城市污水處理廠惡臭氣體處理技術的研究進展

馬文林，劉文其，郭麗平

(1.北京建筑大學 北京應對氣候變化研究和人才培養基地，北京 100044；2.北京建筑大學 環境與能源工程學院，北京 100044)

隨著中國城市化進程的不斷加快，城市污水處理廠的數量與規模也不斷增加。然而，在城市污水廠運行過程中，會產生大量含惡臭物質的氣體。城市污水廠惡臭氣體主要來源于格柵、沉砂池、曝氣池、二沉池、污泥濃縮池和污泥脫水間等設施[1-2]。城市污水處理廠惡臭氣體中包括的污染物質主要為硫化氫、氨、硫醇類和硫醚類等，其大多具有易揮發、嗅閾值低等特點，如控制不當會對大氣環境和人體健康造成嚴重危害[2]。因此，城市污水處理廠惡臭氣體污染的產生與控制已成為社會關注的熱點問題之一。

近年來，各種惡臭氣體處理技術包括吸附、吸收、等離子和生物處理等技術，在城市污水處理廠惡臭氣體處理中均得到了一定的應用[3-4]。這些惡臭氣體處理技術的原理不同，而且有各自的優缺點和應用范圍。其中，生物處理技術，包括生物過濾、生物滴濾和生物洗滌等技術均在城市污水廠惡臭氣體的處理中得到較多的應用。然而，由于城市污水處理廠不同處理設施產生的惡臭氣體組成復雜、性質各異，且不同設施的空間特點存在較大差異[5]。針對城市污水廠不同設施的惡臭物質，采用單一工藝很難取得較好的處理效果。因此，需要根據不同工藝設施及惡臭特點選擇適宜的除臭技術[6-7]。

本文在闡述城市污水處理廠不同工藝設施惡臭氣體產生特點及常規惡臭氣體處理基礎上，綜述了城市污水處理廠不同設施惡臭氣體處理技術的應用現狀及新技術的進展。結果可以為城市污水處理廠惡臭污染控制及處理技術的選擇提供科學依據。

1 城市污水處理廠不同工藝設施惡臭氣體的產生

1.1 城市污水處理廠不同工藝設施惡臭氣體的產生環節

城市污水處理廠惡臭氣體的產生環節主要包括進水區(泵站、格柵、調節池、初沉池和沉砂池等)、生物反應區(厭氧池、缺氧池和好氧池)以及污泥處理區(污泥濃縮池、脫水間)等處理設施。

不同污水處理設施的惡臭氣體來源存在差異。其中，進水泵站的惡臭氣體是由于其中的污水或污泥在厭氧微生物作用下產生的；格柵處的惡臭氣體是由于積累的柵渣發生生物降解而產生惡臭物質，并隨著刮泥機的運行發生逸散；而調節池、初沉池和沉砂池的惡臭氣體則是由于進水中濃度相對較高的BOD5污染物，在缺氧條件下，產生還原性惡臭物質，隨著沉淀過程揮發出來。生化反應區為污水的生物反應區，包括厭氧池、缺氧池和好氧池，其中，厭氧池和缺氧池內因污水發生厭氧反應，污水中的含硫、含氮物質發生生物轉化，生成硫化氫、氨等惡臭氣體并逸散出來，而在污水好氧池，污水BOD5的不完全生物氧化伴隨著惡臭氣體的產生，曝氣和攪拌加劇惡臭氣體的產生及擴散。對于污泥處理區的污泥處理單元，在污泥濃縮和污泥脫水過程，因污泥停留時間較長會造成缺氧或局部厭氧狀態，其中產生的惡臭物質由于攪動或湍流作用引起產生和逸散。

1.2 城市污水處理廠產生的惡臭氣體組成

城市污水廠惡臭氣體主要來源于污水中原有的惡臭物質的逸散以及污水處理過程中經微生物代謝產生的惡臭物質[8]。城市污水處理廠不同典型工藝設施惡臭氣體組成見表1。

表1 城市污水處理廠不同工藝設施惡臭氣體組成Table 1 Composition of odors in different process facilities of municipal sewage treatment plants

