城市污水處理廠的大氣污染治理技術分析

徐彥飛

中國市政工程中南設計研究總院有限公司 湖北 武漢 430010

在社會經濟飛速發展的背景下，生產力明顯進步，人們的物質生活水平顯著提升，各項工業生產水平明顯提高，但是在這一背景下生態環境污染問題也變得愈發嚴重。城市的發展導致污水量明顯增加，為了避免城市污染對大氣環境的進一步影響，應加強對城市污水廠大氣污染防治工作的重視。在充分遵循“預防為主。防治結合”原則的基礎上，積極引進先進的污染治理技術，有效清除城市污染中的大氣污染，加強對環境保護的同時推動城市的可持續發展。

1 城市污染處理廠大氣污染物分析

城市污水處理廠也被稱作廢水處理廠或者污水廠，處理站主要設在工廠，出水放入城市排水管道，屬于一種預處理設施。污水處理廠是一種復雜系統，由多個單元過程構成，各單元過程關系密切。主要采用污水處理的工藝方法，結合污水的水質和水量、排放標準等情況，經過分析和比較，必要情況下進行試驗分析，決定處理流程。常用工藝流程如圖1所示。城市污染處理廠中的大氣污染主要指污水處理廠在運行過程中產生的臭氣，另外也包括空氣中的微生物污染。污水處理廠需要對大量、濃度較高且難以滿足排放標準，不符合環境保護要求的污染物質進行人工強化處理，確保其符合水環境質量標準，加強對水資源的保護。污水處理廠通過相應的工藝方法處理污泥液中對環境產生不利影響的物質，但是污泥液在厭氧或氧化等各類化學反應下，極易產生硫化氫、氨氮以及惡臭氣體等物質，對大氣環境造成嚴重危害，導致周圍空氣環境質量下降。微生物污染也十分常見，因為液滴的飛散或曝氣池中污水氣泡上浮至液面破裂，均可生成帶菌氣溶膠，進而導致空氣中的微生物污染。空氣中的微生物污染也包括污水及原有污水處理中添加的微生物。

圖1 污水處理廠工藝流程圖

近年來，隨著社會經濟的發展及人們生活水平的提高，人們的健康意識和環保意識顯著增加，為了為人們提供健康的生活、居住環境，應加強對城市污水處理過程的控制，最大限度減少對周圍環境和人們的影響。建設城市污水處理廠的過程中，不但需要注重設施的完善，同時需要加強對污水處理的重視，積極引進先進的污染治理技術，加強對環境的保護。

2 城市污水處理廠大氣污染治理技術的應用

2.1 生物除臭法

生物除臭法是目前應用廣泛的污染治理技術，其原理為利用微生物的代謝作用，促進臭氣物質的降解，進而有效去除臭氣物質，適用于污水處理廠的大氣污染治理。目前生物除臭可供選擇的方法較多，如生物濾池法、曝氣式活性污泥法以及洗滌式活性污泥法等，應結合實際合理選擇。

生物濾池法可以將完成收集的臭氣通過濕潤、活性強且多孔的微生物濾層，在微生物細胞對惡臭物質吸附、吸收及降解的作用下，將經由吸附的惡臭無助轉化為簡單無機物，如二氧化碳、硝酸、硫酸等。除臭裝置主要包括加濕裝置和生物除臭裝置，前者內部配備相應水泵，可以自動切換模式持續運行，將抽入的臭氣持續加濕，濕度可超過99%，提高臭氣污染物從氣態濾料表層水溶液轉化的擴散效率，同時避免生物濾料層抽入的空氣風干。與此同時，臭氣物質溶解在濾料表面水膜上，之后被微生物吸附并降解。完成凈化的氣體由除臭裝置排出。濾料的成分較為豐富，包括聚苯乙烯膠球體、有機物料、沸石以及除臭微生物等[1]。因為其成分豐富，因此能夠充分滿足菌體降解臭氣污染物時的營養需要，同時中和生物氧化反應，產生酸性和堿性次生代謝產物。濾池頂部下噴一定的自來水，確保濾料含水量充足，多余水分則通過池底部回流到沉砂池。

