污水處理廠除臭工藝及工程應用分析研究

楊健

摘要：近年來，在各方政策的積極支持與推動下，我國各個地區的城市排水和污水處理工程建設均取得顯著的成績。然而，由于污水內含多種微生物及有機物，在收集、運輸和處理的一系列過程中會產生大量的惡臭性氣體，嚴重影響人們的正常生活，并對環境也造成極大的污染。如何通過除臭工藝有效處理各種惡臭氣體，這是推動城市獲得可持續發展的重要課題。本文基于污水處理廠除臭工藝及工程應用展開分析，對污水處理廠惡臭氣體的產生及危害等進行全面介紹，同時介紹污水處理廠經常使用的不同除臭工藝，以期為相關工程提供參考，有效提升我國各個污水處理廠廠區及周邊的空氣質量。

關鍵詞：污水處理;惡臭氣體;除臭工藝;工程應用;環境質量

引言

污水處理是指通過一系列特殊手段從而將污水按照排入某一水體或者能夠再次使用的水質標準對污水進行凈化處理的過程，被廣泛應用于社會建設的各個方面，例如建筑領域、農業領域、交通和能源領域、石化領域、環保領域以及城市景觀領域和醫療領域、餐飲領域等，并且開始走進普通百姓的生活中。

1 污水處理廠惡臭氣體的基本概述

在城市發展中，污水處理設施是推動城鎮經濟發展和生活水平提升的不可或缺的基礎設施之一，也是我國各個地區實現經濟發展、人們生活穩定健康的重要保障。近幾年，我國各個地區的污水處理廠數量增加，整體污水處理的能力得到大幅提升。因此，如何更有效處理惡臭氣體是污水處理廠急需解決的重要問題。

1.1 污水處理廠惡臭氣體的主要來源。

惡臭氣體主要來自于3個方面。1）在各類生產、生活污水的收集、輸送、匯集的過程中，污水將在管網內部長時間停留，而管網中由于無法及時補充足夠量的溶解氧，這就造成污水中的溶解氧含量非常低甚至為零的狀態，這種環境下，污水中包含的各類碳水化合物、蛋白質以及脂肪物質等就會被污水中的一部分厭氧型的微生物所利用，進行完成“合成”與“分解”，然后會以硫酸鹽或者硝酸鹽為氧元產生以硫化氫氣體為主且伴有其他一定含硫氣體的化合物。而一些固體顆粒則會經過細菌的消化過程產生氨氣，雖然氨氣的水溶性較好，但也容易揮發，進而就產生了大量惡臭氣體，向周圍區域進行擴散。2）污水脫離了排水管的厭氧環境之后，會進入污水處理廠的配水區域，在一系列復雜的運輸過程中，水流會遭遇劇烈的擾動，會不斷地釋放在污水中被溶解的各種惡臭物質。3）還有較大的懸浮物會被截流，這些物質在停留過程中也會不斷發酵，進而產生大量以含硫元素為主的諸多惡臭性氣體（詳見表1）。

1.2 污水處理廠惡臭氣體的特點與危害。

污水處理臭氣包含的成分比較復雜，常見的惡臭成分主要包含有三種類別：含硫化合物 、含氮化合物 以及含碳、氫、氧化合物等，通常都是不同種類污染物與不同濃度的污染物各種隨機組合而成。惡臭氣體是屬于一種感知類別的污染物，在生活中分布極其廣泛，除了會對人體嗅覺器官造成損傷外，同時對于人體的“消化系統”、“內分泌系統”和“神經系統”等都將產生非常嚴重的不良影響，甚至會影響人類的視覺。如果長期處于這類環境中，容易產生發燒、智力受損，尤其是長期處于氨氣的環境，耗氧量則會迅速下降，造成呼吸急促的情況發生。

2 當前國內污水處理廠常見的除臭工藝

經過多年的發展，我國污水處理廠的除臭技術也獲得了極大的改進，從以前最常用的掩蔽法除臭、水洗法除臭、吸附法除臭已經發展到效果更顯著的燃燒除臭、催化氧化除臭、生物除臭和等離子體除臭等 ，在具體的應用過程中，不同的除臭原理和工藝有各自的優勢，能夠滿足不同特點的臭氣處理需求。就目前而言，在我國的污水處理廠中應用最為廣泛的除臭工藝主要有六種，具體包括全過程除臭、生物濾池、離子、化學、強氧化以及光解除臭工藝等。

