城市污水处理厂的大气污染治理技术分析

徐彦飞

中国市政工程中南设计研究总院有限公司 湖北 武汉 430010

在社会经济飞速发展的背景下，生产力明显进步，人们的物质生活水平显著提升，各项工业生产水平明显提高，但是在这一背景下生态环境污染问题也变得愈发严重。城市的发展导致污水量明显增加，为了避免城市污染对大气环境的进一步影响，应加强对城市污水厂大气污染防治工作的重视。在充分遵循“预防为主。防治结合”原则的基础上，积极引进先进的污染治理技术，有效清除城市污染中的大气污染，加强对环境保护的同时推动城市的可持续发展。

1 城市污染处理厂大气污染物分析

城市污水处理厂也被称作废水处理厂或者污水厂，处理站主要设在工厂，出水放入城市排水管道，属于一种预处理设施。污水处理厂是一种复杂系统，由多个单元过程构成，各单元过程关系密切。主要采用污水处理的工艺方法，结合污水的水质和水量、排放标准等情况，经过分析和比较，必要情况下进行试验分析，决定处理流程。常用工艺流程如图1所示。城市污染处理厂中的大气污染主要指污水处理厂在运行过程中产生的臭气，另外也包括空气中的微生物污染。污水处理厂需要对大量、浓度较高且难以满足排放标准，不符合环境保护要求的污染物质进行人工强化处理，确保其符合水环境质量标准，加强对水资源的保护。污水处理厂通过相应的工艺方法处理污泥液中对环境产生不利影响的物质，但是污泥液在厌氧或氧化等各类化学反应下，极易产生硫化氢、氨氮以及恶臭气体等物质，对大气环境造成严重危害，导致周围空气环境质量下降。微生物污染也十分常见，因为液滴的飞散或曝气池中污水气泡上浮至液面破裂，均可生成带菌气溶胶，进而导致空气中的微生物污染。空气中的微生物污染也包括污水及原有污水处理中添加的微生物。

图1 污水处理厂工艺流程图

近年来，随着社会经济的发展及人们生活水平的提高，人们的健康意识和环保意识显著增加，为了为人们提供健康的生活、居住环境，应加强对城市污水处理过程的控制，最大限度减少对周围环境和人们的影响。建设城市污水处理厂的过程中，不但需要注重设施的完善，同时需要加强对污水处理的重视，积极引进先进的污染治理技术，加强对环境的保护。

2 城市污水处理厂大气污染治理技术的应用

2.1 生物除臭法

生物除臭法是目前应用广泛的污染治理技术，其原理为利用微生物的代谢作用，促进臭气物质的降解，进而有效去除臭气物质，适用于污水处理厂的大气污染治理。目前生物除臭可供选择的方法较多，如生物滤池法、曝气式活性污泥法以及洗涤式活性污泥法等，应结合实际合理选择。

生物滤池法可以将完成收集的臭气通过湿润、活性强且多孔的微生物滤层，在微生物细胞对恶臭物质吸附、吸收及降解的作用下，将经由吸附的恶臭无助转化为简单无机物，如二氧化碳、硝酸、硫酸等。除臭装置主要包括加湿装置和生物除臭装置，前者内部配备相应水泵，可以自动切换模式持续运行，将抽入的臭气持续加湿，湿度可超过99%，提高臭气污染物从气态滤料表层水溶液转化的扩散效率，同时避免生物滤料层抽入的空气风干。与此同时，臭气物质溶解在滤料表面水膜上，之后被微生物吸附并降解。完成净化的气体由除臭装置排出。滤料的成分较为丰富，包括聚苯乙烯胶球体、有机物料、沸石以及除臭微生物等[1]。因为其成分丰富，因此能够充分满足菌体降解臭气污染物时的营养需要，同时中和生物氧化反应，产生酸性和碱性次生代谢产物。滤池顶部下喷一定的自来水，确保滤料含水量充足，多余水分则通过池底部回流到沉砂池。