由表1可知，城市污水廠惡臭氣體主要包括含硫、氮、氧、烴類化合物和鹵素及其衍生物。其中，預處理、生物處理及污泥處理等處理設施產生的惡臭氣體組成不同。預處理單元包括格柵、沉砂池和初沉池。其中，格柵間氣體中惡臭物質組成復雜，主要為H2S、甲硫醇和甲硫醚等含硫物質和VOCs等。這是由于污水管網中為厭氧或缺氧環境，生成如含硫和VOCs等成分復雜的惡臭物質。在格柵間劇烈紊流的作用下，污水中的惡臭物質將釋放并逸散至大氣中。

污水經機械處理后進入生物處理單元，在微生物的存在下，通過將廢水中所含的有機化合物氧化或還原為這些化合物的有機或無機衍生物，產生多種代謝過程。生物處理設施產生的惡臭氣體主要由H2S和苯系物等物質組成，組成相對復雜，這是由于污水生物處理設施中微生物通過各種新陳代謝生成的污染物生成新的惡臭污染物[15]。二沉池為活性污泥與污水相分離設施，經過好氧生物處理設施后，二沉池中惡臭污染物種類減少。

在污泥濃縮池中硫化氫的濃度最高，VOCs的濃度次之，此外還包含少量氨，而在脫水中，產生的主要惡臭物質為氨、小分子醛類和酸類等惡臭物質。

綜上，城市污水處理廠產生的惡臭氣體總體特點是產生面廣，污水進水區、生化反應區和污泥處理區的各個處理工藝段都會產生惡臭氣體，但不同工藝設施產生的惡臭物質組成不同。其中，產生的惡臭物質組成最為復雜的兩個處理設施為預處理設施和污泥處理設施，是污水廠除臭的重點。而H2S和NH3為城市污水廠惡臭物質的主要成分。

2 城市污水廠惡臭氣體處理技術

由于城市污水廠惡臭氣體產生復雜，其處理技術主要包括源頭控制技術和末端控制技術。針對城市污水處理廠不同設施惡臭氣體的產生量、組成和濃度特性，主要從采用源頭控制技術和末端控制技術兩個方面進行惡臭污染的防治。

2.1 源頭控制技術

源頭控制是指在污水處理過程中惡臭氣體產生之前，采取各種措施控制惡臭氣體的產生，從源頭減少污水中致臭物質的產生量。污水工藝和運行參數優化是常用的惡臭氣體源頭控制技術之一。通過優化城市污水處理工藝和運行參數，精確控制不同工藝段的溶解氧含量，減少污水處理過程惡臭氣體的產生和逸散。在污水處理過程中通過控制合理的通風、曝氣量，防止厭氧情況出現，以及適當提高污水pH值、使用殺菌化合物均為控制污水逸散硫化氫等惡臭氣體的措施。Zhang等的研究表明，將污水pH提升至9.0時，廢氣中H2S濃度較低，硫元素主要以HS-的形態存在于污水中，然而，當繼續增加pH則會降低污水處理廠處理效率，且費用也將大幅增加[16]。

惡臭氣體源頭控制技術還包括向污水中適當投加適量的菌劑或藥劑，降低污水中的硫、氮等物質的含量，抑制或減少含硫、含氮物質向硫化氫或氨等惡臭物質的轉化，控制惡臭氣體的排放。比如，依據增加氧化還原電位的原理，通過向水中添加受體化合物的措施，如氧、硝酸鹽和鉬酸鹽，降低硫酸鹽還原菌(SRB)的活性[6]。但是，值得注意的是，添加的菌劑或藥劑不能對污水處理工藝運行效果造成影響。

雖然源頭控制技術能夠在污水處理工藝源頭或前端扼制惡臭氣體的產生。使用外加電子供體和投入抑菌劑，使得污水中還原性離子得以很好的中和，從源頭直接消除惡臭氣體的產生。但是，總體來說，存在使用成本高、可能對污水處理效果有一定影響的缺點。因此尋求低成本、高效率、對污水處理微生物無害的新型外加藥劑或菌劑是源頭控制技術亟待發展的突破點。