2.1 全過程除臭工藝，從污水源頭上消除導致惡臭的相關物質。

這種方式主要是在生物池中安裝了含有“組合微生物填料”的培養箱，當這些活性的污泥混合液通過培養箱的時候，箱內的生物填料能夠促進除臭微生物的生長，進而與水中各類惡臭性的物質就會通過“吸附”、“凝聚”和“生物轉化降解”等一系列的作用，從而在水中完成惡臭物質的去除，最終實現除臭效果。 在此基礎上，還會將污水處理廠的二沉池里排放出來的各類帶有大量活性污泥（含有除臭微生物）有效引流至污水處理廠的“進水端”，這就能夠對污水處理廠里各種惡臭物質進行有效全過程性的控制。這種工藝能夠從污水源頭上消除導致惡臭的相關物質，有效減少惡臭氣體對相關設備及設施的腐蝕作用，同時，不需要加蓋，也同步省去了臭氣收集與輸送環節，不需要新建除臭設施 ，更加節省占地面積 。另外，這種工藝的建設方式也更加方便、快捷 ，如果是老廠改造的情況，也不需要停產就能直接建設，項目投資、運行的成本都相對更低。目前，全過程除臭工藝在國內許多地區的污水處理廠得到廣泛使用，取得較好的除臭效果。

2.2 除臭生物濾池，將污染物質分解成無毒無害的無機物。

這種工藝主要是在除臭的實施過程，將污水中的各中污染源的廢氣進行收集，然后集中通過專有通道送到生物濾池中，在將廢氣進行加濕除垢的操作后，再通過“濕潤”、“多孔”以及“充滿活性微生物的填料層”，通過填料層以及生物膜對污染物進行有效的吸附，同時，將附著在填料層的內外的大量微生物能夠對吸收、降解這些污染物，進而成功將各類污染物質進行分解，轉變成CO2、H2 O等無毒、無害的無機物，進而實現除臭。這種除臭工藝運行成本相對更低，效果較好，其不會造成二次污染，是許多污水處理廠都在使用的一種除臭工藝，例如在山東某地、煙臺等地的污水處理廠工程中均取得很好的除臭效果。

2.3 離子除臭工藝，低耗能且無污染。

“離子除臭”工藝主要采用一些特殊的離子設備將大量帶電的高能顆粒通過碰撞的方式與中性的氧分子進行融合，通過一系列復雜的反應后形成負氧離子，在此基礎上，氧化、分解在空氣中彌漫的各種污染性的因子，實現去除異臭味。“離子除臭”的工藝的操作流程非常簡單，使用周期也較長，也是一種低能耗的方法，沒有二次污染，運行方式也非常靈活，在國內許多污水處理廠得到應用。

2.4 光解除臭工藝，利用紫外線及紫外線產生的能量進行除臭。

通過光解方式的除臭工藝主要是通過兩種方式進行除臭。第一，利用紫外線的作用對空氣中包含的氧氣、水分子產生作用 ，進而產生大量強氧化性物質，能夠與污水中的惡臭物質進行復雜的氧化反應 ，進而使這些物質轉化成其他無害、無臭的新物質。第二，利用紫外線所產生的巨大能量產生作用，讓惡臭物質在遭受到攜能光量子的轟擊作用下被分解乃至被斷裂，進而將分解成為單質的原子或者是其他無害的分子，實現除臭效果。光解方式的除臭工藝優勢也比較明顯，占地面積小，設備重量輕，且操作靈活、管理方便，整體運行的成本偏低。而且，光度還可以根據臭氣的不同濃度進行調節，提高除臭滅菌的效果。可以與其他除臭工藝進行聯合運用，效果更好。

2.5 干式濾料工藝，適應各種高低濃度的廢氣。

這種工藝的除臭原理也主要分成兩個方面，即物理吸附方式與化學反應方式。1）物理吸附。主要是指通過物理吸附的方法實現除臭。這種物理方式的吸附過程不同于一般方式的碳填料方式，它只是將大量的污染物質吸在一定的化學濾料內。2）化學反應方式。該反應是建立在物理吸附的基礎之上，讓污水中大量的污染物質能夠與濾料的化學分子進行充分接觸、反應，進而讓這些污染物與大量的催化氧化劑發生化學反應，實現除臭。干式濾料的處理設備占地面積小，適應高低濃度的廢氣，且不受外部因素影響。