曝氣式活性污泥法也是常用的生物除臭法，其原理為將臭氣通過曝氣的形式分散至活性污泥混合液中，這一過程中微生物持續生長，最終借助其代謝作用有效講解臭氣物質。城市污水處理廠采用該方法進行大氣污染治理效果確切，操作便捷，只需要在原有設施上配備風機和配管便可，這樣便能夠在曝氣池中引入臭氣，該方法具有操作便捷、成本低等優勢。活性污泥法工藝流程如圖2所示。

圖2 活性污泥法工藝流程

洗滌式活性污泥法需要借助吸收器，使臭氣物質和含懸浮泥漿混合液充分接觸，產生洗滌液，之后將其傳輸至反應器，在懸浮生長的微生物通過代謝作用有效降解臭氣物質，是一種行之有效的大氣污染治理技術。除此之外，該方法還可以采用剩余的污泥配置混合液，將其作為吸收劑，實現對廢棄的高效處理，洗滌式活性污泥法脫除復合型臭氣效果確切，但是處理治理困難的焦臭難度較大。相關研究將活性污泥脫水，在常溫環境下干燥，水中再膨潤能夠得到固定化污泥。這類污泥具備微生物的生理活性，將其用于惡臭的去除能夠提高去除效果，具有降本增效的作用[2]。洗滌式活性污泥法的臭氣物質清除率高，適用性強，其優勢在于操作條件便于控制，占地空間小，壓力損失少，如果采用剩余活性污泥配置混合液，能夠實現剩余活性污泥的小循環，為后續污泥處理提供便利，經濟性良好。

除了以上方法外，土壤除臭法也是常用的生物除臭法，其機理包括物理吸附法和生物降解兩種。針對硫化氫的水溶性惡臭氣體，能夠被土壤的水分吸收并去除；非水溶性臭氣則被有機質及礦物質物理吸附，通過土壤環境下的微生物有效降解并清除。

2.2 物理除臭法

物理除臭法也是常用的大氣污染治理技術，主要包括水清洗法和活性炭吸附法。污水處理廠產生的臭氣物質類型繁多，如有機胺、硫化氫、氨等，水中的溶解度較高，水清洗法具有一定的治理效果。但是因為部分物質在水中的溶解度較為有限，無法持續增加，如果該類物質得到飽和狀態，必然會影響清洗效果，甚至導致作用喪失，因此操作時應注意定時更換清洗水，但是會導致清洗形成的廢液量增加，因為清洗液需要通過處理后方可排放，進而導致污水處理系統的運行壓力增加。另外，針對一些高分子有機臭氣物質，采用水清洗法的整體效果欠佳。雖然水清洗法具有良好的經濟性，操作相對便捷，成本較低，但是實際效果欠佳。

活性炭吸附法的原料為活性炭，其原理為利用活性炭的吸附功能處理臭氣，除臭效果理想。為了能夠有效清除多類臭氣物質，多數情況下需要選擇性質不同的活性炭，例如在吸附塔中設置不同性質的活性炭，如吸附中性物質、酸性物質以及堿性物質人多活性炭，臭氣物質與其接觸后便可有效排出。活性炭吸附塔如圖3所示。該方法去除多類臭氣物質效果顯著，主要利用活性炭的吸附作用，將產生臭氣的VOC等吸附在活性炭微孔中，惡臭成分主要通過物理吸附有效去除，如吲哚等；而硫醇等其他致臭成分主要在活性炭表面通過氧化反應有效去除[3]。待活性炭處于飽和狀態時，應通過熱空氣、蒸汽等浸沒再生、洗脫或更換。但是活性炭的吸附能力也會受到其他雜物影響而降低，如潮氣、灰塵等，所以可以將除濕裝置、除塵裝置等安裝在脫臭管道上，避免活性炭受潮。

圖3 活性炭吸附塔

2.3 化學除臭法

化學除臭法也是目前污水處理廠常用的大氣污染治理技術，可供選擇的方法較多，如化學試劑吸收法、熱力氧化法、催化氧化法以及臭氧氧化法等，應結合實際合理選擇。

化學試劑吸收法的原理為某些物質與試劑中化學物質發生反應，進而去除臭氣物質。可供選擇的吸收劑較多，如鹽酸、硫酸、亞硫酸鈉等。硫化氫等酸性物質可采用堿性的苛性鈉有效去除，氨氣等堿性物質可采用酸性的鹽酸等溶液去除。目前很多城市污水廠均采用該方法脫除臭氣。

