城镇污水处理厂除臭系统探讨

深圳市利源水务设计咨询有限公司 曹岳

一、引言

城镇污水原水及其生物、化学、物理处理过程中，其含有的污染物发生化学、生物化学反应并伴随着相态变化，污水及污泥转化形成不同类型的恶臭污染物，严重影响厂内职工及厂界周边居民的身心健康，污水处理厂产生的臭气成为居民重点关注的环境问题。国家生态环境部公布的2019年度环保举报情况统计中，恶臭和异味投诉比例在大气污染环境举报中达到33.2%，将近60%的污水处理厂收到恶臭异味投诉，仅次于垃圾填埋场及垃圾转运站[1]。

深圳市人口密度大，城镇污水处理厂大部分建在城区，污水处理厂需设置除臭系统，保障周边环境卫生，控制大气污染物排放，保护周边居民的身体健康和生活环境。深圳市宝安区某污水处理厂拟配套高建设标准的除臭设施，要求臭气经过处理后，污水处理厂厂界达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级标准值，有组织排放口满足《恶臭污染物排放标准》（GB14554-93）中恶臭污染物15米排气筒排放标准值。本文结合该除臭工程，重点阐述了除臭设计和施工中臭源密封系统、恶臭气体收集和处理系统的做法和要点分析，以期为同类项目提供技术参考。

二、除臭系统设计原则和范围

除臭工程设计遵循的主要原则包括：（1）稳定可靠去除恶臭，处理后应满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）（见表1），有组织排放口应满足《恶臭污染物排放标准》（GB14554-93）中恶臭污染物15m排气筒排放标准值（见表2）。（2）水泵和风机的降噪减震设计、系统排水返回厂区污水管网的环保原则。（3）充分考虑除臭设备布置与站区建筑物相结合的节约用地原则。（4）系统布置遵循美观大方、实用安全的原则。（5）设备和药剂的选用遵循节能降耗的原则。（6）自动化程度高，方便管理。

表1 污水处理厂厂界恶臭污染物浓度限值

表2 15米有组织排放恶臭污染物排放限值

厂区的主要大气污染物为污水和污泥处理过程中产生的恶臭气体，主要成分是硫化氢、氨和臭气等。除臭系统设计范围包括：（1）预处理区：预沉池、粗格栅渠、粗格栅间、泵坑、细格栅、细格栅间、沉砂池、出渣间，预处理除臭设备均位于沉砂池盖上。（2）生化区：污泥再生池、厌氧池、缺氧池、好氧池、污泥泵房，污泥区除臭设备均位于脱水车间二层。（3）污泥区：储泥池、撇水池、调理池、叠螺机、板框压滤机及干化车间和污泥料仓和污泥外运车间等，生化区除臭设备均位于好氧池盖上。

三、臭气种类和设计浓度

城镇污水处理厂臭气组分复杂，各类有害气体在各污水处理区域的初始浓度差异较大。广州典型污水处理厂检测出合计80种挥发性有机物（Volatile organic compounds，VOCs），其中54种VOC是挥发性恶臭有机物（Malodorous Volatile Organic Compounds， MVOC）[2]。 另有报道，广州典型城镇污水厂六个处理车间的空气中检测出70种VOC，其中30种属于MVOC。污水处理厂致臭物质大致可分为含硫化合物、含氮化合物、烃类有机物、含氧有机化合物、卤素及其衍生物五大类[3]。

在生活污水和工业污水收集和输送过程中，由于污水在无法补充足够溶解氧的管网中长时间停留形成厌氧条件，污水中的碳水化合物、蛋白质、脂肪等物质被厌氧微生物利用进行合成和分解，从而形成恶臭气体向周围区域发散。污水脱离排水管道中的厌氧环境后，进入污水厂的配水区域。水流在经过进水提升泵房时发生剧烈扰动，不断释放原本已溶解在污水中的恶臭污染物。污水在途经格栅和沉砂池时，较大悬浮物会被截留，而其中的有机物在较长的截流停留时间内不断发酵，产生大量恶臭气体，主要以含硫物质为主[4]。

污水处理区恶臭污染源泵房、格栅、沉砂池、生化池、脱水车间等构筑物处恶臭污染物浓度指标可参照表3参考取值。

表3 恶臭污染物参考值

四、除臭系统组成

污水处理厂除臭系统主要包括各产生臭气的处理单位的密封系统、收集风管系统以及臭气处理系统[5]。除臭系统对全厂产生恶臭的构筑物进行加盖除臭，采用生物除臭工艺，对污泥脱水间可辅以离子换风系统。厂区污水、污泥及除臭系统流程见图1。