2.2 末端控制技術

末端控制技術是針對污水處理過程已產生的惡臭氣體，對其進行密閉、收集后采用除臭技術進行處理。惡臭氣體末端控制技術主要包括物理、化學和生物技術。

其中，物理處理技術是通過物理手段，將惡臭氣體濃度稀釋、掩蔽或轉移的技術。常用的物理除臭技術包括稀釋擴散和掩蔽等技術。總體上來說，物理技術并沒有真正去除惡臭氣體和改變惡臭氣體的本質，因此在除臭效果和應用范圍上有一定限制。同時，物理處理技術還存在著對于惡臭氣體處理治標不治本、可能存在污染轉移及成本較高等問題。

化學處理技術是利用化學藥劑或化學方法將惡臭氣體組分轉變為低臭和無臭組分的技術。常用的化學除臭技術包括有化學吸收、化學氧化和等離子體等技術。化學處理技術改變了惡臭氣體的本質，能夠徹底降解惡臭物質，但該技術存在著使用的除臭設備繁多且工藝復雜、處理能耗高等問題[17]。

生物處理技術是通過微生物的新陳代謝作用降解惡臭物質，將惡臭物質氧化、降解為低臭和無臭物質的過程。在微生物的作用下，惡臭物質從氣相通過氣液膜進入液相，被微生物吸收，并轉化為簡單的無機物、水及細胞組成物質。常用的生物除臭技術包括生物滴濾、生物過濾和生物洗滌技術等。由于生物處理技術具有反應條件溫和、處理成本低、無二次污染物產生等優點，在城市污水廠惡臭氣體處理中得到了廣泛的應用。

圖1 生物過濾工藝流程Fig.1 Process facilities of biofiltration

生物濾池技術的特點是生物相和液相都不流動，而且只有一個反應器，氣液接觸面積大、運行和啟動容易、費用低。Gao等[19]研究表明生物濾池技術對城市污水處理廠中的H2S的去除效能在95%以上。此外，Liu等[20]還使用懸浮區和固定區組成的一體化生物濾池去除污水處理廠廢氣中H2S和NH3，結果顯示，反應器穩定運行時，H2S和NH3濃度分別由1.6～38.6 mg/m3和0.1～0.67 mg/m3降至0～2.8 mg/m3和0～0.5 mg/m3。Rabbani等[21]的研究表明，在150 d的連續運行過程中，生物濾池對污水處理廠廢氣中H2S和NH3的平均去除率分別為 91.96% 和100%。

生物濾池技術的主要優點是投資和運行成本低，沒有二次產物。但是，生物濾池也有一定的缺點，如通入生物濾池中的氣體需要預先潤濕，否則會導致微生物干燥，使得惡臭氣體的去除效率降低，難控制pH；同時惡臭氣體中的一些成分在水中的溶解度不高，使得這些物質的去除率不高，惡臭氣體的處理能力降低[22]。

2.2.2 生物滴濾技術 生物滴濾池填料上方噴淋循環液，在循環液中接種微生物除臭菌種，惡臭氣體進入生物滴濾池通過含有生物膜的填料時，惡臭物質溶于水，被循環液和填料表面微生物吸附、吸收和生物降解[23]。由于循環液的存在，生物滴濾池在一定程度上克服了生物濾池微生物易干燥的缺點。通過對循環液的調節，可以控制池內濕度、pH 值和營養物質供給。

生物滴濾池工藝流程見圖2。

圖2 生物滴濾工藝流程Fig.2 Process facilities of biotrickling filtration

生物滴濾池采用多孔、比表面積較大的惰性物質作填料，氣液傳質效果提高。生物滴濾池的優點是只有一個反應器，壓降低，填料不易堵塞，營養物和pH易于控制，微生物代謝產物也可以通過更換回流液體而去除，可承受比生物濾池較大的污染負荷，同時具有很大的緩沖能力，操作條件亦可靈活控制調節。因此，對于處理含鹵化物、硫化物和氨等會產生酸、堿代謝物的惡臭氣體，生物滴濾池更為有效。Lafita等[24]研究了生物滴濾池對污水處理廠惡臭氣體中H2S、硫醇及其他VOCs的去除效果，結果顯示，在近1年的監測中，H2S的平均去除率高達99.5%，而硫醇及其它VOCs的去除率也達到了95%以上。Yu等[25]的研究表明，BF-BTF對于污水處理廠廢氣中H2S和NH3的去除率分別為76.9%和78.6%。

