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污水处理厂除臭技术与工程化研究
题目：
污水处理厂除臭技术与工程化研究
系别：
环境与市政工程系
专业：
环境科学
姓名：
马强
学号：
022409145
指导教师：
刘雪平
2012-12-6
摘要
污水处理厂臭味的处理方法有很多，如直接焚烧法、催化剂氧化法、酸碱洗净法、臭气氧化法、化学吸附法、活性碳物理吸附法、生物脱臭法、土壤脱臭法等，但经济实用的还属生物除臭技术。
当采用排风换气时脱臭时，污水处理厂处理构筑物通气量。
在对国内污水处理厂除臭技术调查的基础上,分析了目前污水处理厂除臭技术存在问题,对常用的几种除臭技术进行了技术经济综合比较;并针对我国除臭技术的研究和发展现状,提出宜采用组合。
城市污水处理系统由于其特殊性而具有成分复杂多变,有毒有害、动态负荷显著以及排污持续、近居民区,且很多时候是短时间突发的,较难于捕集和收集,也给治理带来困难。
目前污水处理厂工程上常用恶臭气体处理技术主要有生物滤池、生物滴滤塔、生物滤床、植物提取液除、活性炭吸附、高能离子除臭、化学除臭和活性氧除臭等。
随着社会经济的发展、生活水平的提高和公众环境意识的日益增强,城市污水处理厂的恶臭污染也就成为亟待解决的首要问题。
因此在建设污水处理厂的过程中,除了设置必要的污水、污泥处理与处置系统外,还需针对污水处理厂臭气物质的成分和臭气的强度,选择合适的除臭技术,设置经济有效的除臭系。
关键词：
污水处理厂，污泥处理，臭氧法
1.前言
城市污水处理厂污水污泥处理过程中，必然会产生大量的恶臭气体—异味，这些臭味主要是由有机物腐败产生的气体造成。
臭味大致有鱼腥臭[胺类CH3NH2，（CH3）3N]，氨臭[氨NH3]，腐肉臭[二元胺类NH2（CH2）4NH2]，腐蛋臭（硫化氢H2S），腐甘蓝臭[有机硫化物（CH3）2S]，粪臭[甲基吲哚C8H5NHCH3]以及某些生产废水的特殊臭味。
臭味给人以感官不悦，甚至会危及人体生理健康，诸如呼吸困难、倒胃、胸闷、呕吐等。
随着人类社会经济的发展，人民生活水平的提高和日益增强的公众环境意识，城市污水处理厂在运行过程中所产生的臭气问题，已经引起社会越来越多的关注。
为了防止和消除城市污水处理厂臭味对周围环境及居民生活的影响，一些发达国家先后制定和逐步完善了一些有关的具体规定。
目前我国兴建的城市污水处理厂大多在大、中城市和旅游景点城镇，有的很难避开居民区、交通要道或村落，因此污水处理厂脱臭问题不可避免地提到议事日程上来，有的已达到急迫需要得到解决的地步。
今后我国环境部门将要对污水处理厂提出臭气控制指标。
2.脱臭技术及设计
表1臭气浓度控制参考值
序号
控制项目
一级标准
二级标准
1
氨
1.5
4.0
2
硫化氢
.06
.32
3
甲硫醇
.007
.02
4
甲硫醚
.07
.55
5
臭气浓度（倍数）
20
60
6
甲烷气（厂区最高浓度）
5
5
7
氯气
.4
.6
表2污水处理厂构筑物脱臭通量
设施名称
通风量
备注
沉
沙
池
二层盖板作业空间
3～5次／小时
非作业空间
1～3次／小时
厂房式盖板作业空间
5～10次／小时
在漏斗上加盖办事为3～5次／小时
泵房
3～5次／小时或根据发热量计算
考虑内燃机用气
鼓风机房
3～5次／小时或根据发热量计算
电气室
根据发热量计算
发电机房
3～5次／小时
考虑内燃机用气
初
沉
池
二层盖板作业空间
3～5次／小时
非作业空间
1～3次／小时
厂房式盖板作业空间
5～10次／小时
曝
气
池
二层盖板作业空间
3～5次／小时
非作业空间
1.2×曝气空气量
厂房式盖板作业空间
3～5次／小时
加氯机房
5～7次／小时
污泥浓缩池
二层盖板作业空间
3～5次／小时＋1.5×曝气空气量
非作业空间
1～3次／小时
厂房式盖板作业空间
5～10次／小时
污泥浓缩机房
3～10次／小时
热处理时采用其他方法
一般机械室
3～5次／小时
管廊
3～5次／小时
2.1 土壤脱臭技术
2.1.1土壤脱臭原理及特点
土壤脱臭机理主要可分为物理吸附和生物分解两类，恶臭气体－如胺类、硫化氢、低级脂肪酸等水溶性臭气类，被土壤中的水分吸收去除，而非溶性臭气则被土壤表面物理吸附继而被土壤中微生物分解。
土壤脱臭法特点：
①维护管理费用低，效果与活性炭脱臭同等，②处理1m2的臭气需2.5～3.3m２土地；③但不适于降暴雨、下大雪地区；对于高温、高湿和水分、尘土、微尘等气体须予处理。
2.1.2 土壤和参数
设计土壤脱臭时选择的土壤指标应是：
