污水和固废处理行业臭气治理技术应用分析

张嘉迪(浙江同源环保科技有限公司，浙江 舟山 316021)

0 引言

随着经济的发展，人民物质生活水平逐步提升，在一定程度增加了固体废物(或称固态垃圾)的产生量。为维持城市生态，贯彻落实可持续发展战略，我国各大城市开展垃圾分类活动取得显著成效。再次基础上，更需对固废进行科学处理。此外，部分固废的不正当处理污染了水环境，为实现城市环保建设目标，需同时做好污水处理和固废处理工作。固废与污水容易引发臭气，臭气浓度超标排放容易造成大气污染，因此，在固废与污水处理工作中，必须重视臭气治理工作。

1 臭气产生机理及排放标准

1.1 产生原因

污水处理与固体废物处理行业中，臭气的产生原因如下：(1)远距离运输。固废与污水处理时的远距离运输导致二甲硫醚、硫化氢等气体不断散发，继而出现臭气污染现象。除此之外，污水具有流动性，污水处理时的流动将提升臭气散发速度，同样可产生臭气污染隐患；(2)曝气时间不当。好氧处理模式为污水处理时常运用的技术手段，若处理时曝气时间控制不当则会引发厌氧现象，继而产生臭气；(3)不恰当处理。固废长期处理并未技术处理将会有臭气产生，此外，采用焚烧法及垃圾填埋法处理固废时，将会有臭气持续化产生。

1.2 产生机理

氧气为大气主要成分，空气中氧气充足，固体废物与污水垃圾长期暴露在空气下，在好氧细菌影响下将会形成氨气等刺激性气体，若受到封闭环境影响而氧气不足，厌氧细菌将会形成分解反应，将固体废物与污水中的有机物成分分解为甲烷、氧化氢、二氧化硫等氧化物，上述气体均具有刺激性气味，若长期处于臭气环境下，将会对人体造成危害[1]，如图1所示。为固废与污水产生臭气的机理。

图1 臭气产生原理

1.3 主要臭气类型及特点

GB 14554—93 《恶臭污染物排放标准》中指出，危害环境的刺激性气体为臭气，在日常生活中，污水处理厂、垃圾中转站、地下排水系统普遍存在臭气。此外，农村区域焚烧秸秆、喷洒农药等行为同样可引发臭气。以成分差异为依据，可将臭气划分为含氮臭气、含氧臭气、部分卤代烃、烃类化合物臭气与含硫臭气。主要臭气的有胺类、二胺、氨、硫化氢、粪臭素、硫醇等，具体如表1所示[2]。

表1 主要臭气类型

在臭气治理时，应根据臭气场景确定主要臭气类型，继而合理选择治理技术，以此方可保障臭气治理效果。污水处理采用不同工艺将形成不同类型臭气，硫化氢、氨气、甲硫醇、乙硫醇等是污水处理厂臭气主要来源，但格栅井、曝气池、储泥池、污泥浓缩池等不同部位产生的臭气浓度存在差异，在除臭时，应根据臭气浓度及具体类型选择除臭技术。

1.4 臭气排放标准

为促进现代城市建设，做好臭气治理工作，GB 18918—2002《 城镇污水处理厂污染物排放标准》中明确指出了臭气排放标准，其将臭气排放标准划分为一级、二级、三级，不同等级给出了不同的浓度允许标准，具体如表2所示。

表2 臭气排放标准

2 臭气治理技术分析

2.1 活性炭除臭技术

于隔绝空气情况下加热木材、果壳等有机原料，减少非碳成分，并与气体反应形成微孔发达结构，这就是活性炭的生产过程，通过利用其发达的孔隙结构、较强的特异性吸附能力和丰富的表面化学基团，能够有效治理臭气，吸附原理为：

式中：θ为覆盖度；p为气相分压；b为吸附与脱附的速度比；α为吸附量。

一般情况下，其表面积在1 000～1 500 m2/g范围内，由于孔隙众多，所以吸附效果也相对理想[3]。从当前活性炭技术发展现状来看，粒状和蜂窝状是活性炭的两大类型，新品种主要是活性炭纳米管、碳分子筛等。在部分活性炭中，氢元素和氧元素通过反应形成氧化物，该物质具有化学吸附能力和选择性。相较于其他臭气治理技术，活性炭技术整体使用方法与流程简单，主要应用于浓度较低的臭气处理场景，但是新活性炭技术化学反应能力较强，主要应用于除臭系统精处理环节。

2.2 生物除臭技术

生物除臭技术利用微生物生理代谢的方式转化处理臭味物质，分解去除目标污染物，进而实现臭气治理，该技术早在20世纪就被广泛应用于臭气治理工作。该技术治理臭气时主要收集混合状态的有毒有害有恶臭气味的废气，将其导入治理系统后利用生物膜对废气污染物进行净化与降解，生物膜是指在生物填料上生长的高效微生物菌株。

2.3 植物液除臭技术

所谓植物液除臭技术，主要是利用植物汁液对臭气进行治理，一般情况下需要经历稀释和雾化两个环节，最终以40 μm粒径的雾气状态进行处理。技术实际开展过程中，将臭气导入处理装置中使其与雾气状态的植物汁液进行充分接触，通过氧化、合成等一系列反应溶解臭气分子，最终得到无毒无害物质。虽然主要使用天然植物汁液，但是植物的不同其后续的反应形态也存在差异，所以，实际处理过程中要根据所需反应科学选择植物汁液，比如聚合反应、中和反应等，保证臭气治理效果。

