城市污水處理廠惡臭氣體及控制技術(shù)的研究-

1、第33卷第1期貴州工業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版Vol.33No.1 2004年2月JOURNAL OF GU IZHOU UN IVERSITY OF TECHNOLO GY February.2004(Natural Science Edition文章編號:100920193(20040320095204城市污水處理廠惡臭氣體及控制技術(shù)的研究張少梅,沈晉明(同濟(jì)大學(xué)機(jī)械學(xué)院熱能系,上海200092摘要:針對城市污水處理廠惡臭氣體所造成的環(huán)境污染、居民抱怨以及對職工健康造成損害等一系列問題,分析了城市污水處理廠惡臭氣體的形成機(jī)理及惡臭氣體與處理工藝過程的緊密相關(guān)性,并在此基礎(chǔ)上提出了全過程控制的理

2、念;同時為將國內(nèi)停留在實(shí)驗(yàn)室研究階段提升到工程應(yīng)用程度,文中輔以實(shí)例對現(xiàn)場試驗(yàn)研究進(jìn)行了概述。關(guān)鍵詞:城市污水處理廠;惡臭氣體;過程控制;現(xiàn)場試驗(yàn)中圖分類號:X701.7文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A0引言人們在享受現(xiàn)代化大都市所帶來的各種便利的同時,也在承受著它所造成的不同程度的危害。如其中的惡臭氣體污染問題正在引起越來越多的關(guān)注。對于大城市而言,污水處理廠是其中一個主要的惡臭發(fā)生源。而上海由于城市規(guī)模的不斷擴(kuò)展,已使12家污水處理廠處于城市活動中心地帶,這樣以來,越來越多的居民對污水處理廠所產(chǎn)生的惡臭問題進(jìn)行抱怨。從而促使污水處理廠不得不采取各種防范措施和脫臭技術(shù)對惡臭污染進(jìn)行控制和處理。1問題的提出早在

3、1977年,Donham等人就曾針對在不同惡臭場合工作的工人進(jìn)行過職業(yè)病研究,通過從流行病學(xué)、環(huán)境學(xué)以及臨床表現(xiàn)等方面的研究表明在這些地方工作的職工的健康狀況大都不同程度地受到了損害。更重要的是,Thu等通過研究還發(fā)現(xiàn)盡管有臭氣產(chǎn)生的工廠周圍的惡臭氣體濃度比廠內(nèi)低得多,往往還有數(shù)量級上的差距,但周圍居民的健康狀況也和職工一樣受到損害,即發(fā)病的頻率和發(fā)生的癥狀都極為相似。由此可以看出,位于存在有惡臭氣體排放的工廠周圍的居民對此進(jìn)行抱怨不是沒有道理。并且隨著人們對高質(zhì)量生活的要求,越來越多的人將更加不能忍受它的侵?jǐn)_。因此,盡快控制污水處理廠所產(chǎn)生惡臭的問題已勢在必行。對于惡臭氣體的控制,目前已有很

4、多的技術(shù)可以選擇,象掩蔽法、燃燒法、化學(xué)洗滌法、活性炭吸附法、水洗法、氧化法、土壤吸收法以及生物處理法等12。而且,國內(nèi)外的研究都表明生物處理法由于經(jīng)濟(jì)性、有效性已經(jīng)越來越成為當(dāng)前控制的主流方法。但是,國內(nèi)在污水廠惡臭氣體控制的研究上只注重了氣相處理方式,而忽略了液相的處理方式。而在這里,需要強(qiáng)調(diào)的是污水廠這種現(xiàn)象的產(chǎn)生是一個過程問題,即自污水產(chǎn)生的那一刻起就已經(jīng)伴隨著惡臭氣體的產(chǎn)生。因此,要想合理、經(jīng)濟(jì)、有效的控制惡臭氣體,還是應(yīng)該從污水處理的整個過程著手,對其進(jìn)行全過程的實(shí)時控制。2惡臭氣體產(chǎn)生的機(jī)理對于一個污水處理廠而言,只要存在厭氧條件,就會有引起人們抱怨、危害人們健康的惡臭氣體產(chǎn)生。