图1 厂区污水、污泥及除臭系统流程

将厂区内恶臭区域的臭气加以收集、吸附、分解，同时对封闭空间进行通风、换风。臭气收集系统通常在调节池、污泥池、污泥浓缩池等场地，通过拼装式的方式进行密封系统的截断面控制。对臭气收集系统通过半密闭结构，在所有的储泥池上空安装密闭结构。通过安装引风机、送风机、牵引机等，将产生的臭气通过自然流动进行集中处理[2]。

对于污泥脱水车间，一般情况下如果污泥脱水车间体积大，整体除臭造价高，此时可以考虑采用主要污染源局部处理的方法。将脱水车间中的调理池部分和板框机部分局部隔离，再针对每个分部的工艺特点设置除臭工艺。首先集中控制主要污染源，将调理池及前后污泥储泥池加盖，将池内的污染气体排出，同时将板框机单独加盖密封后也将废气排出。

结合工程实践经验，各处理构筑物换气次数推荐如下：（1）提升泵房及污水预处理区的换气次数为5次/h。（2）生化区按除臭面积采用换气系数厌氧区采用2m3/（m2·h）。（3）缺氧及好氧区采用1m3/（m2·h）。（4）污泥泵房、污泥调节池及吸泥井的通风换气次数为5次/h。（5）污泥浓脱水车间及污泥料仓换气次数为7次/h。

五、臭气处理工艺系统

臭气处理工艺选择与污水厂恶臭物质产生的影响因素有关，常用的臭气处理工艺包括洗涤处理、生物处理、活性炭吸附、等离子处理和植物液处理等。进水浓度、处理工艺、水温、水中酸碱值及降雨都可能影响污水厂内不同构筑物所排放的恶臭污染物浓度值。大规模污水处理厂恶臭现象更为明显，污水处理厂内部密闭的构筑物恶臭浓度明显更高。恶臭物质的排放随着污水生物处理过程的延伸而有所缓和，好氧池由于溶解氧较高，部分恶臭污染物的排放浓度显著低于预处理区域污泥处置过程中的浓度，由于有机负荷率升高，臭气污染更加严重[4]。

化学洗涤法即化学吸收法、湿式吸收氧化法等，是结合酸碱中和反应以及氧化反应的原理，利用吸收塔作为反应装置。填料塔循环液流动方式有逆流循环式和错流循环式，逆流循环式应用较多。当恶臭污染物浓度高、性质复杂时，需要两个或以上的填料塔串联，恶臭气体自下向上流动，洗涤液先从下到上再从上到下循环流动，通过恶臭气体与洗涤液反复接触反应生成无味物质。洗涤处理设施包括洗涤塔、洗涤液循环系统、投药系统、电气控制系统、富液处理系统和除雾装置。

常见的生物除臭技术主要有碱液喷淋工艺、生物过滤工艺和生物喷淋洗涤工艺，恶臭气体中的有害成分来自污水，利用微生物将污水中的污染物质进行消化分解[6]。生物填料塔基本原理微生物在填料层中挂膜而形成微生物膜，臭气经过微生物膜，有机恶臭成分被微生物吸收、消化、降解成为二氧化碳和水等无害产物[6]，该项目采用的是生物除臭法。

活性炭吸附法是一种物理除臭方法，活性炭（AC）具有发达的孔隙结构、高比表面积、丰富的表面活性基团，能够对恶臭物质特异性吸附，除臭效率比其他物理法高，能够有效地去除吲哚、硫化物等多种物质[1]。

等离子体臭气净化器是采用高压发生器产生低温等离子体，通过净化器的恶臭有机废气分子转化成各种活性粒子后与空气中的O2结合生成H2O和CO2等而得到净化。等离子体除臭方法在应用时，应使臭气中的可燃成分总浓度低于混合爆炸下限，含硫化氢及反应产物含腐蚀性成分的臭气处理，离子反应器不得与臭气接触。

在非封闭空间或者需要改善空气质量的空间，可考虑采用植物液雾化处理。植物液除臭是采用专门的除臭设备将植物除臭剂雾化，形成细微的雾状颗粒，利用雾滴巨大的比表面积，高效吸附空气中的恶臭污染物，被吸附的恶臭分子与植物液中的酸性缓冲液发生反应生成无机盐。从数百种自然植物中提取出汁液，植物液无毒、无燃烧性、无刺激性，根据臭气成分的选用。

六、结语

城镇污水处理厂在改善水体污染及城市环境的同时又产生新的气体污染物危害，针对不同构筑物释放恶臭气体的浓度和排放特征，进一步研究恶臭污染物收集、净化处理技术，优化污水处理系统的除臭设计尤为必要。