隨著人類生活水平的提高和公眾環(huán)境意識(shí)的增強(qiáng)，污水處理廠的除臭問(wèn)題正引起越來(lái)越多的關(guān)注。為防止和避免污水處理廠臭味對(duì)周圍居民生活的影響，一些發(fā)達(dá)國(guó)家先后制定了一些具體規(guī)定，例如德國(guó)規(guī)定城市污水廠界限外300 m范圍內(nèi)不得建造生活設(shè)施，達(dá)不到此要求，污水處理廠內(nèi)就要采取必要的防止臭味擴(kuò)散的措施。目前我國(guó)興建的城市污水廠大多在大、中城市，有的很難避開(kāi)居民區(qū)或村落，因此其氣味問(wèn)題也應(yīng)得到解決。同污水處理一樣，臭味的處理方法有很多，但經(jīng)濟(jì)實(shí)用的還屬生物除臭技術(shù)。
1、產(chǎn)生氣味的物質(zhì)與測(cè)定
在污水處理工藝過(guò)程中產(chǎn)生氣味物質(zhì)主要由碳、氮和硫元素組成。只有少數(shù)的氣味物質(zhì)是無(wú)機(jī)化合物，例如：氨(NH3)、膦(PH3)和硫化氫(H2S)；大多數(shù)的氣味物質(zhì)是有機(jī)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(huán)的氮或硫化物。值得注意的是：這些物質(zhì)都帶有活性基團(tuán)，容易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，特別是被氧化。當(dāng)活性基團(tuán)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(lái)說(shuō)，擴(kuò)散源廢氣的成分相當(dāng)復(fù)雜，其氣味又是一個(gè)不可客觀確定的量，它與接受對(duì)象的敏感性、心理和生理作用有關(guān)。常用嗅覺(jué)法的原理是：將待測(cè)氣體用無(wú)味的人造合成空氣逐步進(jìn)行稀釋，直到剛好可以聞出氣味(嗅閾)時(shí)為止，把此時(shí)的稀釋比作為表示被測(cè)氣體氣味強(qiáng)度的量度，所需的稀釋倍數(shù)越大，說(shuō)明氣體氣味越大。這個(gè)稀釋比被表示成“氣味單位”。
測(cè)量的具體方法如下：從擴(kuò)散源取來(lái)待測(cè)氣體樣品，在稀釋儀中用人造空氣混和，讓少四個(gè)嗅覺(jué)健康并經(jīng)過(guò)專門訓(xùn)練的人來(lái)聞，并說(shuō)出是否能聞到氣味，一直重復(fù)到其中一半的人剛剛能聞到，而另一半的人已不能聞到為止，從儀表上就可以讀出稀釋倍數(shù)，即氣味單位。
2、城市污水處理廠內(nèi)氣味分布情況
城市污水處理廠內(nèi)的主要?dú)馕对词俏鬯畯S的進(jìn)水部分和污泥處理部分。德國(guó)工程師協(xié)會(huì)對(duì)城市污水廠各個(gè)部分的氣味擴(kuò)散進(jìn)行了調(diào)查，結(jié)果見(jiàn)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(dòng)范圍 | ||
處理廠工序部位 | 氣味值 | 波動(dòng)范圍 |
進(jìn)水 | 45 | 25～ |
格柵 | 85 | 32～136 |
曝氣沉砂池 | 60 | 30～90 |
高負(fù)荷曝氣池 | 60 | 33～84 |
一般負(fù)荷曝氣池 | 50 | 21～101 |
延時(shí)曝氣法曝氣池 | 30 | 10～43 |
初沉池 | 55 | 29～84 |
中間沉淀池 | 30 | 23～31 |
二沉池 | 30 | 12～50 |
初沉污泥提升 | 85 | 74～105 |
二沉污泥提升 | 45 | 26～82 |
生污泥存放 | 200 | 30～800 |
消化污泥存放 | 80 | 35～240 |
機(jī)械污泥脫水室 | 400 | 50～770 |
污泥脫濾液 | 3300～95500 | |
熱預(yù)處理污泥 | 41000（在濃縮池內(nèi)測(cè)出） | |
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。廢氣處理的方法可以歸納如圖1。
在這些方法中為經(jīng)濟(jì)有效的是生物吸收法，其原理是氣味物質(zhì)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(zhì)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(guò)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(jī)房收集到的廢氣直接通入曝氣池中，有機(jī)氣味物質(zhì)在曝氣池中被活性污泥吸收，隨后被分解。其主要優(yōu)點(diǎn)是方法簡(jiǎn)單，費(fèi)用低，但除臭效果較差，存在過(guò)曝氣的可能，曝氣池中污水生化處理過(guò)程將受到一定的影響，使得曝氣池成為嚴(yán)重的氣味擴(kuò)散源，因此其應(yīng)用有較大的局限性。
3.1.1工作原理
生物過(guò)濾是使收集到的廢氣在適宜的條件下通過(guò)長(zhǎng)滿微生物的固體載體(填料)，氣味物質(zhì)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(guò)程。
