簡介： 隨著環保事業的不斷發展，污水處理廠已成為一項必不可少的城市環境保護配套設施。目前，我國興建的城市污水廠大多在大、中城市，有的很難避開居民區或村落，因此其氣味問題也應得到解決。同污水處理一樣，臭味的處理方法有很多，但經濟實用的還屬生物除臭技術。
關鍵字：污水處理廠 生物除臭
1 產生氣味的物質
在污水處理工藝過程中產生氣味物質主要由碳、氮和硫元素組成。只有少數的氣味物質是無機化合物，例如：氨(NH3)、膦(PH3)和硫化氫(H2S);大多數的氣味物質是有機物，比如：低分子脂肪酸、胺類、醛類、酮類、醚類、鹵代烴以及脂肪族的、芳香族的、雜環的氮或硫化物。值得注意的是：這些物質都帶有活性基團，容易發生化學反應，特別是被氧化。當活性基團被氧化后，氣味就消失，生物除臭工藝就是基于這一原理。
一般來說，擴散源廢氣的成分相當復雜，其氣味又是一個不可客觀確定的量，它與接受對象的敏感性、心理和生理作用有關。常用嗅覺法的原理是：將待測氣體用無味的人造合成空氣逐步進行稀釋，直到剛好可以聞出氣味(嗅閾)時為止，把此時的稀釋比作為表示被測氣體氣味強度的量度，所需的稀釋倍數越大，說明氣體氣味越大。這個稀釋比被表示成“氣味單位”。
2 城市污水處理廠內氣味的分布情況
城市污水處理廠內的主要氣味源是污水廠的進水部分和污泥處理部分。德國工程師協會對城市污水廠各個部分的氣味擴散進行了調查，結果見表1。
表1 城市污水處理廠污水部分和污泥部分的氣味值和波動范圍
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處理廠工序部位 |
氣味值 |
波動范圍 |
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進水 |
45 |
25～ |
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格柵 |
85 |
32～136 |
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曝氣沉砂池 |
60 |
30～90 |
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高負荷曝氣池 |
60 |
33～84 |
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一般負荷曝氣池 |
50 |
21～101 |
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延時曝氣法曝氣池 |
30 |
10～43 |
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初沉池 |
55 |
29～84 |
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中間沉淀池 |
30 |
23～31 |
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二沉池 |
30 |
12～50 |
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初沉污泥提升 |
85 |
74～105 |
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二沉污泥提升 |
45 |
26～82 |
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生污泥存放 |
200 |
30～800 |
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消化污泥存放 |
80 |
35～240 |
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機械污泥脫水室 |
400 |
50～770 |
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污泥脫濾液 |
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3300～95500 |
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熱預處理污泥 |
41000（在濃縮池內測出） |
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3 除臭方法
廢氣處理的方法可以分成吸收吸附法和燃燒法兩種，吸附法的主要代表是活性炭濾池。
在這些方法中最為經濟有效的是生物吸收法，其原理是氣味物質被液相吸收并被微生物氧化，所以該法要求被去除的臭味物質有好的水溶性并可被生物氧化。污水處理廠的生物吸收除臭法主要有廢氣直接通入曝氣池法、生物過濾法和生物洗滌法，其中常用的是前兩種。
