生物滤池法去除城市污水处理厂臭气运行实践

肖作义，杨泽茹，郑春丽，刘志强，白昕冉，肖明慧

(1.内蒙古科技大学 能源与环境学院，内蒙古 包头 014010；2.包头鹿城水务有限公司，内蒙古 包头 014010；3.包头市排水产业有限责任公司 九原污水处理厂，内蒙古 包头 014010)

污水处理厂的建设改善了水环境，但污水和污泥处理过程中产生的气味污染对周围社区和公众的影响不容忽视[1]。 气味给人一种不悦的感觉，甚至危及人体的身体健康，例如呼吸困难、恶心、胸闷、呕吐等。其中，硫化氢、氨、甲烷、硫醇、二甲基硫醚、三甲胺、苯乙烯和酚类有50多种[2-4]。 Gostelow[5]根据H2S的排放，评估了污水处理厂的气味分布，发现两者之间存在一定的关系。 大部分气味是由H2S气体的存在引起的。它对感官和身体有一定的负面影响[6]。因此，必须解决污水处理厂的气味污染问题。

针对城市污水处理厂的特性，生物滤池法相对于其他方法存在一定的优势，如工艺先进、合理、排放的产物对人畜无害，属于环境友好型技术，无二次污染。设备操作简单，无需维护，运行费用低，可24 h连续运行，且也适合于间断运行，运行能耗少。

该污水处理厂处理20×104m3/d左右的生活污水，工程工艺：粗/细格栅+曝气沉砂池+初沉池+A2O生物池+二沉池+纤维转盘+接触池。预处理结构，如格栅、进水泵房、沉砂池和污泥处理系统产生臭气最为严重[7]。

1 实验部分

1.1 实验方法

该污水处理厂除臭工艺流程见图1。

图1 除臭工艺流程图Fig.1 Deodorization process

除臭过程中恶臭污染物的转化过程见图2。

图2 恶臭污染物的转化过程Fig.2 The conversion process of odorous pollutants

1.2 采样频率、采样点及检测方法

在实验中，共设置了3个监测点，分别在粗格栅间、细格栅间、脱泥机房各设置了1个监测点，在2017年1月、2017年5月、2017年8月、2018年1月进行连续5 d的检测，分别在02:00～03:00、08:00～09:00、14:00～15:00、20:00～21:00对各个监测点进行主要恶臭气体硫化氢和氨的检测。H2S的测定用亚甲基蓝分光光度法(空气和废气监测分析方法 第4版)，NH3的测定用纳氏试剂分光光度法(HJ 533—2009)。用GDYQ-20全自动双通大气采样器采集气体。

2 结果与讨论

本实验以3个比较臭的构筑物粗格栅、细格栅、脱泥机房作为研究监测点位，根据其结果来评价除臭工艺运行效果[10]。

2.1 除臭效果

在污水处理厂中产生恶臭气体有两种主要方式。首先，由于水流的紊流或饱和，气味直接从污水中挥发出来；另一方面，由于微生物的生化反应，污水中的有机物形成了新的恶臭物质，并挥发到周围的空气中，造成气味污染[2]。格栅流速大，大量H2S将从水中逸出。污泥脱水机房是污水处理厂臭气污染的重要来源，污泥脱水过程中产生大量气味。

粗格栅、细格栅、脱泥机房致臭物质浓度变化见图3～图5。

由图3～图5可知，实验从第41次即生物滤池运行后，散发臭气浓度有明显改善，粗格栅H2S的去除率达到86.0%，NH3的去除率在79.9%；细格栅H2S的去除率达到86.7%，NH3的平均去除率达到74.6%；该除臭工艺稳定运行后，污泥脱水机房H2S的去除率达到87.1%，NH3的平均去除率达到75.0%，除臭效果显著。

图3 粗格栅致臭物质浓度变化Fig.3 Change of concentration of coarse odor substances on coarse grids

图4 细格栅致臭物质浓度变化Fig.4 Fine grid odor substance concentration changes

图5 污泥脱水机房致臭物质浓度变化Fig.5 Change in the concentration of odoriferous substances in the sludge dewatering room

2.2 厂界检测结果

该污水处理厂恶臭按照《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)中的二级标准实施执行，参照《恶臭污染物排放标准》(GB 14554—1993)，其设计排气限值见表1。

表1 设计排气限值Table 1 Design of exhaust limit

在污水厂厂界外1 m，东南西北方向各设置一个监测点，设备投入运行后，在2017年8月进行连续3天的监测，分别在02:00～03:00、08:00～09:00、14:00～15:00、20:00～21:00对各个监测点进行主要恶臭气体硫化氢和氨的检测，结果见表2。

表2 厂界H2S、NH3氨统计结果Table 2 Statistical results of H2S and NH3 ammonia in the factory

由表2可知，各个厂界的H2S浓度均低于0.06 mg/m3，NH3浓度均低于1.5 mg/m3，所测H2S和NH3的浓度均达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)中的二级标准，能够达标排放。

2.3 臭气排放量

该项目投入运行后，效果稳定，在15 m高排气筒检测到的典型臭气污染物排放情况：硫化氢为2.25×10-3～2.83×10-3kg/h，氨为2.50×10-2～2.95×10-2kg/h。设有保温措施，该污水处理厂位于北方，该地区冬季平均温度为-7.2～12.1 ℃，而微生物正常生产的温度为0～40 ℃，因此设有保温设施，从而保证设备内部的温度适合于微生物生长，不影响除臭效果。能够满足国家标准。

2.4 臭气强度

目前，通过感官评价恶臭气体的标准有两种，即臭气强度法和厌恶度法[11]。日本于1972年5月开始实施《恶臭防止法》。根据相关调查结果显示，臭气强度被视为损害程度的衡量标准，将其分为6个等级[12]，分类标准见表3。

表3 臭气强度表示方法Table 3 Representation of odor intensity

厌恶度的强度等级见表4。

表4 9级愉快、不愉快表示法Table 4 Level 9 happy，unpleasant representation

6级强度对应于气味污染的允许限度，2.5级是限制的占地边界值，该值是取生活环境条件下相当于臭气强度为2的和引起指控事件属于中等的3级臭气强度的中间值。

恶臭物质的浓度和臭气强度之间存在着如下关系：

Y=klogX+a

(1)

其中，Y为臭气强度；X为臭气物质浓度(mg/dm3)；k，a为两个常数。

硫化氢的臭气强度有如下的经验公式：

Y=0.950logX+4.14

(2)

通过表2上硫化氢含量的数据，可以用臭气强度来评价当时的环境质量，见表5。

表5 臭气强度的评价Table 5 Evaluation of odor intensity

注：①臭气强度无量纲。

表5数据表明，在该除臭工艺运行之后，厂界臭气强度均低于生活环境条件下的允许最大强度范围即2.5级。生物过滤池除臭设施达到了预期的效果并符合排放标准。

3 结论

(1)生物滤池运行后，H2S的平均去除率为86.6%，NH3的平均去除率为76.5%，除臭效果显著。

(2)以臭气强度作为评价标准，在生活环境条件下的最大允许强度为2.5，在除臭过程稳定运行后，工厂边界的气味强度低于生活环境条件下的最大允许强度范围，即2.5级；均能够满足国家标准。

(3)通过采样对H2S、NH3的检测、臭气强度评价及第三方检测，可以看出，在生物滤池运行后，致臭气体的排放浓度明显改善，厂界检测达到国家标准，达到预期效果。