污水处理工程恶臭污染分析及处理工艺选择

徐社力

（河南源通环保工程有限公司广州分公司，广东 广州 510000）

一、恶臭污染的概念

一切刺激嗅觉器官引起人们不愉快及损害生活环境的气味统称为恶臭[1]，具有恶臭气味的物质被称为恶臭污染物。由于恶臭污染的特殊性，很多国家将其作为单列公害对待。

二、污水处理工程恶臭污染特点[2]

第一、恶臭污染物质的嗅阈值低。污水处理工程产生的恶臭物质嗅阈值尤其低，其中硫化氢的嗅阈值为0.41×10－9、甲硫醇嗅阈值为0.07×10－9。

第二、恶臭污染程度与人的感觉强度并不是成线性关系。人类的嗅觉强度与恶臭物质浓度的对数在一定范围内成比例关系，当某种恶臭物质浓度下降90%的情况下，人对其感觉强度下降一半。

第三、恶臭污染是多种成分组成的复合臭，污水处理厂的恶臭物质主要包括氨、硫化氢、硫醇、挥发性脂肪酸等。

第四、恶臭污染具有时段性和区域性。

第五、恶臭污染与气象条件密切相关。

第六、污水处理工程的恶臭污染，有明显的季节性，污水处理工程夏季的臭味明显大于冬季。

三、污水处理厂恶臭污染产生研究[1]

污水处理工程的恶臭源分布在污水收集系统、处理系统和污泥处理系统中，进水部分(格栅间)和污泥处理部分(浓缩池、消化池、脱水机房)的恶臭尤为严重，致恶臭物质主要由氨气、硫化氢、硫醇、挥发性脂肪酸等组成。污染特点如下[2]：

①污水处理厂恶臭发生源主要是储泥池、污泥浓缩池、污泥脱水机房以及曝气池和格栅井处。

②污水处理厂臭气中的主要成分是硫化氢、氨和甲硫醇。

③臭气浓度随扩散距离的增大而衰减，100m外其影响明显减弱，距300m基本无影响。

④不同污水处理工艺臭气强度不同，长泥龄污水处理工艺臭气浓度低于短泥龄处理工艺。

四、生物治理工艺原理分析

污水处理过程中产生的恶臭物质大多数是有机化合物，主要由碳、氮和硫元素组成，这些物质都带有活性基团，容易发生化学反应，特别当活性基团被氧化后，恶臭气味就消失，基于这一原理，常用的除臭方法包括化学法、物理除臭、生物除臭、掩蔽除臭等。

1、化学除臭法：添加化学药剂与具有臭味的物质反应，从而达到除臭目的，如采用Ca(OH)2或臭氧处理；

2、物理除臭法：如活性炭吸附法，一些恶臭成分通过物理吸附去除，而其他一些恶臭成分则是在吸附剂表面进行氧化反应后去除；

3、生物除臭法：通过微生物的生理代谢将具有臭味的物质加以转化，生物净化气态污染物基本是由三个阶段构成：

(1)废气中的污染物从气相转移到液相或固体表面液膜；

(2)液相或固体表面液膜中的污染物质被微生物吸附、吸收；

(3)污染物作为营养物质被微生物分解、利用，将污染物去除。

生物除臭过程，不含氮的恶臭成分被氧化分解成CO2和H2O，含氮的成分则被氧化分解S、SO32-、SO42-，NH4、NO2-、NO3-。

用来进行气态污染物降解的微生物种类繁多，如同污水的生物处理一样，特定的污染成分都有其特定的适宜处理的微生物群落，自养菌和异氧菌通过各自的氧化、还原、消化、反消化等方式来获得其所需的营养和能量。在适宜的介质、温度、湿度、酸碱度、氧、营养物质的条件下，起净化作用的多种微生物能够共同繁殖，达到一种装置同时处理多种气态污染物的目的。

4、掩蔽剂法：掩蔽剂法是在一些大型处理池(如初沉池、二沉池、曝气池等)周围喷洒化学物质以掩盖臭味。但由于恶臭浓度和大气条件是不断变化的，掩蔽剂除臭法的效率不稳定。

各种除臭工艺的方法及原理见表1。

联合法 联合几种工艺，以满足较高的脱臭要求，如生物过滤＋吸附等

目前常用的除臭工艺主要是吸附法、生物处理和一些新技术的应用，考虑运行成本的因素，大多沿用设置一定的卫生防护距离来解决。由于污水处理工程的卫生防护距离一般在300m左右，在卫生防护用地得不到解决的情况下，才考虑进行恶臭治理。

