污水处理厂除臭工艺及工程应用分析研究

杨健

摘要：近年来，在各方政策的积极支持与推动下，我国各个地区的城市排水和污水处理工程建设均取得显著的成绩。然而，由于污水内含多种微生物及有机物，在收集、运输和处理的一系列过程中会产生大量的恶臭性气体，严重影响人们的正常生活，并对环境也造成极大的污染。如何通过除臭工艺有效处理各种恶臭气体，这是推动城市获得可持续发展的重要课题。本文基于污水处理厂除臭工艺及工程应用展开分析，对污水处理厂恶臭气体的产生及危害等进行全面介绍，同时介绍污水处理厂经常使用的不同除臭工艺，以期为相关工程提供参考，有效提升我国各个污水处理厂厂区及周边的空气质量。

关键词：污水处理;恶臭气体;除臭工艺;工程应用;环境质量

引言

污水处理是指通过一系列特殊手段从而将污水按照排入某一水体或者能够再次使用的水质标准对污水进行净化处理的过程，被广泛应用于社会建设的各个方面，例如建筑领域、农业领域、交通和能源领域、石化领域、环保领域以及城市景观领域和医疗领域、餐饮领域等，并且开始走进普通百姓的生活中。

1 污水处理厂恶臭气体的基本概述

在城市发展中，污水处理设施是推动城镇经济发展和生活水平提升的不可或缺的基础设施之一，也是我国各个地区实现经济发展、人们生活稳定健康的重要保障。近几年，我國各个地区的污水处理厂数量增加，整体污水处理的能力得到大幅提升。因此，如何更有效处理恶臭气体是污水处理厂急需解决的重要问题。

1.1 污水处理厂恶臭气体的主要来源。

恶臭气体主要来自于3个方面。1）在各类生产、生活污水的收集、输送、汇集的过程中，污水将在管网内部长时间停留，而管网中由于无法及时补充足够量的溶解氧，这就造成污水中的溶解氧含量非常低甚至为零的状态，这种环境下，污水中包含的各类碳水化合物、蛋白质以及脂肪物质等就会被污水中的一部分厌氧型的微生物所利用，进行完成“合成”与“分解”，然后会以硫酸盐或者硝酸盐为氧元产生以硫化氢气体为主且伴有其他一定含硫气体的化合物。而一些固体颗粒则会经过细菌的消化过程产生氨气，虽然氨气的水溶性较好，但也容易挥发，进而就产生了大量恶臭气体，向周围区域进行扩散。2）污水脱离了排水管的厌氧环境之后，会进入污水处理厂的配水区域，在一系列复杂的运输过程中，水流会遭遇剧烈的扰动，会不断地释放在污水中被溶解的各种恶臭物质。3）还有较大的悬浮物会被截流，这些物质在停留过程中也会不断发酵，进而产生大量以含硫元素为主的诸多恶臭性气体（详见表1）。

1.2 污水处理厂恶臭气体的特点与危害。

污水处理臭气包含的成分比较复杂，常见的恶臭成分主要包含有三种类别：含硫化合物 、含氮化合物 以及含碳、氢、氧化合物等，通常都是不同种类污染物与不同浓度的污染物各种随机组合而成。恶臭气体是属于一种感知类别的污染物，在生活中分布极其广泛，除了会对人体嗅觉器官造成损伤外，同时对于人体的“消化系统”、“内分泌系统”和“神经系统”等都将产生非常严重的不良影响，甚至会影响人类的视觉。如果长期处于这类环境中，容易产生发烧、智力受损，尤其是长期处于氨气的环境，耗氧量则会迅速下降，造成呼吸急促的情况发生。

2 当前国内污水处理厂常见的除臭工艺

经过多年的发展，我国污水处理厂的除臭技术也获得了极大的改进，从以前最常用的掩蔽法除臭、水洗法除臭、吸附法除臭已经发展到效果更显著的燃烧除臭、催化氧化除臭、生物除臭和等离子体除臭等 ，在具体的应用过程中，不同的除臭原理和工艺有各自的优势，能够满足不同特点的臭气处理需求。就目前而言，在我国的污水处理厂中应用最为广泛的除臭工艺主要有六种，具体包括全过程除臭、生物滤池、离子、化学、强氧化以及光解除臭工艺等。

