广州市某污水处理厂臭气散发情况调查及除臭中试
摘要：城市污水处理厂臭气的控制与处理已成为一种必然趋势，硫化氢是城市污水处理厂臭气最主要成分之一，其浓度高低在一定程度上代表臭气的产生情况。本文以硫化氢和氨气为对象对广州市某污水处理厂各处理构筑物硫化氢及氨气的产生情况及变化 规律 做了简要的调查与 分析 。
关键词：臭气 污水处理厂 硫化氢 生物滤池
1 前言
城市污水处理厂散发的臭气严重 影响 了周围居民的生活环境。最近的国家标准规定了城市污水处理厂4种废气的排放标准，包括硫化氢、氨气、甲烷及臭气浓度。因此除臭是所有城市污水处理厂共同面临的 问题 。如何有效的去除臭气需要对污水厂各处理构筑物臭气的散发情况进行调查与分析，由此选择合适工艺与规模。然而 目前 这方面的资料很少，尤其是在国内没有人做过这方面的调查。
硫化氢的嗅觉阈值很低只有0.0005mg/m3，在城市污水处理系统中硫化氢是最主要的臭气组成[1]。Gostelow 和Parsons根据硫化氢的散发情况评定污水处理厂的臭气分布情况，发现二者之间存在很大联系[2]。因此，可以根据硫化氢的散发情况近似估计城市污水处理厂的臭气分布情况。此外，在污水处理过程中当PH值较高时还会有大量的氨气产生。对于大部分污水厂来说一般PH值趋于中性，因此很少有氨气散发。对于那些进水氨氮很高需要进行中和处理的污水处理设施会有大量的氨气产生。
2 污水处理厂工艺概况
水厂采用A2O工艺，日处理水量20万吨。
处理流程如下：
水区：进水 格栅 平流沉砂池初沉池生物反应器 二沉池出水
泥区：污泥浓缩池贮泥池脱水机房
6、7月份进水水质：
单位：mg/L
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最大值
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最小值
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平均值
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BOD5
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195.5
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47.6
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98.3
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CODCr
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173.97
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氨氮
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27.41
|
5.7
|
20.19
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3 仪器与 方法
方法：硫化氢的检测采用亚甲基蓝比色法，氨气采用次氯酸纳-水杨酸分光光度法。
采样点为距各构筑物水面10-50cm，以1L/min流量采样20min。
仪器：Q-2C型大气采样仪，B2105-2680紫外可见光分光光度计。
4 污水处理过程中硫化氢主要来源
城市污水处理厂中硫化氢主要来源于两个方面：源水中硫酸盐的转化和含硫有机物的脱硫。在城市污水处理厂中硫化氢一般在厌氧或缺氧的条件下产生，污水中的SO42-在厌氧条件下被硫酸还原菌还原为H2S。在PH值大于7时硫化氢主要以H2S、 HS-、S2-形态溶解于水中。并随着水的流动散发出来[1]。
污水处理过程中的硫化氢转化过程同硫元素的生物循环，过程如图：
5 污水厂各处理构筑物臭气分布
在城市污水处理厂中格栅一直是臭气的主要来源，这可能是由于污水在进入污水处理厂以前的管道中存在厌氧情况，导致大量硫化氢的产生，并且在流经格栅的过程中散发出来。因此，格栅是硫化氢散发的主要构筑物之一。
7月底到8月初的格栅的硫化氢散发情况：