3 污水處理廠除臭工藝的工程應用分析

當前，污水處理廠都非常重視除臭工藝，根據各自廠區的實際情況和除臭需求，采用不同原理的除臭工藝，例如一些地埋式的污水處理廠普遍會采用“生物濾池”的工藝。而隨著社會對除臭要求和標準的日益提高，各類除臭工藝也獲得應用，例如山東某污水處理廠就是采用了組合方式，包括“除臭生物濾池”與“離子除臭”。比如北京某地的污水處理廠，也是采用“除臭生物濾池”與“化學除臭”的組合式除臭工藝。天津某地的污水處理廠及其再生水廠均采用包含了“全過程除臭工藝” 、“除臭生物濾池”以及“光解除臭工藝”的組合式工藝，除臭效果很好。 由于不同的除臭工藝都具有一定的針對性和適用范圍，需要根據實際情況進行創新和調整。

3.1 案例概況與問題：大慶某污水站臭氣治理工程

大慶某污水站臭氣治理工程（簡稱DQ項目）。該工程是一家新建的污水處理廠除臭項目，在首次驗收中沒有達到設計的要求，經項目組綜合分析后，認為主要存在三方面的問題。1）污水池屬于新建項目，沒有投入正式使用的污水池在廢氣的成分與含量上，均不能進行相對準確的檢測，只能通過業主所提供的相關參數進行設計，這就可能與實際情況不符，難以達到后期的除臭目標。2）污水池的過道板在設計的時候沒有考慮過反吊膜鋼結構的載荷問題。3）部分水池的上方設置有刮渣板，屬于旋轉式，這就造成不能使用固定的蓋板進行密閉，也可能影響除臭效果。

3.2 解決方案：

針對以上三方面的主要問題，結合DQ項目的實際情況，項目組制定了完整的解決方案。1）VOCs氣體的處理。查詢類似污水處理廠的各個工藝段產生的各種廢氣成分，并對本項目進行初步判斷，進而發現該污水池的廢氣中含有部分原有菌種無法處理的VOCs氣體。為此，在設計方案審核階段，筆者對設計進行優化改良，在常規生物箱的后端增加了一級活性炭纖維的吸附脫附模塊，通過“一用一備”的模式提高除臭效果，同時還將其集成在除臭工藝的主設備里。其主要目的就是專門處理該污水池在投入使用后揮發出來的VOCs氣體，并且能夠通過蒸汽脫附的方式使活性炭纖維實現重復使用。2）解決吊膜鋼結構的載荷問題。在水池的加蓋施工過程中，筆者發現新增的反吊膜鋼結構重量較大，且該結構是直接固定在水池中間的過道板上，而設計院在設計水池的時候，只考慮“走人”的載荷，經設計院校核后，確認確實沒有多少的余量。為此，筆者提出增加一根延長架的方式，將載荷有效轉移到水池的池壁。通過專家論證，池壁具有足夠的強度，能夠支撐新增反吊膜的重量。3）池體加蓋的處理。通過對池體及池上結構的詳細測繪，筆者提出采用“隨動式”反吊膜加蓋的方案，可以有效利用現有的池上結構，在此基礎上增加一臺電機、一臺減速機，從而使隨動式反吊膜能夠與池上結構有機結合。通過調試，這一方案不會影響原有池體運行，且能夠提高除臭效果。

4 結論與建議

綜上所述，在污水處理廠存在大量的惡臭物質，這些物質會給人類的嗅覺器官帶來巨大的刺激，同時還會破壞周邊的生活環境，影響生活質量。這些惡臭物質不僅是各類細菌滋生的溫床，同時還會向周邊傳播疾病，對人類的嗅覺系統造成極大影響。隨著人們對于生活質量和環境要求的日益增高，惡臭氣體也成為了一種極其嚴重的環境污染源，并且被列入世界七大公害之一（大氣的污染、水質的污染、土壤的污染、噪聲的污染、振動以及地面下沉和惡臭）。因此，在污水處理廠加強對惡臭物質的除臭處理， 是污水處理廠與人類社會構建和諧關系的重要環節。

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