污水處理廠臭氣處理方法分析

楊傳忠，榮中原，廖慶花，郭家磊，王杰

（華夏碧水環(huán)?？萍加邢薰?，河南 鄭州450008）

隨著我國(guó)對(duì)環(huán)境治理越來(lái)越重視，污水的處理率每年都在升高。但是污水處理過(guò)程中產(chǎn)生的大量臭氣不僅對(duì)空氣質(zhì)量產(chǎn)生影響，而且對(duì)處理廠周圍居民的生活質(zhì)量產(chǎn)生不良影響。這就造成了污水站周圍居民對(duì)建設(shè)污水處理站產(chǎn)生抵觸情緒，甚至影響污水處理站的正常運(yùn)營(yíng)[1]。因此，基于對(duì)環(huán)境治理以及對(duì)居民生活環(huán)境質(zhì)量的提高，污水處理廠臭氣處理問(wèn)題亟需解決。為了有效治理污水處理廠臭氣污染，2002年國(guó)家新修訂和頒布了《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918—2002），為了達(dá)到臭氣排放標(biāo)準(zhǔn)，污水處理廠臭氣處理技術(shù)在我國(guó)得到廣泛發(fā)展和應(yīng)用[2，3]。常用的污水處理廠除臭方法有物理法、化學(xué)法和生物法。

1 物理法

物理除臭方法是指通過(guò)物理手段將臭氣中的硫化氫及氨氣等物質(zhì)轉(zhuǎn)移或者稀釋的方法。常用的有稀釋法和吸附法。

1.1 稀釋法

稀釋法主要是通過(guò)向污水廠臭氣中充入沒(méi)有臭味的氣體，例如空氣等，使臭氣中的硫化氫等濃度降低，然后排放，達(dá)到除臭的目的。稀釋法主要應(yīng)用于硫化氫等惡臭氣體濃度比較低的污水處理廠臭氣處理中[4]。但是這種方法沒(méi)有將有害物質(zhì)去除，依然會(huì)對(duì)環(huán)境造成危害。

1.2 吸附法

吸附法主要是通過(guò)活性炭、樹脂等具有吸附功能的材料，將臭氣中具有惡臭味道的硫化氫等物質(zhì)吸附，達(dá)到除臭的目的[5]?；钚蕴课椒ㄊ窃谖剿刑畛洳煌再|(zhì)的活性炭，以吸附去除臭氣中的酸、堿及中性等不同性質(zhì)的物質(zhì)?；钚蕴课椒ň哂形叫矢摺⒃O(shè)備簡(jiǎn)單、運(yùn)行管理容易、可處理混合氣體等優(yōu)點(diǎn)。但是隨著吸附的進(jìn)行，活性炭會(huì)達(dá)到吸附平衡，其表面的吸附位點(diǎn)被完全占據(jù)，使活性炭失去吸附功能，這就需要對(duì)活性炭進(jìn)行更換，或者通過(guò)物理、化學(xué)方法對(duì)其進(jìn)行再生[6]，從而導(dǎo)致運(yùn)行成本的增加。

2 化學(xué)法

化學(xué)法是指通過(guò)化學(xué)反應(yīng)將臭氣中惡臭物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)化為無(wú)臭無(wú)味的物質(zhì)，達(dá)到除臭的目的。吸收法、燃燒法及化學(xué)氧化法是化學(xué)法除臭中常見(jiàn)的幾種技術(shù)[7-9]。最新的化學(xué)除臭法有電暈除臭法[10]、光催化氧化法[11]及膜生物除臭法[12]，是近幾年比較新的除臭方法。

2.1 吸收法

吸收法是利用酸堿（如NaOH，H2SO4）等能夠與硫化氫、氨氣等具有惡臭性質(zhì)的無(wú)機(jī)類物質(zhì)反應(yīng)達(dá)到除臭目的的方法。為了能夠徹底去除臭氣中的硫化氫和氨氣等物質(zhì)，吸收法通常多級(jí)吸收，即先通過(guò)酸噴淋吸收除去氨氣，然后通過(guò)堿噴淋吸收除去硫化氫。吸收法對(duì)臭氣中的硫化氫和氨氣等物質(zhì)具有較高的去除速率和去除率，而且吸收法比較耐受沖擊，適用于各種不同濃度、不同氣體流量的臭氣處理方法，操作簡(jiǎn)單。但是對(duì)臭氣中的揮發(fā)性有機(jī)物質(zhì)的去除幾乎為零，而且噴淋液要經(jīng)常更換，從而消耗大量的水資源[13]。