2.4 离子除臭技术

离子除臭技术以高能离子净化装置为技术核心，该设备可以有效对臭气中的颗粒物和细菌等有害物质进行处理，主要用于室内。该技术的作用过程为发射正负离子，使其与空气VOC产生反应，以此对有害物质进行分解。该设备技术对氨、硫化氢也具有分解作用，当空气中的可吸入粒子与离子发生碰撞反应后，则会在聚合作用下产生颗粒，进而下沉；当室内臭气因子与离子发生反应后，则可以有效净化屋内空气。

此外，该设备发射的离子还可以通过扰乱空气环境的方式将空气中的细菌含量降低，以此优化空气环境。相较于其他臭气治理技术，离子除臭技术不与臭气中的污染物进行直接接触，安全性相对较高。

2.5 低温等离子除臭技术

该技术及化学、物理、环境科学、生物学等多学科为一体，属于综合性技术手段，低温等离子技术应用时将发生化学反应、物理效应与生物效应，从不同学科角度对臭气污染物成分进行处理，效果显著，此外，低温等离子技术还具有无二次污染、能耗低等优势。对低温等离子技术治理臭气时的化学反应过程进行梳理，具体包括以下反应：(1)电子在电场作用下形成高能电子；(2)污染物成分与高能电子反应生成活性基团(受激原子、游离基团、受激基团)；(3)活性基团与氧气反应获得热能及无害生成物；(4)活性基团与活性基团反应获得热能及无害生成物。由此可见，低温等离子技术环保效益较好，无二次污染物产生，在生态环保的产业发展中，低温等离子技术将发挥出良好作用。

2.6 UV光解催化除臭技术

污水处理厂、固废处理中心等产业所形成的臭气具有一定差异，臭气种类繁多，在不完全统计下，现有4 000余种臭气能够嗅觉感知，其中的硫化氢、聚氯乙烯、氨、二噁英等成分将会污染空气，若浓度过大甚至会危害人机健康。UV光解催化技术应用场景广泛，能够对硫化氢、硫醇、氨气等臭气进行净化，且脱臭效率为90%以上，臭气治理效果较好[4]。此外，UV光解催化技术能够彻底分解臭气内的有害成分，且分解后无污染物产出，杜绝了二次污染，并可实现快速消毒杀菌。

2.7 生物除臭反应器应用

污水处理与固废处理行业在发展中，可应用生物除臭反应器，借助物理、化学、生物等不同学科原理改变臭气结构，以此完成臭气治理。生物除臭反应器以生物除臭技术为基础，在生物除臭反应其器内的生物滤池进行微生物膜培养，以此去除臭气中的有害因子，并可保护环境，杜绝了二次污染[5]。生物除臭反应器能够对液体、气体、固体所产生的臭气进行净化去除，有害有毒的臭气进入生物除臭反应器后，通过导管逐渐进入生物除臭反应器内部，在生物膜作用下能够净化降解污染物质，而生物膜的生长养料为污染物，在生物膜生长繁衍期间将臭气转化无害有机物，继而实现高效稳定的臭气治理。

3 除臭实例分析

以某污水处理厂为例，由于该厂水质条件较差，臭气质量浓度较高，最高可达20 000。为有效治理臭气，将其控制在排放标准内，根据上文技术特点，选取了活性炭技术与生物除臭技术，将两种技术组合，形成活性碳纤维吸附和生物除臭综合式治理工艺，旨在整合两种技术，确保污水处理厂能够达标排放。对该污水处理臭气成分进行分析，发现其臭气组成主要为三甲氨、氨气、甲硫醚/醇、苯乙烯，生化池臭气浓度相对较低，而污泥处理臭气浓度较高。因此，先使用化学洗涤工艺去除臭气中的酸性成分，借助旋风分离装置收集相关气体，并将滴液与胶粒分离，之后将臭气导入生物除臭设备装置，在生物降解后为进一步提高臭气治理效果，利用臭气精处理系统对其再次处理。其中，活性碳纤维吸附技术是精处理系统的主要核心，通过该系统可以有效吸附前段处理剩余的恶臭物质，保证最终气体可以达到国家相关部门要求的臭气排放标准。

实践证明，通过这一综合式臭气治理工艺，生物除臭能够将臭气质量浓度控制在500以下，活性炭吸附处理可以将臭气浓度质量控制在100以下，使保证污水处理厂可以达标排放。由此可见，相较于单一的臭气处理技术，综合式治理工艺的臭气处理效果更为理想，因此，要根据臭气处理要求、场所等要素灵活使用多种臭气治理手段，进而在无污染的情况下实现理想臭气治理效果。

4 结语

综上所述，污水与固废处理行业工作过程中必须重视臭气治理工作，从活性炭技术、生物除臭技术、植物液除臭技术、离子除臭技术等常见技术合理选择，案例中为保障臭气治理效果，将生物除臭技术与活性炭技术联合使用，除臭效果显著。在污水与固废处理行业发展期间，应注意做好技术更新迭代，以此确保臭气治理效益。