2.2.3 生物洗滌技術 生物洗滌是利用惡臭氣體與生物洗滌液在吸收塔內進行氣液接觸，經傳質溶解于生物洗滌液，在另外一個生物反應器中進行生物洗滌液處理的工藝。生物洗滌器由裝有填料的洗滌器和活性污泥生物反應器組成，其對惡臭氣體的去除分為吸收和生物降解階段[26]，其工藝流程見圖3。惡臭氣體首先進入洗滌器，被微生物和泥水混合物吸收，隨后液相進入生物反應器，惡臭物質被微生物降解。

圖3 生物洗滌工藝流程Fig.3 Process facilities of biological washing

生物洗滌器的去除能力主要受到傳質系數、氣液接觸面積和驅動力的影響，對水溶性較低的惡臭物質，液相傳質阻力相對較大，對于水溶性高的惡臭物質，氣相和液相的傳質阻力必須一并考慮。生物洗滌器中的液相是流動的，分別在兩個回路里循環。生物洗滌器的優點是反應條件易控制、壓降小，缺點是設備多、需外加營養、成本較高[27]。

由于生物洗滌工藝的循環洗滌液需采用活性污泥工藝進行再生，該技術只適用于水溶性較好的惡臭氣體，吸收惡臭物質后的混合液再進行處理，經處理后的吸收液再重復使用。而對于水溶性較差的惡臭氣體，生物洗滌技術則不適用。Hansen等[28]的研究顯示，生物洗滌器對污水處理廠廢氣中H2S的去除率可達99%以上，且受到環境及污染物濃度的影響較小。Friedrich等[29]使用串聯式沸石填料生物洗滌器去除污水處理廠中惡臭物質，結果表明總體除臭效率達到100%。

綜上，生物技術具有運行成本低、反應條件溫和、沒有二次污染等優點，也有一定的缺點，如反應條件不好控制、占地面積大等。同時，由于一些惡臭氣體水溶性不高、生物降解性差等原因，常規生物技術對某些惡臭氣體的去除效率并不高，因此常規生物法更適于用于處理低濃度惡臭氣體[30]。此外，使用生物處理技術時，接種微生物和填料的選擇、反應參數的確定都較為關鍵。

2.3 各種惡臭控制技術比較

對于物理、化學和生物惡臭氣體處理技術的對比見表2。

由表2可知，不同的惡臭氣體處理工藝對惡臭的處理效果、管理和運行成本存在不同。不同工藝適用于不同組成和濃度特點的惡臭氣體處理，在確定除臭工藝時，需要結合具體情況，選擇適宜的除臭方法，達到高效除臭的目的。

表2 各種惡臭氣體處理技術比較Table 2 Comparison of various odors treatment technologies

3 城市污水處理廠不同設施除臭技術的選擇

表3為城市污水處理廠不同工藝段惡臭氣體的產生特點及處理技術的選擇。

表3 城市污水廠惡臭氣體處理技術選擇Table 3 Selection of odors treatment technology in municipal sewage treatment plant

按照氣體易于收集與不易收集兩部分進行分類。對于氣體易于收集的環節，首先應對構筑物進行加蓋處理。為防止由于臭氣的腐蝕作用破壞構筑物，應采用防腐材料并加強檢修。在粗格柵、細格柵等預處理區域、初次沉淀池、生化池、二次沉淀池以及污泥濃縮池等污泥處理環節都要進行密封加蓋[31]。其中對于細格柵可采用局部加蓋處理以保護構筑物中易被腐蝕的部分，此外對于提升泵房、污泥脫水間這些不易于全封閉的環節，可采用對提升泵房檢修口加蓋，對污泥脫水間壓濾機下平臺進行加蓋的方法，使其保持半封閉狀態，再通過風機進行收集。