2.2 燃燒法

燃燒法是指在高溫條件下通過(guò)燃燒氧化反應(yīng)將臭氣完全燃燒降解的方法。主要分為直接燃燒法和催化燃燒法。直接燃燒法是將臭氣在高溫條件下直接充分燃燒。直接燃燒法主要適用于可燃性氣體濃度比較高、燃燒熱值比較高的臭氣的處理過(guò)程。直接燃燒法運(yùn)行時(shí)需要的外加溫度較高，燃料使用較多，導(dǎo)致運(yùn)行費(fèi)用較高。

催化燃燒法實(shí)際上就是通過(guò)催化劑將臭氣中的可燃物質(zhì)催化氧化為無(wú)臭物質(zhì)的過(guò)程。催化燃燒法能夠大大降低臭氣燃燒時(shí)外加的溫度，相對(duì)于直接燃燒法，其燃燒效率有很大的提高。但是催化燃燒法運(yùn)行過(guò)程中有可能出現(xiàn)催化劑失活、堵塞等問(wèn)題。

燃燒法的設(shè)備建設(shè)費(fèi)用較高，在運(yùn)行過(guò)程中有可能會(huì)生成有毒物質(zhì)，產(chǎn)生二次污染，且此方法對(duì)設(shè)備的腐蝕性較大，易造成設(shè)備的更換，導(dǎo)致運(yùn)行成本較高。目前燃燒法在國(guó)內(nèi)外污水臭氣處理中的使用較少[3，13]。

2.3 化學(xué)氧化法

化學(xué)氧化法是通過(guò)具有強(qiáng)氧化性質(zhì)的氧化劑（如臭氧、催化劑、紫外光等）降惡臭物質(zhì)氧化降解為無(wú)臭氣體的技術(shù)。

2.3.1 臭氧氧化法

臭氧具有很強(qiáng)的氧化能力，能夠?qū)⒊魵獾幕瘜W(xué)成分氧化降解達(dá)到除臭的目的。因此在污水處理廠臭氣處理中能夠達(dá)到很好的除臭效果。由于該方法的氧化速率較慢，在實(shí)際工程應(yīng)用過(guò)程中會(huì)將化學(xué)吸收法和臭氧氧化法結(jié)合使用，即先將臭氣通過(guò)吸收液進(jìn)行噴淋吸收以除去一部分物質(zhì)，然后再通過(guò)臭氧氧化法將剩余的臭氣組分氧化去除，達(dá)到快速高效除臭的目的。然而臭氧氧化過(guò)程中，臭氧無(wú)法完全反應(yīng)，剩余的臭氧會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染。而且臭氧發(fā)生器具有較高的能耗，導(dǎo)致運(yùn)行成本的增加[14]。

2.3.2 紫外光氧化法

紫外光氧化法除臭主要有兩種方式：第一種是紫外光激發(fā)氧氣等物質(zhì)產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化性的羥基自由基（·OH）、超氧基團(tuán)（1O2）等物質(zhì)，這些物質(zhì)具有強(qiáng)氧化性，與惡臭物質(zhì)發(fā)生氧化反應(yīng)，使惡臭物質(zhì)降解成為無(wú)臭物質(zhì)。第二種就是紫外光的光子能量大于惡臭物質(zhì)之間的分子鍵能量，這樣經(jīng)過(guò)紫外光光子的激發(fā)，分子鍵斷裂降解為無(wú)害分子。紫外光氧化法對(duì)臭氣的含水率、溫度等適應(yīng)性較強(qiáng)，通過(guò)兩種途徑去除惡臭物質(zhì)，具有較高的去除率。紫外光氧化法設(shè)備小，節(jié)約場(chǎng)地，建設(shè)及運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用較低，操作簡(jiǎn)單靈活[15，16]。

2.3.3 催化氧化法

催化氧化法是指利用催化劑通過(guò)催化氧化反應(yīng)將臭氣中物質(zhì)氧化為二氧化碳和水或者氧化為無(wú)臭物質(zhì)。目前利用較多的催化劑主要有二氧化鈦（TiO2）、氧化鋅（ZnO）及硫化鉛（PbS）等。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，除臭過(guò)程中半導(dǎo)體粒子能夠在常溫下直接利用空氣中的氧氣為氧化劑，將臭氣中的惡臭物質(zhì)催化氧化為無(wú)臭物質(zhì)[12]。

