對惡臭氣味進行吸收、氧化以達到降解的目的，所以在利用該法進行污水臭氣處理時，其效果往往受到很多因素的影響，具體有以下幾方面。

3.1 污染物的含量

在利用微生物進行惡臭氣體處理時，廢氣中的污染物的種類和數量往往影響著其除臭效果。一般情況下，使用生物過濾池進行除臭時，廢氣中的污染物的種類應該是能夠被微生物利用和降解的水溶性有機或無機物質，且一定不能是抑制微生物生長的有毒物質，只有這樣，才能夠保證微生物極佳的除臭效果。同時，污染物的含量也應該保持在一定的范圍內，過高含量的污染物將會導致微生物的大量繁衍，高密度的微生物不僅影響除臭效果，還有可能縮短填料的使用壽命。

3.2 適宜的除臭環境

在進行污水臭氣處理時，生物過濾池中填料層的均衡施行制約著生物濾池的透氣性，更影響著對臭氣的處理效果。這是因為，在潤濕效果（即水分缺失）不夠的情況下，填料層會發生干裂現象，這種狀態下，微生物的新陳代謝不僅無法正常進行，而且其代謝物也不容易排出過濾池。與此同時，在缺水的情況下，填料層自身的均勻性也不夠，導致了廢氣無法均勻通過，進而大大降低了除臭效果。而濕度如果過高，又會明顯縮短廢氣污染物與填料層的接觸時間，無法達到最佳的除臭目的，甚至還會產生某些有氣味的揮發物，給環境造成二次污染。所以，為了保證給填料層提供最為適宜的濕度，廢氣在進入生物濾池之前，需先經過潤濕處理，以保證填料在最為適宜的濕度范圍內更好地發揮其除臭效果。另外，進行生物除臭時，pH值也是影響微生物新陳代謝的重要因素之一。對于多數微生物而言，只有當生存環境的pH值基本接近于中性時，才能保證其最高的生物活性。這是因為，當臭氣在進行分解的過程中，其中的H2S、NH3和含氯有機物等成分會生成某些酸性副產物，進而導致了微生物生長環境pH的明顯下降，在這種情況下，微生物的生物活性也跟著受到影響，嚴重者還會破壞現有的微生物菌種，必然地會造成微生物對于惡臭物質去除率和去除效果達不到最佳的狀態。

3.3 做好濾池填料的選擇

生物濾池的最重要組成部分便是填料，作為微生物的載體，生物濾池的填料主要包括無機填料和有機填料兩大類。好的填料不僅具有營養成分合理、吸附性強、結構均勻孔隙率大等特點，而且能夠為微生物的生長提供極佳的客觀環境，可以容許一定數量和種類的微生物在其間生長。所以在進行填料的選擇時，需要根據既定的場合進行有針對性的填料選擇，同時還要考慮到所選擇的填料具備一定的營養成分如碳、氮、磷、鉀等微量元素，以保證能夠提供微生物的正常生長之需。由于單一成分的填料很難滿足上述要求，因而多數情況下，為了讓生物活性能夠穩定地保持在正常的狀態，盡量選擇可以提供微生物生長所需要的營養成分的復合型填料。

3.4 合理控制停留時間

在進行微生物除臭的過程中，由于污水中的惡臭氣體在濾池中被生物膜吸附分解需要一定的時間，因而惡臭氣體在過濾池的停留時間又往往成了影響臭氣去除率的重要因素之一。一般情況下，氣體在過濾池內停留時間的長短與生物凈化效率成正比例。但與此同時，過長的時間停留會導致污水惡臭氣體處理成本增大，自然無法實現經濟效益的最大化追求目標。基于對經濟效益和除臭效果的雙重考慮，在進行污水臭氣處理時，通常會將生物過濾系統的停留時間控制在2～8.5min的范圍內。

3.5 做好濾料壓降的控制

由于在生物除臭系統中，濾料設備在運行過程中常會因為自重作用而導致孔隙率出現降低現象，導致氣體在通過填料時的阻力增加，一定時間后，由于壓降和能耗的不斷增大，又必然地會影響到濾料的正常使用。因而，在生物除臭系統的日常運作過程中一定要注意控制好濾池濾料的壓降，當濾料壓降達到一定數值時，最好的做法便是適時地更換濾料，以保證濾料能夠進行正常的除臭。

4 結語

與其它除臭工藝相比，由于生物濾池工藝具有設備簡單易操作且投資較低等諸多優點，已經成為污水處理廠惡臭氣體處理的首選方案。但是，由于該項技術目前仍處于初級階段，在應用過程中會存在著的一些不盡如人意的地方，因此，在今后進行微生物過濾池除臭工藝研究和應用時，既需要努力做好微生物菌種的優化，以便更進一步地發揮生物濾池的除臭性能，又需要做好過濾池填料的開發工作，力求給微生物提供更為適宜的生長環境。同時，還要充分利用科學技術手段對生物過濾池的設備和工藝模式進行改良，以保證臭氣被均勻吸附，讓微生物更好地對惡臭氣體進行降解。

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