5、即厭氧條件的存在是污水廠惡臭氣體產(chǎn)生的一個主要因素。因臭氣化合物硫化氫是污水處理廠的惡臭氣體發(fā)生源中的主要致臭物,因此我們先來看一下它在污水處理過程中的形成機(jī)理,如圖1.從這個循環(huán)圖中,可以看出通過控制污水中含硫化合物來達(dá)到控制污水廠中硫化氫這種臭氣化合物的收稿日期:2003-11-1569貴州工業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版2004年 圖1污水廠含硫化物的循環(huán)產(chǎn)生,即通過抑制SO42-的轉(zhuǎn)化過程,使其無法形成H2S或者HS-.當(dāng)然,以上分析僅針對硫化氫這種惡臭氣體,這是因?yàn)橥ㄟ^測試可以了解到它是污水處理廠的一個主要致臭物,除此之外,另一個在廢水處理過程中產(chǎn)生惡臭氣體的原因就是由于發(fā)酵作用的存在。這是

6、由于生活污水中含有大量的淀粉、蛋白質(zhì)、氨基酸以及各種的碳水化合物,這些化合物都極易引起污水的發(fā)酵,發(fā)酵的主要產(chǎn)物是低分子量的有機(jī)物質(zhì),如甲硫醇、甲硫醚、甲胺、二甲胺等等,主要是一些含氮或含硫物質(zhì)。3對釋放惡臭氣體工藝過程的認(rèn)識對于不同的污水處理廠,不同的污水處理工藝過程,同一污水處理廠不同的季節(jié)、不同時段等,惡臭氣體化合物的種類都會產(chǎn)生變化,甚至不同,當(dāng)然,對于具體惡臭化合物的濃度而言也是如此。只有充分了解到這些,才能有針對性地對惡臭氣體實(shí)施控制。國外的A.K.M.Nurul Islam以及國內(nèi)的盧迎紅等都曾針對污水處理廠惡臭氣體出現(xiàn)的工藝過程做過詳細(xì)的調(diào)查,他們的研究結(jié)果基本相同,一致認(rèn)為高

7、濃度惡臭氣體化合物主要存在于初沉池、污泥濃縮池以及其它的污泥處理過程中,同時還指出污泥處理過程中比污水處理過程中能產(chǎn)生更多的臭氣化合物34。通過前述的分析,并參考他人的大量研究成果,基本上可以斷定污水處理廠惡臭氣體產(chǎn)生的機(jī)理和源頭。當(dāng)然,這種結(jié)論并不是放之四海而皆準(zhǔn),這還要根據(jù)不同污水處理廠的污水來源等實(shí)際的情況進(jìn)行具體的分析,如此以來才不至于盲目參照國外研究的結(jié)果、照搬國外的惡臭處理技術(shù)或是購置他們現(xiàn)場試驗(yàn)成功的某種設(shè)備。4惡臭氣體的過程控制通過對上述惡臭氣體的產(chǎn)生機(jī)理及污水廠產(chǎn)生惡臭的工藝過程的認(rèn)識,我們就可以有計劃、分步驟地對污水處理廠的惡臭氣體實(shí)施針對性的控制,即整個過程的控制。4.1

8、防止厭氧情況的出現(xiàn)抑制污水處理廠出現(xiàn)厭氧現(xiàn)象的最基本的做法是對各種污水處理池等工藝過程進(jìn)行通風(fēng)和曝氣;另外,John W.Baumgartner通過研究發(fā)現(xiàn)可以利用覆蓋層(草或者用人工特制的材料在污水池的厭氧區(qū)的上面創(chuàng)造一個好氧區(qū),以此來防止水中惡臭氣體的逸散,同時該層的存在還可以使少量逸散出的惡臭氣體在好氧層得到降解或分解。4.2抑制生物質(zhì)的呼吸過程從前述硫化氫的形成機(jī)理中可以知道抑制硫酸鹽的轉(zhuǎn)化是控制惡臭氣體散發(fā)的一個關(guān)鍵問題。這可以通過往水中投加抑制呼吸過程的藥劑來實(shí)現(xiàn),即在厭氧情況下能代替硫酸鹽作為電子接受體的藥劑。這樣的藥劑可以是各種硝酸鹽類(如硝酸鈉、硝酸銅、硝酸鐵等,這種方法之所