曝气式活性污泥法也是常用的生物除臭法，其原理为将臭气通过曝气的形式分散至活性污泥混合液中，这一过程中微生物持续生长，最终借助其代谢作用有效讲解臭气物质。城市污水处理厂采用该方法进行大气污染治理效果确切，操作便捷，只需要在原有设施上配备风机和配管便可，这样便能够在曝气池中引入臭气，该方法具有操作便捷、成本低等优势。活性污泥法工艺流程如图2所示。

图2 活性污泥法工艺流程

洗涤式活性污泥法需要借助吸收器，使臭气物质和含悬浮泥浆混合液充分接触，产生洗涤液，之后将其传输至反应器，在悬浮生长的微生物通过代谢作用有效降解臭气物质，是一种行之有效的大气污染治理技术。除此之外，该方法还可以采用剩余的污泥配置混合液，将其作为吸收剂，实现对废弃的高效处理，洗涤式活性污泥法脱除复合型臭气效果确切，但是处理治理困难的焦臭难度较大。相关研究将活性污泥脱水，在常温环境下干燥，水中再膨润能够得到固定化污泥。这类污泥具备微生物的生理活性，将其用于恶臭的去除能够提高去除效果，具有降本增效的作用[2]。洗涤式活性污泥法的臭气物质清除率高，适用性强，其优势在于操作条件便于控制，占地空间小，压力损失少，如果采用剩余活性污泥配置混合液，能够实现剩余活性污泥的小循环，为后续污泥处理提供便利，经济性良好。

除了以上方法外，土壤除臭法也是常用的生物除臭法，其机理包括物理吸附法和生物降解两种。针对硫化氢的水溶性恶臭气体，能够被土壤的水分吸收并去除；非水溶性臭气则被有机质及矿物质物理吸附，通过土壤环境下的微生物有效降解并清除。

2.2 物理除臭法

物理除臭法也是常用的大气污染治理技术，主要包括水清洗法和活性炭吸附法。污水处理厂产生的臭气物质类型繁多，如有机胺、硫化氢、氨等，水中的溶解度较高，水清洗法具有一定的治理效果。但是因为部分物质在水中的溶解度较为有限，无法持续增加，如果该类物质得到饱和状态，必然会影响清洗效果，甚至导致作用丧失，因此操作时应注意定时更换清洗水，但是会导致清洗形成的废液量增加，因为清洗液需要通过处理后方可排放，进而导致污水处理系统的运行压力增加。另外，针对一些高分子有机臭气物质，采用水清洗法的整体效果欠佳。虽然水清洗法具有良好的经济性，操作相对便捷，成本较低，但是实际效果欠佳。

活性炭吸附法的原料为活性炭，其原理为利用活性炭的吸附功能处理臭气，除臭效果理想。为了能够有效清除多类臭气物质，多数情况下需要选择性质不同的活性炭，例如在吸附塔中设置不同性质的活性炭，如吸附中性物质、酸性物质以及碱性物质人多活性炭，臭气物质与其接触后便可有效排出。活性炭吸附塔如图3所示。该方法去除多类臭气物质效果显著，主要利用活性炭的吸附作用，将产生臭气的VOC等吸附在活性炭微孔中，恶臭成分主要通过物理吸附有效去除，如吲哚等；而硫醇等其他致臭成分主要在活性炭表面通过氧化反应有效去除[3]。待活性炭处于饱和状态时，应通过热空气、蒸汽等浸没再生、洗脱或更换。但是活性炭的吸附能力也会受到其他杂物影响而降低，如潮气、灰尘等，所以可以将除湿装置、除尘装置等安装在脱臭管道上，避免活性炭受潮。

图3 活性炭吸附塔

2.3 化学除臭法

化学除臭法也是目前污水处理厂常用的大气污染治理技术，可供选择的方法较多，如化学试剂吸收法、热力氧化法、催化氧化法以及臭氧氧化法等，应结合实际合理选择。

化学试剂吸收法的原理为某些物质与试剂中化学物质发生反应，进而去除臭气物质。可供选择的吸收剂较多，如盐酸、硫酸、亚硫酸钠等。硫化氢等酸性物质可采用碱性的苛性钠有效去除，氨气等碱性物质可采用酸性的盐酸等溶液去除。目前很多城市污水厂均采用该方法脱除臭气。