將臭氣集中收集后，可采用化學除臭、高能離子除臭以及生物除臭的多種方式進行除臭。此外，組合除臭方式由于其能發揮不同除臭方式的優勢，對構筑物所產生的多種氣體實現最優除臭而逐漸被大家所運用。生物除臭方式可采用生物過濾、生物滴濾以及生物洗滌技術等多種方式，但單一技術的生物除臭對于臭氣成分復雜的污水處理廠處理效果有待進一步提升，且盡管生物處理方法在生態和環境上都是友好的，但與化學方法相比，仍被認為不足。在某些情況下即使除臭效率高達99%仍不能達到很好的效果。例如，通過處理使原本以10 mg/L的濃度存在的硫化氫減少到0.1 mg/L，但硫化氫濃度仍比通常的閾值高20倍(約0.05 mg/L)[32]。但單一的除臭方式很難對成分復雜的臭氣進行有效的控制。

對于氣體不宜收集且臭氣濃度較低的環節，如生物處理的曝氣段等環節通常可采用植物液噴淋的方法。生物處理的曝氣段雖會產生大量臭氣，但臭氣的實際濃度偏低，若采用加蓋處理會影響其曝氣效果，也不利于后續巡查發現問題，故采用不加蓋處理[33]。植物液噴淋除臭的方法適用于不方便安裝臭氣收集系統的環節，且對于硫化氫、甲硫醇的處理效果較好，綠色環保無二次污染物的產生，維護費用低。

綜上，由于城市污水廠不同處理工藝產生的惡臭氣體組成和濃度不同。在實際應用中，在城市污水廠全流程不同工藝，需要選擇不同的惡臭處理技術。城市污水廠惡臭氣體的組成成分大多比較復雜，利用單一的除臭方法難以達到理想的效果，這時需要將各種處理技術進行組合和集成應用，綜合應用多種技術，確保城市污水廠惡臭氣體的達標排放。

4 城市污水廠惡臭氣體處理新工藝

如前所述，城市污水廠惡臭氣體產生生物法是有效處理惡臭氣體的常規方法，其具有效率高、投資和運行費用低、維護管理方便和不產生二次產物等優點。但常規生物法所使用的微生物為細菌，對成分復雜的惡臭氣體中的硫化氫和氨氣等親水性氣體的去除效果好，而對疏水性氣體的去除效果不佳[34]。因此常規生物法處理惡臭氣體的效果并不穩定。同時，含硫惡臭氣體的主要產物為硫酸，降低pH值導致酸化，會降低細菌微生物的活性并腐蝕填料，降低常規生物法的去除效果。基于以上不足，一些新的工藝被開發出來，以提高惡臭氣體的去除效果。

4.1 基于高效微生物菌種強化的生物除臭新技術

對于應用于生物法處理惡臭氣體的工藝來說，微生物至關重要。對于微生物除臭菌種的研究是目前的研究熱點之一。重點是篩選和應用處理惡臭氣體種類更多、對惡臭物質降解能力更強的微生物菌株[35]。

在常規生物除臭濾池中，降解惡臭物質的微生物多為異養細菌。異養細菌適合于在水中或潮濕的環境中生存。然而，針對水溶性差的惡臭物質，異養細菌對其去除率低，異養細菌表面的水層會影響傳質速率，導致處理效率降低。當利用異養細菌生物濾池處理H2S、含硫有機氣體時，降解過程中會出現酸性積累而使pH降低，如果pH調節不當、pH下降幅度大，會造成反應器內微生物數量下降，從而造成反應器處理效率的降低。

真菌是典型的氣生型微生物，菌絲體較為發達，利用真菌的作用可以大大增強對疏水性有機物的傳質和降解速率。真菌可以在相對惡劣的環境中生長。真菌較之異養細菌更適合于在酸性及相對濕度小的環境下生長。Groenestijn等[36]的實驗表明，真菌可以在pH為2.5，溫度為60～71 ℃，濕度較低的生物濾池中生長。此外，真菌菌絲在生物濾池中直接與流動氣體接觸，污染物質可以直接傳輸進入細胞表面，這有利于疏水性物質的吸附。目前應用真菌的生物反應器用于處理城市污水廠惡臭氣體已經得到實際應用。Liu等[34]使用陶粒、堆肥、火山巖和聚氨酯作為填料的酸性真菌生物濾池用于去除疏水性的苯乙烯廢氣，結果顯示，四種真菌生物濾池對于低濃度苯乙烯的去除率均保持在99%以上，運行效果較好。