9、以得到推廣使用也是由于其來源廣泛,且費(fèi)用不高。4.3降低污水中含硫量鑒于硫化氫是主要的致臭物,這樣就可以通過降低污水中硫的含量,如讓水中的硫沉淀下來,從而達(dá)到控制硫化氫排放量的目的?？梢詫?shí)現(xiàn)這一控制方法的藥劑很多,如常見的過氧化氫、鐵鹽、氯、臭氧以及高錳酸鉀等等56。4.4降低大氣中的惡臭氣體濃度這是一種通過對開放式的惡臭氣體排放源進(jìn)行加蓋或是直接對各種獨(dú)立單元使用風(fēng)機(jī),然后將臭氣物質(zhì)負(fù)壓抽出進(jìn)行收集處理。這樣處理的氣量就相對減少,僅為臭氣的發(fā)生量和使處理單元保持負(fù)壓的排風(fēng)量之和。這種方法可以通過集中脫臭處理后再和煙囪排放聯(lián)合使用來實(shí)現(xiàn)。詳見現(xiàn)場試驗(yàn)部分。5控制技術(shù)選擇的影響因素對于污水處理廠

10、惡臭氣體的排放問題,要考慮選擇控制技術(shù)的因素很多,比如說控制的前提對象;控制所要達(dá)到的目標(biāo)(是為確保職工健康,還是為減少周圍居民抱怨;所選用的控制技術(shù)是否會造成二次污染;以及需要處理的氣流量的大小;處理設(shè)備的投資和運(yùn)行費(fèi)用問題;運(yùn)行的安全問題等等。除了具體的約束條件外,還要考慮每一項(xiàng)臭氣控制技術(shù)的可靠性。如利用通風(fēng)和曝氣控制厭氧情況出現(xiàn)的這兩種技術(shù)無論對于控制過程還是控制結(jié)果來說都是無可挑剔的,且控制原理簡單,控制過程中絕對不會出現(xiàn)二次污染問題,但是,能耗太大卻成了阻礙其推廣的障礙。諸如此類的問題很多,如在厭氧區(qū)上維持好氧區(qū)存在應(yīng)用技術(shù)上的問題;添加化學(xué)藥劑來抑制硫酸鹽轉(zhuǎn)化的控制范圍太窄,僅對

11、硫化氫的形成有抑制作用。鑒于這些不同程度的問題,我們在選擇惡臭氣體的控制技術(shù)上一定要用全面的觀點(diǎn)來看待問題,要把握好全過程控制的思路。6惡臭氣體控制的現(xiàn)場試驗(yàn)文中前面的過程控制中略述了污水處理廠的四種惡臭氣體控制的策略,其前三項(xiàng)都是針對污水處理過程來進(jìn)行的,即水處理專業(yè)應(yīng)著重關(guān)注的。但降低大氣中的惡臭氣體濃度則屬于氣體的收集凈化處理階段,也是將通風(fēng)專業(yè)與環(huán)境水處理專業(yè)相結(jié)合治理的一個新課題。國內(nèi)以往關(guān)于脫臭實(shí)驗(yàn)的研究都是集中在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行,采用經(jīng)配制的臭氣源作為處理對象,不僅臭氣成分單一,而且配氣量均勻,實(shí)驗(yàn)室條件穩(wěn)定。而實(shí)際現(xiàn)場中的臭氣成分復(fù)雜,多達(dá)幾百種,甚至上千種,而且濃度和氣量隨時都在