|
构筑物
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硫化氢(mg/ m3)
|
平均浓度(mg/ m3)
|
采样时间
|
温度（℃）
|
采样时天气情况
|
|
格栅
|
0.8487
|
0.5455
|
7-23
|
32
|
晴
|
|
0.3002
|
7-27
|
33
|
晴
|
||
|
0.5643
|
7-28
|
31
|
阴
|
||
|
0.4687
|
8-2
|
31
|
多云
|
在测试期间水厂正在进行除臭中试，格栅已加盖，测定值可能高于真实值。此外，在本实验数据采集时广州地区多雨，导致测定值远低于最大值。例如，在6月初的硫化氢散发浓度明显提高。
6月上旬格栅的硫化氢散发情况：
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构筑物
|
硫化氢(mg/ m3)
|
平均浓度(mg/ m3)
|
采样时间
|
温度（℃）
|
采样时天气情况
|
|
格栅
|
1.1482
|
6.4335
|
6-1
|
32
|
晴
|
|
10.5952
|
6-4
|
33
|
晴
|
||
|
7.5571
|
6-8
|
31
|
阴
|
对于格栅的除臭可采用加盖收集的方法。污水处理厂以格栅为处理对象进行生物除臭中试，加盖后用风机将臭气引入除臭生物滤池。实践证明，这种方法可有效的去除臭气，处理后气体完全达到国家排放标准。此外，在加盖后格栅的附近没有明显臭味感觉，对格栅附近硫化氢浓度测试值分别为0.028和0.036 mg/ m3。
沉砂池是另一个臭气散发的主要源头。沉砂池的种类较多，不同类型会导致不同程度的臭气散发。一般曝气沉砂池散发的硫化氢浓度要高于普通的沉砂池。此污水处理厂采用两组平流沉砂池，水利停留时间为3.7min。污水在格栅的停留时间较短，不可能将硫化氢完全散发出来。在沉砂池硫化氢会继续散发。由于沉砂池污水流速比格栅间小，因此产生的硫化氢浓度一般低于格栅。如果是曝气沉砂池情况有可能不同。
沉砂池硫化氢散发情况：
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构筑物
|
硫化氢(mg/ m3)
|
平均浓度(mg/ m3)
|
采样时间
|
温度（℃）
|
采样时天气情况
|
|
沉砂池
|
0.3035
|
0.6489
|
7-16
|
32
|
多云
|
|
0.7804
|
7-21
|
29
|
小雨
|
||
|
0.5608
|
7-22
|
32
|
晴
|
||
|
0.8084
|
7-28
|
31
|
阴
|
||
|
0.7912
|
8-2
|
33
|
多云
|
在水区，除了格栅和沉砂池外其余的处理构筑物散发的硫化氢量很小，测试过程中也没有感觉到明显的臭味，尤其是在雨后基本没有硫化氢散发。此外，在调查过程中还对从初沉池到生物反应池之间的污水通道的硫化氢浓度进行测定。结果发现过水通道中有大量的硫化氢散发，浓度可达10mg/m3以上。初沉池出水、生物反映池入水及它们之间过水廊道的水质不会有太大变化，但是散发硫化氢的浓度明显不同，这主要原因应该是水流速度差异造成。因此，可以推断出污水处理厂影响硫化氢产生的最主要原因是水流速度，当污水处于湍流状态下硫化氢极易散发出来。
初沉池到二沉池硫化氢散发情况：
|
构筑物
|
硫化氢(mg/ m3)
|
平均浓度(mg/ m3)
|
采样时间
|
温度（℃）
|
采样时天气情况
|
|
初沉池
|
0.0034
|
0.0029
|
7-21
|
29
|
小雨
|
|
0.0021
|
8-4
|
34
|
多云
|
||
|
0.0032
|
5-3
|
35
|
晴
|
||
|
二沉池
|
未检出
|
0.0019
|
7-21
|
29
|
小雨
|
|
0.0033
|
8-4
|
34
|
多云
|
||
|
0.0024
|
|
|
|
||
|
厌氧段
|
未检出
|
0.0017
|
7-21
|
29
|
小雨
|
|
0.0027
|
8-4
|
34
|
多云
|
||
|
0.0023
|
7-16
|
32
|
多云
|
||
|
缺氧段
|
0.0089
|
0.0046
|
7-16
|
32
|
多云
|
|
未检出
|