2.1 全过程除臭工艺，从污水源头上消除导致恶臭的相关物质。

这种方式主要是在生物池中安装了含有“组合微生物填料”的培养箱，当这些活性的污泥混合液通过培养箱的时候，箱内的生物填料能够促进除臭微生物的生长，进而与水中各类恶臭性的物质就会通过“吸附”、“凝聚”和“生物转化降解”等一系列的作用，从而在水中完成恶臭物质的去除，最终实现除臭效果。 在此基础上，还会将污水处理厂的二沉池里排放出来的各类带有大量活性污泥（含有除臭微生物）有效引流至污水处理厂的“进水端”，这就能够对污水处理厂里各种恶臭物质进行有效全过程性的控制。这种工艺能够从污水源头上消除导致恶臭的相关物质，有效减少恶臭气体对相关设备及设施的腐蚀作用，同时，不需要加盖，也同步省去了臭气收集与输送环节，不需要新建除臭设施 ，更加节省占地面积 。另外，这种工艺的建设方式也更加方便、快捷 ，如果是老厂改造的情况，也不需要停产就能直接建设，项目投资、运行的成本都相对更低。目前，全过程除臭工艺在国内许多地区的污水处理厂得到广泛使用，取得较好的除臭效果。

2.2 除臭生物滤池，将污染物质分解成无毒无害的无机物。

这种工艺主要是在除臭的实施过程，将污水中的各中污染源的废气进行收集，然后集中通过专有通道送到生物滤池中，在将废气进行加湿除垢的操作后，再通过“湿润”、“多孔”以及“充满活性微生物的填料层”，通过填料层以及生物膜对污染物进行有效的吸附，同时，将附着在填料层的内外的大量微生物能够对吸收、降解这些污染物，进而成功将各类污染物质进行分解，转变成CO2、H2 O等无毒、无害的无机物，进而实现除臭。这种除臭工艺运行成本相对更低，效果较好，其不会造成二次污染，是许多污水处理厂都在使用的一种除臭工艺，例如在山东某地、烟台等地的污水处理厂工程中均取得很好的除臭效果。

2.3 离子除臭工艺，低耗能且无污染。

“离子除臭”工艺主要采用一些特殊的离子设备将大量带电的高能颗粒通过碰撞的方式与中性的氧分子进行融合，通过一系列复杂的反应后形成负氧离子，在此基础上，氧化、分解在空气中弥漫的各种污染性的因子，实现去除异臭味。“离子除臭”的工艺的操作流程非常简单，使用周期也较长，也是一种低能耗的方法，没有二次污染，运行方式也非常灵活，在国内许多污水处理厂得到应用。

2.4 光解除臭工艺，利用紫外线及紫外线产生的能量进行除臭。

通过光解方式的除臭工艺主要是通过两种方式进行除臭。第一，利用紫外线的作用对空气中包含的氧气、水分子产生作用 ，进而产生大量强氧化性物质，能够与污水中的恶臭物质进行复杂的氧化反应 ，进而使这些物质转化成其他无害、无臭的新物质。第二，利用紫外线所产生的巨大能量产生作用，让恶臭物质在遭受到携能光量子的轰击作用下被分解乃至被断裂，进而将分解成为单质的原子或者是其他无害的分子，实现除臭效果。光解方式的除臭工艺优势也比较明显，占地面积小，设备重量轻，且操作灵活、管理方便，整体运行的成本偏低。而且，光度还可以根据臭气的不同浓度进行调节，提高除臭灭菌的效果。可以与其他除臭工艺进行联合运用，效果更好。

2.5 干式滤料工艺，适应各种高低浓度的废气。

这种工艺的除臭原理也主要分成两个方面，即物理吸附方式与化学反应方式。1）物理吸附。主要是指通过物理吸附的方法实现除臭。这种物理方式的吸附过程不同于一般方式的碳填料方式，它只是将大量的污染物质吸在一定的化学滤料内。2）化学反应方式。该反应是建立在物理吸附的基础之上，让污水中大量的污染物质能够与滤料的化学分子进行充分接触、反应，进而让这些污染物与大量的催化氧化剂发生化学反应，实现除臭。干式滤料的处理设备占地面积小，适应高低浓度的废气，且不受外部因素影响。