廢氣直接通入曝氣池法是將從格柵間、沉砂池、濃縮池、污泥脫水機房收集到的廢氣直接通入曝氣池中，有機氣味物質在曝氣池中被活性污泥吸收，隨后被分解。其主要優點是方法簡單，費用低，但除臭效果較差，存在過曝氣的可能，曝氣池中污水生化處理過程將受到一定的影響，使得曝氣池成為嚴重的氣味擴散源，因此其應用有較大的局限性。
3.1工作原理
生物過濾是使收集到的廢氣在適宜的條件下通過長滿微生物的固體載體(填料)，氣味物質先被填料吸收，然后被填料上的微生物氧化分解，完成廢氣的除臭過程。
固體載體上生長的微生物承擔了物質轉換的任務，因為微生物生長需要足夠的有機養分，所以固體載體必須具有高的有機成分。要使微生物保持高的活性，還必須為之創造一個良好的生存條件，比如：適宜的濕度、pH值、氧氣含量、溫度和營養成分等。
環境條件變化會影響微生物的生長繁殖，因此在試運行時或改變工況時要考慮生物過濾池會有一個適應期。
3.2 影響因素
生物過濾池的工作受以下幾種因素的影響：
①反應速度
反應速度的快慢取決于氣體成分的濃度和性質，填料上的微生物種類、數量和活性，溫度，廢氣和填料的濕度，pH值。
②停留時間
停留時間由體積流量、自然堆放體積和空池體積決定。
③氣味物質濃度
3.3 填料選擇
生物過濾池的最主要部分是填料。一種好的填料必須滿足：容許生長的微生物種類多;供微生物生長的表面積大;營養成分合理(N、P、K和痕量元素);吸水性好;自身的氣味少;吸附性好;結構均勻孔隙率大;價格便宜;腐爛慢(運行時間長、養護周期長)。
單成分填料一般只滿足上述的部分要求，配方合適的多成分混合物可以較全面地滿足要求。常用的填料有：干樹皮、干草、纖維性泥炭或其混合物。
由于填料本身是有機養分，當過濾池暫停運行時，微生物可以利用填料的有機成分繼續維持生命活動。
過濾池填料的堆放高度取決于所要求的停留時間和表面負荷。工程上填料高度一般為1.0～1.2 m。如果選擇的填料合適，工藝上能做到布氣均勻、排除氣流短路的話，最低高度可以為0.5 m。經過幾年運行后，填料的最終高度約為初始堆放高度的60%。過濾池的表面負荷能力可達200 m3/(m2·h)，一般選用100 m3/(m2·h)。
3.4 工藝條件控制
整個處理工藝包括收集和處理。為了避免氣味源氣味擴散，擴散源要求封閉，并使它處于負壓狀態。吸氣量的大小可根據室內是否進人，按2～8 次/h換氣量計算;不進人或一般不進人的地方，空氣交換量應為2～3次/h;對于有人進入、但工作時間不長的空間，空氣的交換量為2～3.5次/h;有人長時間工作的空間，空氣的交換量為4～8 次/h。
在寒冷地區空氣的交換量比較大時，要考慮防止冬天室內結冰問題。
從氣味源收集到的氣體被送到生物過濾池處理，進過濾池的空氣要求潮濕，相對濕度必須為80%～95%，否則填料會干化，微生物將失活。為了防止過濾池被堵塞，必須在空氣進入以前除去其中的小顆粒，所以空氣進入以前要進行水洗以提高濕度，并去除灰塵和分離油分。運行中要調節噴水量，維持洗滌器中氣體達到所要求的濕度，用于噴淋的水可以是自來水、廠區工業用水或者過濾池本身的滲水。
3.5 計算示例
某城市污水處理廠進水流量為10×104m3/d，采用活性污泥法處理污水。
根據環境要求，決定收集進水泵房和格柵間、初沉污泥濃縮池和濃縮機、脫水機房以及二次濃縮池的廢氣，并用生物過濾法處理收集到的廢氣。
3.5.1 廢氣量計算
①進水泵房和格柵間
進水泵房和格柵間的面積為100m2，高度為4m，設空氣交換量為5次/h(經常有人出入)。
Q1=100×4×5 =2000m3/h
②初沉污泥濃縮池
兩座初沉污泥濃縮池加蓋密封，池內空氣用鼓風機抽出，液面和加蓋空間的體積為350m3/座，空氣的交換量為2次/h(不進人空間)。
Q2=2×350×2=1400 m3/h
③消化污泥濃縮池
二次濃縮池和初沉污泥濃縮池一樣，換氣量為：
Q3=2×350×2=1400 m3/h
④濃縮機、脫水機房
根據計算，機房的總面積為150m2，高度為5m，空氣的交換量為5次/h。
Q4=150×5×5=3750 m3/h
3.5.2 生物過濾池設計計算
待處理廢氣的總流量為：
Q=Q1+Q2+Q3+Q4=8 550m3/h
選用鼓風機的進口流量為1×104m3/h。鼓風機壓力為收集管網的阻力加濾池阻力，濾池總阻力損失可選用為10kPa。過濾池表面負荷能力選用100m3/(m2·h)。由此可得過濾池表面積為：
A=10000/100=100 m2
濾料的堆放高度定為1.0 m，濾料的需要量為：
V=A×H=100m3
參考文獻：
[1] 徐曉軍，宮磊，楊虹，《惡臭氣體生物凈化理論與技術》，化學工業出版社，2005.5(參考頁碼：33-69)
[2] 沈培明，《惡臭的評價與分析》，化學工業出版社，2005.9(參考頁碼：23-89)
[3] 錢小紅，謝劍煒，《惡臭污染測試與控制技術》，化工出版社，2004.5(參考頁碼：64-112)