通常情況下，城市污染處理廠的臭氣物質中具有一定的還原性物質，常見的物質如有機胺、有機硫等，針對這類物質需要采用氧化法進行處理。熱力氧化法和催化氧化法是目前大氣污染治理常用的兩種氧化法。熱力氧化法能夠實現臭氣物質與污泥厭氧消化時形成的沼氣有效融合，高溫作用下持續燃燒，進而生成二氧化碳和水蒸氣。該方法操作便捷，但是應確保燃燒的充足，否則可能導致臭氣的強度增加，比如說醇的燃燒不充分極易轉化為羧酸。催化氧化法的應用需要借助燃燒床，且裝有一定的催化劑，在其中將臭氣和沼氣的混合氣體有效融合，高溫作用下再燃燒。相較于熱力氧化法，催化氧化法的不同之處體現在對催化劑的使用，有助于降低燃燒的溫度，減少停留的時間，因此成本較低，能夠減少社保的投資與運輸費用。但是催化氧化法也伴隨一定的風險隱患，例如出現催化劑中毒或發生堵塞問題，而熱力焚燒的熱量回收效果確切，通過對兩種方法優劣勢的分析，目前熱力氧化法的在大氣污染治理中的應用頻率較高。

臭氧氧化法也是大氣污染治理常用的一項治理技術，其原理為利用臭氧較強的氧化性分解氧化惡臭物質，達到預期除臭目的。該方法包括氣相和液相兩種形式，因為臭氧發生氧化反應的整個過程時間較長，通常要先采用藥液清洗，去除大部分致臭物質，之后再進行臭氧氧化。臭氧作為一種氧化劑，需要在現場生成，惡臭物質的類型和濃度決定其濃度，當惡臭物質濃度較高，臭氧便難以完全氧化污染物，而未使用的殘余臭氧本身也是一種空氣污染物。

3 解決城市大氣污染的主要對策

3.1 加大對環保型高科技企業的支持力度

污水處理廠是導致大氣污染的主要企業，為了有效改善污染問題，需要做好污水處理廠的治理工作，更新污水處理廠的生產理念和發展模式，同時加大對高污染企業的打擊力度，積極聘請環保機構專業人士到企業工作，推動企業生產模式的轉型發展。另外，政府相關部門需要加大對環保型高科技企業的支持力度，全面推廣環保理念，推動更多企業的轉型發展。

3.2 加強對大氣污染源的控制

大氣污染是人類從事生產活動中排放大量污染氣體引發，因此為了有效改善大氣污染情況，則需要嚴格控制污染氣體的排放量。隨著科技的飛速發展，涌現出諸多新的環境問題，為了能夠有效改善大氣污染情況，則需要采取有效措施降低污水廠的廢氣排放量，滿足環境保護的要求。

3.3 從源頭防治惡臭物質

對一級污水進行處理時，污水處理廠還需要全面清洗曝氣池、污泥脫水裝置等，保證惡臭物質得到全面清除。不但如此，對污水進行處理時還需要保證生物濾池的通暢、濕潤，避免其發生堵塞，導致氣體與惡臭位置增加。如果污水處理系統的水量較低，水循環難以正常運轉，可采用人工方法增加循環水量，避免相關設備發生故障。工作人員還需要做好曝氣池、氧化溝、生物濾池的監測工作，減少設備故障的發生。同時保證曝氣池混合完全，如果存在融合不充分的情況，需要及時進行處理。除此之外，污水處理廠應積極采用通風系統，結合惡臭氣體成分及處理情況制定解決方案，通過通風設備有效排出惡臭氣體。

4 結語

隨著城市污水處理廠大氣污染問題的日益嚴重，政府、環保部門及城市污水處理廠應加強對大氣污染治理問題的重視，結合實際選擇合理的處理方法和處理工藝，以保證大氣污染治理效果，減少對環境的影響。同時應加大研究力度，開發出更為高效、低成本的大氣污染治理技術，提高污染治理水平，滿足污染治理要求，加強對環境的保護。