嗜熱菌除臭技術。嗜熱菌是指那些能在45 ℃或45 ℃以上，pH值在3.0以下的環境中生長，能氧化亞鐵、元素硫、還原態無機硫化物和硫化礦物的耐熱嗜酸細菌和古菌。兼性嗜熱菌最適宜生長溫度在50～65 ℃，專性嗜熱菌最適宜生長溫度則在65～70 ℃。嗜熱細菌的抗熱能力是由機體內的蛋白質、核酸、機體所含脂肪酸類以及存在于胞內的某些保護性因子所決定的。與污水廠脫硫除臭相關的嗜熱菌主要包括嗜酸硫桿菌屬和硫化桿菌屬。目前，國內外一些學者對采用嗜熱微生物處理污水廠惡臭氣體進行了研究。Feitkenhauer等[37]對一類典型的嗜熱菌Bacillussp.進行研究，發現這類菌可在高溫條件下降解有機污染物。Cho等[38]考察嗜熱菌對苯與甲苯混合氣體的處理性能時，從生物過濾塔(60 ℃)中分離出兩株優勢菌，分別為Rubrobactersp.和Mycobacteriumsp.，均為嗜熱菌。Luvsanjamba等[39]將嗜熱菌接種于高溫滴濾塔中以聚二甲硅氧烷和聚偏氟乙烯為材料的膜上，考察其對二甲基硫醚的去除效果，結果發現，當反應器溫度為52 ℃，進氣負荷為64 g/(m3·h)，空塔停留時間為24 s時，二甲基硫醚的去除率高達84%，最大去除能力可達到 54 g/(m3·h)。以上研究表明，嗜熱菌廣泛存在于處理惡臭氣體的高溫生物反應器中，并對含硫惡臭物質等有較好的處理效果。

4.2 高效物化-生化組合技術

污水廠產生的惡臭氣體濃度時有變化，高負荷情況下生物法的去除效果并不理想。將物化技術與生物法組合使用可以有效應對負荷變化以及復雜的惡臭氣體成分。目前已應用的生化-物化組合除臭技術包括生物-吸附組合工藝、臭氧-生物組合工藝等。

生物-吸附組合工藝主要是應用活性炭等吸附劑和生物法聯合處理惡臭氣體。惡臭氣體首先在生物反應器內被除去，而未被去除的惡臭氣體被活性炭吸附以達到更好的去除效果，組合工藝的主體為生物處理工藝，其后增加了吸附工藝，強化了整體工藝對惡臭氣體的處理效果及抗負荷變化的能力。Liu等[40]使用酸性生物濾池——中性生物濾池+活性染吸附集成除臭反應器對污水處理廠惡臭氣體和微生物氣溶膠進行同步處理，結果顯示，當進氣量為 5 760 m3/h 時，惡臭物質、VOCs和微生物氣溶膠的去除率分別為98.5%，94.7%和86.4%，表現出了良好的去除效果。

臭氧-生物組合工藝是利用臭氧的消毒作用來減輕生物過濾器的堵塞，同時達到去除病原微生物的作用[41]。在生物過濾器的長期運行過程中，過量生長的生物膜會在填料中積累，造成生物反應器的堵塞，進而降低生物過濾器去除惡臭氣體的去除能力。臭氧作為一種消毒劑，通常被運用于水和空氣的消毒[42]。Wang等[43]的研究表明，在生物過濾器去除氯苯的過程中通入低濃度臭氧 (120 mg/m3)能顯著降低生物過濾器填料表面的生物膜厚度，且氯苯的去除效率增加了1倍，由此證實臭氧-生物組合工藝的可行性。而之后的研究顯示，臭氧濃度在200～600 mg/m3范圍內能夠保證生物過濾器對惡臭氣體的長期穩定去除能力，在107～160 d的運行過程中，生物過濾器生物量積累速率明顯降低，且沒有出現明顯的堵塞，能夠維持惡臭氣體的高效去除[44]。目前，臭氧-生物組合工藝在VOCs的處理領域得到了一定的研究，但在處理污水廠惡臭氣體的研究則較為有限。