腐殖土为好，亚粘土等红土需掺入鸡粪、垃圾和污泥肥料进行改良后使用；矿质土和粘土不宜。
土壤水分40～70%为宜。
过于干燥的土壤需装设水喷淋器。
种植草坪土壤表面保持倾斜，作为防降暴雨的措施。
日本经验得出：
臭气通过土壤中速度：
2mm～17mm／s；
设计一般选为5mm／s；
有效土壤厚度为50cm；
臭气与土壤接触时间为1分40秒；
臭气通过活性炭速度：
30cm～40cm／s；
有效厚度为40cm；
臭气与活性碳接触时间为1秒。
2.1.3 工程范例
（1）日本某处土壤脱臭床
臭气风量：
600m3／min
臭气与土壤接触时间：
2.7m3／m2min
需土壤面积：
1580m2
（2）我国某处污泥脱水机房土壤脱臭床
脱水机房容积：
V＝450m3
设换气周期：
每小时3次（20min）
换臭气量：
22.5m3／min（450m3／20min）
脱臭负荷：
设2.7m3（臭气）／m2（土）min
需土壤面积（计算值）：
8.3m2
（设计值）：
25m2
表3结构设计（自土壤表层向下）
数
结构
参数
1
土壤植被
2%坡度
2
三维土工网垫
有效厚度＞50cm
3
腐殖土
300g／m2
4
土工布
1层
5
砾石层
中设臭气输入穿孔管，万包200g／m土工布
6
土工膜
1层
7
基土
原土层
2.2 填料塔式生物活性炭吸附脱臭装置
2.2.1工作原理和填料
（1）生物脱臭原理
生物脱臭是在适宜条件下，利用载体填料比表面积上微生物的作用脱臭。
臭气物质先被填料吸收，然后被填料上附着的微生物氧化分解，从而完成臭气的除臭过程。
为了使微生物保持高的活性，必须为之创造一个良好的生存环境，比如：
适宜的湿度、pH值、氧气含量、温度和营养成分等。
实际生产设计要求，载体填料相对湿度保持在80～95%，所以经常采用喷淋原污水或初沉池出水以提供水分和营养源。
（2）填料选择
生物脱臭塔最主要部分是填料。
一种好的载体填料必须满足：
容许生长的微生物种类丰富；为微生物提供栖息生长大的比表面积；营养成分合理（N、P、K和微量元素）；有好的吸水性；自身无异味；吸附性好；结构均匀孔隙率大；材料易得且价格便宜；耐老化；运行、养护简单。
常用的填料有：
塑料、半软性塑料、干树皮、干草、纤维性泥炭或其混合物。
脱臭塔填料的堆放高度取决于所要求的停留时间和表面负荷。
工程上填料高度一般为1.0～1.2m。
如果选择的填料合适，工艺上能做到布气均匀、排除气流短路的话，最低高度可以为0.5m。
2.2.2活性碳吸附脱臭
原理：
使恶臭物质通过活性碳层，利用物理吸附去除[1]；
适用物质：
硫化氢和硫醇（氨和胺）。
2.2.3脱臭工艺流程及脱臭装置
臭气→空气净化器→风机→生物脱臭装置→活性炭脱装置→排放
日本某公司生产的生物活性炭脱臭装置规格和性能见表4所示：
表4生物活性炭脱臭装置规格和性能
名称
处理臭气量（m3／h）
20～40
30～60
50～100
填料塔生物脱臭装置
塔径（mm）
外形尺寸（mm）
填料容积（m3）
填料高度（mm）
钢板厚（mm）
净重（kg）
1800
1800×5400
8
3500
6
2700
2000
2000×6000
12
4000
6
3200
2500
25000×6000
20
4000
6
4400
活性炭吸附脱臭装置
塔径（mm）
外形尺寸（mm）
填料容积（m3）
填料高度（mm）
钢板厚（mm）
净重（kg）
1100
1100×4300
2.64
2400
5
1270
1400
1400×5000
5.1
3200
5
1740
2000
2000×5500
11.2
4000
6
3000
鼓风机
型号
风量（m3/min）
静压力（mm水柱）
电动机型号
电动机功率（kw）
D3×28-20/2000
20
2000
JO271-6
12
D36×28-30/2000
30
2000
JO271-4
22
D36×28-30/2000
60
2000
JO271-6
40
污水泵
型号
流量（m3/h）
杨程（m）
配电动机功率（kw）
21/2PW
36-72
11.0-8.5
5.5
21/2PW
36-72
11.0-8.5
5.5
21/2PW
36-72
11.0-8.5
5.5
2.3 高能离子脱臭技术
2.3.1 技术简介及工作原理
高能离子净化系统[2]是瑞典的高新技术，它能有效地清除空气中的细菌、可吸入颗粒物、硫化合物等有害物质。
使人的嗅觉感受到模拟自然的清新空气。