3 污水处理厂除臭工艺的工程应用分析

当前，污水处理厂都非常重视除臭工艺，根据各自厂区的实际情况和除臭需求，采用不同原理的除臭工艺，例如一些地埋式的污水处理厂普遍会采用“生物滤池”的工艺。而随着社会对除臭要求和标准的日益提高，各类除臭工艺也获得应用，例如山东某污水处理厂就是采用了组合方式，包括“除臭生物滤池”与“离子除臭”。比如北京某地的污水处理厂，也是采用“除臭生物滤池”与“化学除臭”的组合式除臭工艺。天津某地的污水处理厂及其再生水厂均采用包含了“全过程除臭工艺” 、“除臭生物滤池”以及“光解除臭工艺”的组合式工艺，除臭效果很好。 由于不同的除臭工艺都具有一定的针对性和适用范围，需要根据实际情况进行创新和调整。

3.1 案例概况与问题：大庆某污水站臭气治理工程

大庆某污水站臭气治理工程（简称DQ项目）。该工程是一家新建的污水处理厂除臭项目，在首次验收中没有达到设计的要求，经项目组综合分析后，认为主要存在三方面的问题。1）污水池属于新建项目，没有投入正式使用的污水池在废气的成分与含量上，均不能进行相对准确的检测，只能通过业主所提供的相关参数进行设计，这就可能与实际情况不符，难以达到后期的除臭目标。2）污水池的过道板在设计的时候没有考虑过反吊膜钢结构的载荷问题。3）部分水池的上方设置有刮渣板，属于旋转式，这就造成不能使用固定的盖板进行密闭，也可能影响除臭效果。

3.2 解决方案：

针对以上三方面的主要问题，结合DQ项目的实际情况，项目组制定了完整的解决方案。1）VOCs气体的处理。查询类似污水处理厂的各个工艺段产生的各种废气成分，并对本项目进行初步判断，进而发现该污水池的废气中含有部分原有菌种无法处理的VOCs气体。为此，在设计方案审核阶段，笔者对设计进行优化改良，在常规生物箱的后端增加了一级活性炭纤维的吸附脱附模块，通过“一用一备”的模式提高除臭效果，同时还将其集成在除臭工艺的主设备里。其主要目的就是专门处理该污水池在投入使用后挥发出来的VOCs气体，并且能够通过蒸汽脱附的方式使活性炭纤维实现重复使用。2）解决吊膜钢结构的载荷问题。在水池的加盖施工过程中，笔者发现新增的反吊膜钢结构重量较大，且该结构是直接固定在水池中间的过道板上，而设计院在设计水池的时候，只考虑“走人”的载荷，经设计院校核后，确认确实没有多少的余量。为此，笔者提出增加一根延长架的方式，将载荷有效转移到水池的池壁。通过专家论证，池壁具有足够的强度，能够支撑新增反吊膜的重量。3）池体加盖的处理。通过对池体及池上结构的详细测绘，笔者提出采用“随动式”反吊膜加盖的方案，可以有效利用现有的池上结构，在此基础上增加一台电机、一台减速机，从而使随动式反吊膜能够与池上结构有机结合。通过调试，这一方案不会影响原有池体运行，且能够提高除臭效果。

4 结论与建议

综上所述，在污水处理厂存在大量的恶臭物质，这些物质会给人类的嗅觉器官带来巨大的刺激，同时还会破坏周边的生活环境，影响生活质量。这些恶臭物质不仅是各类细菌滋生的温床，同时还会向周边传播疾病，对人类的嗅觉系统造成极大影响。随着人们对于生活质量和环境要求的日益增高，恶臭气体也成为了一种极其严重的环境污染源，并且被列入世界七大公害之一（大气的污染、水质的污染、土壤的污染、噪声的污染、振动以及地面下沉和恶臭）。因此，在污水处理厂加强对恶臭物质的除臭处理， 是污水处理厂与人类社会构建和谐关系的重要环节。

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