12、變化,其間不排除意外的情況發(fā)生。因此,現(xiàn)針對正在進(jìn)行的現(xiàn)場試驗(yàn)加以說明 。試驗(yàn)的主要裝置如圖2所示,設(shè)計400×1400mm 脫臭塔4個,其中圖2中最左邊一個為水洗塔,目的主要是預(yù)先除去水溶性較大的惡臭氣體,同時給氣體加濕。右邊三個生物膜填料塔串聯(lián)運(yùn)行,脫臭塔中的填料分兩層,每層層高500mm ,分層處設(shè)噴淋水管。這三個塔中的填料各不相同,第一個塔中用的填料是捆在一起的10×250mm 樹枝,這些樹枝是自制的,處理方法是先用酸性物質(zhì)浸泡,然后置于堿液中蒸煮,目的是使其纖維化。第二個塔中用的是某菌種公司提供的專門用于除臭的薄木片。第三個塔中是兩者的混料。圖2搭建在污水處理廠污

13、泥脫水車間的填料塔脫臭試驗(yàn)裝置試驗(yàn)中另配備7.2m 3/h 的空氣壓縮機(jī)一臺,1.5m 3/h 的污水泵一臺,10m 3/h 的玻璃浮子流量計一個,79第3期張少梅,沈晉明:城市污水處理廠惡臭氣體及控制技術(shù)的研究89貴州工業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版2004年0.6m3/h玻璃浮子流量計三個,硫化氫便攜式檢測儀一個,數(shù)字式溫度(-50-70、濕度(20%-90%儀一個。試驗(yàn)過程中的氣液接觸方式為逆流操作,即用空氣壓縮機(jī)從壓濾式污泥脫水機(jī)的上方抽取一定量的惡臭氣體,通過水洗塔洗去大部分氨氣等水溶性較大的惡臭氣體,然后將由生物填料塔的塔底進(jìn)入,與從塔頂噴淋下的液體逆流接觸。在氣體上升的過程中,其中的惡臭

14、氣體就會被填料表面的微生物降解,這樣凈化處理后的氣體就自塔頂?shù)呐艢夤芘懦觥Ｄ壳霸囼?yàn)處于進(jìn)行中,還未對凈化后的氣體進(jìn)行精確的成分檢測,但曾通過便攜式硫化氫檢測儀以及人的嗅覺進(jìn)行過檢測分析,初步認(rèn)定處理效果還算理想。但具體的數(shù)據(jù)將在下一步的采樣分析后方可得知。7結(jié)束語城市污水處理廠產(chǎn)生的硫化氫等惡臭氣體所帶來的環(huán)境污染、腐蝕污水處理設(shè)備以及損害人們健康的問題正引起越來越多的關(guān)注。而污水廠的惡臭氣體控制不應(yīng)只著眼于最終所產(chǎn)生氣體的控制,而是要通過找到產(chǎn)生惡臭氣體的根源,從源頭抓起。要解決污水處理廠的惡臭氣體擾人現(xiàn)象并非一朝一夕就可以完成的,在選擇各種控制方法、具體的控制技術(shù)時應(yīng)始終貫穿全過程控制的思

15、路,在具體的操作實(shí)施過程中應(yīng)通過不同學(xué)科專業(yè)研究人員的共同努力來實(shí)現(xiàn)對這些惡臭氣體的控制。參考文獻(xiàn):1巫建光,孫亞敏,魯智斌.城市污水處理廠的臭氣污染控制技術(shù)J.合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報,2001,24(5:998-1001.2付鐘,何品晶,李國建.臭氣的治理方法生物脫臭法J.環(huán)境衛(wèi)生工程,1997,(1:3-8.3A.K.M.Nurul Islam,K eisuke Hanaki,Tomonori Matsuo.Fate of dissolved odorous com pounds in sewage treatment plantsJ.Wat.Sci.Tech,1998,38(3:337-344

16、.4盧迎紅.沈陽市北部污水處理廠及惡臭污染現(xiàn)狀與防治對策J.環(huán)境保護(hù)科學(xué),1999,25(3:23-31.5Derek C.W.Sercombe.The control of se pticity and odours in sewerage systems and at sewage treatment works operated by An2glian water services limited.Wat.Sci.TechJ.1995,31(1:283-292.6Sergio J.de Luca,Carlos N.Idle,Allen C.Chao.Quality improvement

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