通常情况下，城市污染处理厂的臭气物质中具有一定的还原性物质，常见的物质如有机胺、有机硫等，针对这类物质需要采用氧化法进行处理。热力氧化法和催化氧化法是目前大气污染治理常用的两种氧化法。热力氧化法能够实现臭气物质与污泥厌氧消化时形成的沼气有效融合，高温作用下持续燃烧，进而生成二氧化碳和水蒸气。该方法操作便捷，但是应确保燃烧的充足，否则可能导致臭气的强度增加，比如说醇的燃烧不充分极易转化为羧酸。催化氧化法的应用需要借助燃烧床，且装有一定的催化剂，在其中将臭气和沼气的混合气体有效融合，高温作用下再燃烧。相较于热力氧化法，催化氧化法的不同之处体现在对催化剂的使用，有助于降低燃烧的温度，减少停留的时间，因此成本较低，能够减少社保的投资与运输费用。但是催化氧化法也伴随一定的风险隐患，例如出现催化剂中毒或发生堵塞问题，而热力焚烧的热量回收效果确切，通过对两种方法优劣势的分析，目前热力氧化法的在大气污染治理中的应用频率较高。

臭氧氧化法也是大气污染治理常用的一项治理技术，其原理为利用臭氧较强的氧化性分解氧化恶臭物质，达到预期除臭目的。该方法包括气相和液相两种形式，因为臭氧发生氧化反应的整个过程时间较长，通常要先采用药液清洗，去除大部分致臭物质，之后再进行臭氧氧化。臭氧作为一种氧化剂，需要在现场生成，恶臭物质的类型和浓度决定其浓度，当恶臭物质浓度较高，臭氧便难以完全氧化污染物，而未使用的残余臭氧本身也是一种空气污染物。

3 解决城市大气污染的主要对策

3.1 加大对环保型高科技企业的支持力度

污水处理厂是导致大气污染的主要企业，为了有效改善污染问题，需要做好污水处理厂的治理工作，更新污水处理厂的生产理念和发展模式，同时加大对高污染企业的打击力度，积极聘请环保机构专业人士到企业工作，推动企业生产模式的转型发展。另外，政府相关部门需要加大对环保型高科技企业的支持力度，全面推广环保理念，推动更多企业的转型发展。

3.2 加强对大气污染源的控制

大气污染是人类从事生产活动中排放大量污染气体引发，因此为了有效改善大气污染情况，则需要严格控制污染气体的排放量。随着科技的飞速发展，涌现出诸多新的环境问题，为了能够有效改善大气污染情况，则需要采取有效措施降低污水厂的废气排放量，满足环境保护的要求。

3.3 从源头防治恶臭物质

对一级污水进行处理时，污水处理厂还需要全面清洗曝气池、污泥脱水装置等，保证恶臭物质得到全面清除。不但如此，对污水进行处理时还需要保证生物滤池的通畅、湿润，避免其发生堵塞，导致气体与恶臭位置增加。如果污水处理系统的水量较低，水循环难以正常运转，可采用人工方法增加循环水量，避免相关设备发生故障。工作人员还需要做好曝气池、氧化沟、生物滤池的监测工作，减少设备故障的发生。同时保证曝气池混合完全，如果存在融合不充分的情况，需要及时进行处理。除此之外，污水处理厂应积极采用通风系统，结合恶臭气体成分及处理情况制定解决方案，通过通风设备有效排出恶臭气体。

4 结语

随着城市污水处理厂大气污染问题的日益严重，政府、环保部门及城市污水处理厂应加强对大气污染治理问题的重视，结合实际选择合理的处理方法和处理工艺，以保证大气污染治理效果，减少对环境的影响。同时应加大研究力度，开发出更为高效、低成本的大气污染治理技术，提高污染治理水平，满足污染治理要求，加强对环境的保护。