3 生物法

生物除臭技術(shù)是指通過(guò)將臭氣與微生物接觸，然后被微生物吸收通過(guò)微生物自身的新陳代謝將臭氣物質(zhì)分解為自身生命活動(dòng)所需的物質(zhì)，同時(shí)將代謝過(guò)程中生成的二氧化碳排入空氣中。生物除臭法主要有3 個(gè)過(guò)程：（1）臭氣溶解于水中，即臭氣與水接觸后溶解于水中從氣相變?yōu)橐合嗟倪^(guò)程；（2）微生物吸附惡臭物質(zhì)，然后將其吸收進(jìn)體內(nèi)的過(guò)程；（3）進(jìn)入微生物細(xì)胞內(nèi)的惡臭物質(zhì)在催化酶的作用下生成二氧化碳、水及微生物細(xì)胞質(zhì)[17]。

3.1 生物濾池法

生物濾池是通過(guò)在濾池內(nèi)填充填料，微生物在填料表面附著并生長(zhǎng)。當(dāng)惡臭物質(zhì)進(jìn)入水體以后被微生物吸附，吸收然后被降解，代謝產(chǎn)生的氣體通過(guò)池頂排出的方法。生物濾池中一般為惰性填料，常用的有活性炭、堆肥、木渣、干草、土壤等。這些物質(zhì)都具有較好的通水性和通氣性的特點(diǎn)，能夠很好地使臭氣通過(guò)，同時(shí)能夠使微生物很好地在其表面附著并生長(zhǎng)。由于臭氣能夠緩慢地通過(guò)惰性填料，臭氣物質(zhì)能夠與微生物充分地接觸，因此其具有很好的去除率，同時(shí)運(yùn)行過(guò)程中無(wú)需外加碳源，運(yùn)行費(fèi)用較低。但是當(dāng)臭氣負(fù)荷較高時(shí)，使微生物數(shù)量激增，導(dǎo)致填料被堵塞，降低去除效果[18]。

3.2 生物洗滌法

生物洗滌法實(shí)際上是一種活性污泥法，它是通過(guò)將臭氣通入含有活性污泥懸浮物的水體中，使臭氣與水體充分接觸形成混合液，然后再把混合液送入反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)的方法。生物洗滌法操作控制靈活，且壓力損失小。但是這種方法對(duì)臭氣的溶解度要求比較高，臭氣溶解度越高其去除效果越好，因此不適用于溶解度較低的臭氣處理。同時(shí)此種方法需要外加營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，導(dǎo)致運(yùn)行費(fèi)用較高。

3.3 生物滴濾法

生物滴濾法是一種在滴濾塔內(nèi)填充陶粒、沸石、活性炭等填料，生物膜完整地附著在填料表面，通過(guò)過(guò)濾及微生物吸收降解進(jìn)行除臭的方法。滴濾液通過(guò)塔頂部的噴淋口均勻地噴灑在填料上面，在填料內(nèi)自上而下流動(dòng)，同時(shí)臭氣通過(guò)滴濾塔底部進(jìn)入，自下而上流動(dòng)，在填料中與滴濾液充分接觸溶解，然后被填料表面的微生物吸收降解的方法。由于滴濾塔中具有厭氧、兼氧和好氧區(qū)域，因此其能夠很好地去除臭氣中的物質(zhì)達(dá)到除臭的目的。生物滴濾法能夠通過(guò)調(diào)節(jié)滴濾液的溫度、pH 值等條件使微生物生存環(huán)境達(dá)到良好的條件，同時(shí)滴濾液向下流動(dòng)的過(guò)程中能夠帶走微生物代謝產(chǎn)生的廢物，有利于微生物高效降解惡臭物質(zhì)。但是如果臭氣停留時(shí)間較短，則不能充分地去除惡臭物質(zhì)[19，20]。

4 結(jié)語(yǔ)

在臭氣治理過(guò)程中要結(jié)合各個(gè)方法的實(shí)際情況，根據(jù)臭氣的成分及分布規(guī)律等特點(diǎn)選擇適合自身的方法，使污水處理廠高效穩(wěn)定運(yùn)行。對(duì)于臭氣量較大，且臭氣成分及臭氣量穩(wěn)定的污水處理廠，一般采用生物法或者化學(xué)法進(jìn)行處理；對(duì)于臭氣量較小，臭氣成分不穩(wěn)定的污水處理廠，一般采用物理吸附法進(jìn)行處理。在實(shí)際工程應(yīng)用中也可以將多種方法結(jié)合使用，如可以將活性炭吸附法與化學(xué)吸收法相結(jié)合，達(dá)到高效穩(wěn)定去除臭氣的目的。