它的核心装置是BENTAX离子空气净化系统[3]，其工作原理是置于室内的离子发生装置发射出高能正、负离子，它可以与室内空气当中的有机挥发性气体分子（VOC）接触，打开VOC分子化学键，分解成二氧化碳和水[4]对硫化氢、氨同样具有分解作用；离子发生装置发射离子与空气中尘埃粒子及固体颗粒碰撞，使颗粒荷电产生聚合作用，形成较大颗粒靠自身重力沉降下来，达到净化目的[5]。
发射离子还可以与室内静电、异味等相互发生作用，同时有效地破坏空气中细菌生存的环境，降低室内细菌浓度，并将其完全消除。
最终的效果是使室内空气变得象雨后森林般的纯净[6]。
高能离子净化系统在欧洲诸国应用于医院、办公楼、公众大厅等，以空气净化以致达到模拟自然森林空气清新的效果。
近些年逐步开发应用于污水处理厂和污水提升泵房的脱臭方面，法国、英国、苏格兰、瑞典等国的应用实例很多。
2.3.2 天津市某污水厂试验效果
（1）试验场地
脱臭中试场地选择在天津市某污水处理厂污泥处置实验室内，臭源是脱水污泥处置过程中产生的臭气。
（2）试验条件：
①污泥中试实验室
总容积：
30m3（3×4×2.5m3）；
污泥发酵仓直径φ600mm，长3m；
臭气测试点与发酵仓的水平距离为1m；
高能离子净化系统主机及通风系统置于室内。
②臭气源
260kg脱水污泥投入到回转式污泥发酵仓中；
为了加强臭气强度，污泥采用了太阳能加热。
③高能离子净化系统
离子机规格型号：
2—E—S气流：
0.42m3／s
空气处理量：
1500m3／h功率：
22w
为离子发射系统配套的通风系统；
④测试项目
负离子浓度；VOC（有机污染）气体总量；
H2S、O2、CO、CH4浓度。
⑤试验数据分析及评价
9小时连续运行，臭源VOC浓度周期性变化从25～100ppm，室内则从15～16.7ppm逐渐衰减到0～1ppm；室内测点离子浓度始终保持在160～170Ions／cm3；H2S气体浓度也保持为0。
试验结果变化曲线见图1及2。
⑥试验结果评价
A试验所采用的VOC测定仪，离子检测计和有毒有害气体测定仪都是先进的便携式仪器，灵敏度很高，能保证数据的可靠性；
B试运行是污泥发酵仓及太阳能加热后的污泥臭气，臭气强度高，通过BENTAX离子空气净化系统净化，仅1小时后，VOC浓度降低至零，离子浓度升高，H2S气体由4.0ppm减小到0，人员嗅觉感觉臭味明显下降。
负载试验是在脱水污泥处置臭源条件下进行的，臭源VOC浓度从25～100ppm，室内测点则从15～16.7ppm逐渐衰减到0～1ppm；离子浓度始终保持在160～170Ions／cm3；H2S气体浓度也保持为0。
技术结论意见为：
通过利用高能离子除臭，在上述试验条件下，除臭效果技术上是可行的。
C 经济分析
在本实验条件下，高能离子净化系统对污水厂脱水污泥臭气的净化效果较显著，运行成本分析如下：
24小时运行耗电量仅为0.53kwh；
单位空间耗电量为0.018kwh／m3.d；
按每度电0.45元计算
净化1立方米臭气的成本约为0.0081元／m3.d；
污泥脱水车间以1000m3为计；
则运行成本直接耗电费用为8.1元／d。
3.结论
各种恶臭处理技术各有其优缺点,就目前我国城市污水恶臭处理研究发展现状而言,综合经济因素,采用组合法会更加经济有效建议污水处理厂结合具体环境特点,采取诸如..植物提取液一生物滴滤塔[7]、植物提取液一生物滤床[8]、生物滴滤塔一活性炭吸附[9]、化学除臭一活性炭吸附[10]等组合技术,节约成本,提高除臭效率
各种新型的除臭技术也相继使用在恶臭气体的治理中相信随着科学技术的发展,还会有更环保无污染的除臭技术产生..
参考文献
1.赵丽君，范淑平，梁力.污水处理厂除臭技术及工程化（J）.中国给水排水，2003，19（6）：
46-48
2．孙文革，孙永利，黄文雄。
利用H2O2控制污水处理厂的H2S恶臭（J）。
中国给水排水，2003，19（8），105-106
3.郑兴兰等.污水除磷脱氮技术.中国建筑工业出版社.2000:
P10-P15
4.张波等.生物脱氮除磷工艺厌氧/缺氧环境倒置效应1997:
P29-P3
5.国家环境保护总局.水和废水监测分析方法[M]北京第4版中国环境科学出版社1989
6.顾夏声，黄铭荣，王占生等.水处理工程.北京：
清华大学出版社，1985
7.张希衡主编.废水治理工程.北京：
冶金工业出版社，1984
8.张忠祥，钱易主编.废水生物处理新技术.北京：
清华大学出版社，2004
9.王林，王宝贞。
分散式污水处理与回用.北京：
化学工业出版社，2003
10.雷乐成等.水处理高级氧化技术.北京：
化学工业出版社，2001
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