4.3 兩相生物除臭技術

常規生物過濾技術采用單一反應器，填料中微生物類型少，對惡臭氣體的去除能力有限，在處理多組分惡臭氣體時，易出現濾池酸化等問題，難以將全部惡臭物質高效去除。

兩相生物除臭技術，是將傳統生物濾池工藝內部進行合理分相，每相控制不同的運行條件，每相生長嗜酸性細菌、真菌和中性菌等不同類型的高效微生物，分別處理不同類型的惡臭物質，利用兩相微生物的協同作用將全部惡臭物質有效去除。反應器能將嗜酸性細菌、真菌和中性菌分開，避免不同種類微生物的競爭性抑制作用，可使不同類型的微生物分別在兩個生物反應區內生長，同時去除氣體中產酸、堿性物質、親水性和疏水性型惡臭物質[45]。

Chung等[46]開發了兩相生物濾池用于處理含高濃度H2S和NH3的廢氣。濾池第一相接種硫桿菌，在低pH下運行，填充惰性、小顆粒、多孔的石頭填料，用以去除硫化氫氣體，第二相是傳統開放生物濾池，填充碎木塊填料，主要去除有機惡臭物質。第一相使用的是惰性填料，第二相避免酸化腐蝕，兩相生物濾池具有較長的使用壽命。He等[47]利用兩相生物濾池處理含硫化氫和甲硫醇惡臭氣體，兩相pH分別控制在2～3和6～8，而且分別接種硫化氫和甲硫醇降解菌，硫化氫和甲硫醇均高效去除，最大去除率分別為6 500 g/(m3·d)和4 g/(m3·d)。

4.4 膜生物反應器處理技術

膜生物反應器處理惡臭氣體是將膜分離技術和生物降解作用相結合的一項新工藝。其原理是根據混合氣體中各組分在壓力的推動下透過膜的傳遞速率不同，從而達到分離目的。對不同結構的膜，氣體通過膜的傳遞擴散方式不同，因而分離機理也各異。

惡臭氣體處理膜生物反應器分為浸沒式膜生物反應器和分體式膜生物反應器兩種[48]。在浸沒式膜生物反應器中，膜的兩側分別為氣相和液相。氣體在膜的一側流動，微生物在膜的另一表面黏附形成生物膜，生物膜的一側是營養液。氣體中的各種組分透過膜的速度不相同，能夠透過膜的物質穿過膜到達長有生物膜的一側，與微生物接觸，被微生物降解，不能透過膜的物質隨氣體排出[49]。膜材料能夠為氣相組分(或揮發性組分)擴散和氧的傳遞提供較大的氣固界面，氣體與微生物的接觸面積通常大于生物濾池或生物滴濾器的氣體與微生物的接觸面積。分體式膜反應器是在生物反應器后增加氣體膜分離裝置，利用氣體分離膜的選擇性，有效地將臭氣中生物降解慢的物質分離并回流至生物反應器內，使該物質在生物反應器內保持一定的停留時間而被降解，提高惡臭物質的凈化效果[50]。分體式膜生物反應器可以提高污染物的去除效率，適應污染物負荷的突然變化，并減小生物反應器的體積。

5 結論

(1)城市污水廠全流程惡臭氣體的組成、濃度和產生特點存在差異。其中，格柵間等預處理設施和污泥濃縮池等污泥處理設施產生的惡臭氣體成分最為復雜；H2S和NH3是城市污水廠惡臭氣體的主要成分。

(2)城市污水廠全流程不同工藝設施，需要選擇不同的惡臭處理技術。對于氣體易收集的設施，宜進行集中收集后，分別采用成本低且無二次污染的技術處理。對于氣體不宜收集的設施，宜采用噴淋技術等分散式處理技術對惡臭氣體進行處理。

(3)城市污水處理廠惡臭污染的控制應考慮污水處理廠全流程，包括分別采用源頭控制和末端控制技術。針對常規的單一除臭技術對于污水處理廠全流程惡臭氣體處理技術的不足，在實際應用中，需考慮除臭效果、運行穩定性和運行成本等因素，綜合選擇不同的單一、組合或新型除臭技術進行惡臭氣體處理。