固體載體上生長(zhǎng)的微生物承擔(dān)了物質(zhì)轉(zhuǎn)換的任務(wù)，因?yàn)槲⑸锷L(zhǎng)需要足夠的有機(jī)養(yǎng)分，所以固體載體必須具有高的有機(jī)成分。要使微生物保持高的活性，還必須為之創(chuàng)造一個(gè)良好的生存條件，比如：適宜的濕度、pH值、氧氣含量、溫度和營(yíng)養(yǎng)成分等。
環(huán)境條件變化會(huì)影響微生物的生長(zhǎng)繁殖，因此, 在試運(yùn)行時(shí)或改變工況時(shí)要考慮生物過(guò)濾池會(huì)有一個(gè)適應(yīng)期。
生物過(guò)濾池工藝流程見(jiàn)圖2。
3.1.2影響因素
生物過(guò)濾池的工作受以下幾種因素的影響：
①反應(yīng)速度
反應(yīng)速度的快慢取決于氣體成分的濃度和性質(zhì)，填料上的微生物種類、數(shù)量和活性，溫度，廢氣和填料的濕度，pH值。
②停留時(shí)間
停留時(shí)間由體積流量、自然堆放體積和空池體積決定。
③氣味物質(zhì)濃度
3.1.3填料選擇
生物過(guò)濾池的主要部分是填料。一種好的填料必須滿足：容許生長(zhǎng)的微生物種類多；供微生物生長(zhǎng)的表面積大；營(yíng)養(yǎng)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(jié)構(gòu)均勻孔隙率大；價(jià)格便宜；腐爛慢(運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)、養(yǎng)護(hù)周期長(zhǎng))。
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(jī)養(yǎng)分，當(dāng)過(guò)濾池暫停運(yùn)行時(shí)，微生物可以利用填料的有機(jī)成分繼續(xù)維持生命活動(dòng)。
過(guò)濾池填料的堆放高度取決于所要求的停留時(shí)間和表面負(fù)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?xì)饩鶆颉⑴懦龤饬鞫搪返脑?，低高度可以?.5 m。經(jīng)過(guò)幾年運(yùn)行后，填料的終高度約為初始堆放高度的60%。過(guò)濾池的表面負(fù)荷能力可達(dá)200 m3/(m2·h)，一般選用100 m3/(m2·h)。
3.1.4工藝條件控制
整個(gè)處理工藝包括收集和處理。為了避免氣味源氣味擴(kuò)散，擴(kuò)散源要求封閉，并使它處于負(fù)壓狀態(tài)。吸氣量的大小可根據(jù)室內(nèi)是否進(jìn)人，按2～8 次/h換氣量計(jì)算;不進(jìn)人或一般不進(jìn)人的地方，空氣交換量應(yīng)為2～3次/h；對(duì)于有人進(jìn)入、但工作時(shí)間不長(zhǎng)的空間，空氣的交換量為2～3.5次/h；有人長(zhǎng)時(shí)間工作的空間，空氣的交換量為4～8 次/h。
在寒冷地區(qū)空氣的交換量比較大時(shí)，要考慮防止冬天室內(nèi)結(jié)冰問(wèn)題。
從氣味源收集到的氣體被送到生物過(guò)濾池處理，進(jìn)過(guò)濾池的空氣要求潮濕，相對(duì)濕度必須為80%～95%，否則填料會(huì)干化，微生物將失活。為了防止過(guò)濾池被堵塞，必須在空氣進(jìn)入以前除去其中的小顆粒，所以空氣進(jìn)入以前要進(jìn)行水洗以提高濕度，并去除灰塵和分離油分。運(yùn)行中要調(diào)節(jié)噴水量，維持洗滌器中氣體達(dá)到所要求的濕度，用于噴淋的水可以是自來(lái)水、廠區(qū)工業(yè)用水或者過(guò)濾池本身的滲水。
3.2計(jì)算示例
某城市污水處理廠進(jìn)水流量為10×10４m3/d，采用活性污泥法處理污水。
根據(jù)環(huán)境要求，決定收集進(jìn)水泵房和格柵間、初沉污泥濃縮池和濃縮機(jī)、脫水機(jī)房以及二次濃縮池的廢氣，并用生物過(guò)濾法處理收集到的廢氣。
3.2.1廢氣量計(jì)算
?、龠M(jìn)水泵房和格柵間
進(jìn)水泵房和格柵間的面積為100m2，高度為4m，設(shè)空氣交換量為5次/h(經(jīng)常有人出入)。
Q1=100×4×5 =2000m3/h
?、诔醭廖勰酀饪s池
兩座初沉污泥濃縮池加蓋密封，池內(nèi)空氣用鼓風(fēng)機(jī)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(jìn)人空間)。
Q2=2×350×2=1400 m3/h
?、巯勰酀饪s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
?、軡饪s機(jī)、脫水機(jī)房
根據(jù)計(jì)算，機(jī)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
3.2.2生物過(guò)濾池設(shè)計(jì)計(jì)算
待處理廢氣的總流量為：
Q=Q1+Q2+Q3+Q4=8 550m3/h
選用鼓風(fēng)機(jī)的進(jìn)口流量為1×10４m3/h。鼓風(fēng)機(jī)壓力為收集管網(wǎng)的阻力加濾池阻力，濾池總阻力損失可選用為10kPa。過(guò)濾池表面負(fù)荷能力選用100m3/(m2·h)。由此可得過(guò)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