7-21
|
29
|
小雨
|
||
|
0.0049
|
8-4
|
34
|
多云
|
||
|
好氧段
|
0.0051
|
0.0022
|
7-16
|
32
|
多云
|
|
未检出
|
7-21
|
29
|
小雨
|
||
|
0.0014
|
7-21
|
29
|
小雨
|
此污水处理厂的泥区主要有污泥浓缩池、贮泥池和脱水机房，没有采用污泥消化池。污水在浓缩池的停留时间较长，并且处于厌氧状态。因此 理论 上会有大量的硫化氢产生，但是实验过程中发现在污泥浓缩池中散发的硫化氢浓度很小，也没有感觉出明显的臭味。这进一步证明了水流速度是硫化氢散发的最主要因素。
贮泥池是这次调查中硫化氢散发浓度最高的处理构筑物，这主要的原因是污泥在进入贮泥池之前的浓缩池中产生大量的硫化氢，以分子形态溶解于水中。污泥在进入贮泥池时有一个明显的湍流过程，导致大量的硫化氢散发。因此，在这里建议污水处理厂臭气散发的控制可以从减少处理过程中的湍流过程，尽量减少水流速度方面考虑。
脱水机房理论上应该有大量的硫化氢气体散发，而且在大多数污水处理厂进入脱水机房会感觉到明显的臭味。但是在调查过程中发现此污水处理厂的脱水机房的臭味并不明显，而且测试到的硫化氢浓度很低。这与大多数污水处理厂的情况相反，这里也没找到恰当的理由。污泥在进入脱水机房强前的贮泥池中散发掉了大量的硫化氢可能是其中的一个原因。此外，这还可能与处理工艺、进水水质有关。
泥区各处理构筑物硫化氢散发情况：
|
构筑物
|
硫化氢(mg/L)
|
平均浓度(mg/L)
|
采样时间
|
温度（℃）
|
采样时天气情况
|
|
污泥浓缩池
|
0.0028
|
0.0047
|
7-23
|
32
|
晴
|
|
0.0086
|
7-27
|
33
|
晴
|
||
|
0.0028
|
8-2
|
33
|
多云
|
||
|
贮泥池
|
0.6996
|
3.0119
|
7-23
|
32
|
晴
|
|
3.5751
|
7-27
|
33
|
晴
|
||
|
5.1178
|
7-28
|
31
|
阴
|
||
|
2.6550
|
8-2
|
33
|
多云
|
||
|
脱水机房
|
0.0039
|
0.0039
|
7-23
|
32
|
晴
|
|
0.0029
|
7-27
|
33
|
晴
|
||
|
0.0048
|
8-2
|
33
|
多云
|
6 中试情况
本次中试采用生物滴滤法，流程如下图。在生物滤池内充满填料，微生物在填料表面附着生长并形成一定厚度的生物膜。硫化氢在流经生物滤池过程中被转化为硫酸盐。
格栅间产生的臭气由风机抽入加湿塔加湿后进入生物滤池，加湿塔内的水循环使用。生物滤池采用间歇喷水，每小时喷淋1分钟。
实验证明生物滴滤池能够有效的去除城市污水处理厂散发的臭气。在中试期间格栅间所散发的臭气得到有效控制。国家标准规定了城市污水处理厂4种废气的排放标准，包括硫化氢、氨气、甲烷及臭气浓度。在测试中检测不到氨气，甲烷主要产生在厌氧阶段，因此选硫化氢作为衡量除臭生物滤池性能的指标。在挂膜初期对硫化氢去除主要是填料的吸附及喷林液的吸收，硫化氢的去除率相对较低并存在一定的波动，当生物膜成熟后生物滤池表现除了良好的性能去除效率保持在99%以上。
7 结论
1、城市污水处理厂臭气的主要散发源是格栅、沉砂池及泥区。
2、污水处理过程中决定硫化氢的散发的最主要因素是水流速度，污水处理厂臭气的控制可以从减少湍流过程及水流速度方面入手。
3、城市污水处理厂除臭采用加盖收集 方法 切实可行，换气次数4-5次每小时为宜。
4、生物滴滤池能够有效的去除城市污水处理厂散发的臭气。
参考 文献 ：
[1] P. Gostelow, S. A. Parsons, R. M. Stuetz. Odour Measurements for Sewage Treatment Works. Wat. Res. 35 (3), 579-597.
[2] Gostelow, P. and Parsons, S. A. (2000) Sewage treatment works odour measurement. Water Science and Technology 41(6), 33-40.
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