五、吸附法工艺原理及应用

由于大多数恶臭物质都具有可吸附性，因此可采用吸附法来脱除。吸附法是传统的除臭技术，由于其实用性和高效性而被广泛使用，其原理是将活性炭等吸附剂填充于吸附塔中，恶臭成分被吸附于吸附剂上，从而达到脱除效果。吸附法的净化效率很高，许多有害气体可利用吸附法净化，尤其对低浓度有害气体的净化效率较高。当吸附剂出现穿透时，可将吸附剂再生。

目前吸附法已经广泛应用于各种恶臭发生源的治理。依据吸附装置的类型，吸附脱臭的工艺又分为三种形式：固定床、流动床及旋流浓缩床。其基本原理相同，都是将恶臭物质浓缩，再进行后处理，主要区别在吸附剂的使用与再生方式不同[3]。

六、生物除臭工艺应用情况

在生物净化恶臭污染物的工艺中，最为经济有效的是生物吸收法，其原理是气味物质被液相吸收并被微生物氧化，所以该法要求被去除的臭味物质有好的水溶性并可被生物氧化。典型的形式有生物滤池、曝气池法，生物滴滤池法则同时具有固着态和悬浮态的特性。

（一）生物滤池

生物滤池工艺流程主要为：废气先经过预处理，去除颗粒物并调温调湿，然后经过气体分布器(或多孔装置)进入生物过滤器。生物过滤器中的滤床采用生物活性的介质，均具有较好的通气性和适度的持水能力，且具有缓冲性，构成了适合各种微生物生长的良好环境，填料一般为天然有机材料，如泥土、泥煤、木屑、谷壳等。当废气通过0.5～1m厚的滤床时，介质及其中的微生物将其吸附、吸收、降解。微生物所需的营养物质可从介质或外加得到。

生物滤池处理技术的特点是生物相和液相都是不流动的，而且只有一个反应器，气－液接触面积大、运行和启动容易、运行费用低。因为除臭的吸收反应过程都发生在填料上，所以填料的设计就成为重要的影响因素，要求填料有大的气体接触面积，高的持水能力，高的固定微生物的能力，脱臭的产物易清洗。

（二）曝气池法

曝气池法是将废气直接通入曝气池中，有机物质在曝气池中被活性污泥吸收，随后被分解。其主要优点是方法简单，费用低，但除臭效果较差，存在过曝气的可能，曝气池中污水生化处理过程将受到一定的影响，因此其应用有较大的局限性。

（三）生物滴滤池

生物滴滤池与生物滤池相似，采用无机物作为载体，主要区别在填料的上方喷淋循环液。填料多采用立体多面结构，比表面积大大提高，一般为100～300m2／m3，显著加大了气相与液相的接触面积，提高了传质效率，降低了运行成本。与传统的生物滤池相比，生物滴滤池的反应条件易于控制，更适合于卤代烃、含硫、含氮等在降解过程中产酸、产氨的气态污染物处理、高负荷的废气处理。

利用生物滴滤器处理味精厂挥发性恶臭废气的试验研究表明[7]，当高强度恶臭废气的进气量＜3.0m3/h时，系统除臭效果显著。

七、恶臭处理技术经济比较及工艺选择

荷兰的J.Van Groenestijn对几种废气处理方法，在投资及运行费用方面进行了比较，结果如表2[12]。

几种废气处理方法的投资及运行费用的比较

由表2 可见，与普通物理、化学处理技术相比，生物处理技术的投资及运行费用是最低的。针对我国市政污水处理过程中日益突出的恶臭问题及其特点，笔者认为恶臭治理工艺的选择应主要考虑占地和经济原因。在占地面积不受局限的情况下，针对中、低浓度的恶臭气流，生物过滤法是一个很好的选择。当考虑占地面积受限的情况下，生物吸收法则具有处理气量大，浓度高，操作稳定，效率高和占地面积小等优势而成为首选。

八、结论

随着各种污水处理工程的建设和用地的限制，污水处理工程恶臭污染的影响将越来越显著，恶臭污染的治理技术及工艺研究也将在我国得到蓬勃的发展，下一步的发展趋势和研究热点将是：

(1)通过传统技术和现代生物技术获得高效降解废气中污染物的微生物菌种，对菌群结构进行改造和调控，提高其降解效率。

(2)与包括膜生物反应器在内的其他处理技术相结合，提高废气中污染物的去除效率。

(3)研究废气的生物处理技术动力学及生物学原理。