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  • 城镇污水处理厂恶臭污染特点及防治措施探讨  

    恶臭污染是城镇污水处理厂一个二次污染问题。针对此问题,分析了污水处理厂涉及的主要恶臭原因,如恶臭物质、污染源和污染特点等。根据这些原因,从选址、废气收集、处理技术等方面进行了探讨,提出了较为适用的防治措施。

    引言

    城镇污水处理厂是重要的环境保护基础设施,承担着城镇污水净化和处理工作,对城市发展和环境保护起到了重要作用。国务院2015 年4 月2 日印发的《水污染防治行动计划》中要求加快城镇污水处理设施建设与改造,要求到2020 年,全国所有县城和重点镇具备污水收集处理能力,县城、城市污水处理率分别达到85%、95%左右。

    然而,城镇污水处理厂在运行过程中不可避免的产生了一些二次污染问题。其中,恶臭污染,如恶臭的散发,直接引起人们感官的不适,成为较为典型和突出的一个问题。特别是由于城市化进程的不断加快,原本远离城市生活区的污水处理厂周围也建设起新的生活区,而居民环保意识的不断增强也使恶臭问题更受关注和更加敏感,相关投诉和纠纷屡有发生[1]。

    为对恶臭物质的排放进行控制,《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中规定了氨、硫化氢、臭气浓度等指标的厂界排放最高允许浓度。因此,如何消除或最大程度地减小恶臭对环境的影响是城镇污水处理厂在运行过程中极需要关注的一个重要问题。

    1 城镇污水处理厂恶臭污染和污染特征

    1.1 恶臭物质来源及种类

    城镇污水处理厂涉及的恶臭物质主要是城镇污水中含硫、含氮物质,如蛋白质、氨基酸、硫酸盐等,在厌氧或缺氧环境下通过微生物作用产生。其种类繁多,且会随着污水水质的变化而变化。恶臭物质主要分为三类:含硫化合物:包括硫化氢、甲硫醇等;含氮化合物:包括氨、吲哚、胺类物质等;含羰基化合物:包括乙醛、酮类物质等[2 ,3],其中,最具有代表性的恶臭物质为硫化氢和氨。

    1.2 主要恶臭污染源

    主要恶臭污染源包括:污水处理流程中的主要污染源和污泥处理流程中的主要污染源

    1)污水处理流程中的主要污染源

    城镇污水处理厂污水处理流程主要污染源来自格栅间、沉砂池、生化池、二沉池、出水池等构筑物。总体而言,各构筑物的恶臭物质浓度随处理流程依次减小,主要的污染源集中在格栅间和沉砂池[2,3]。依次减小原因主要为:构筑物中的恶臭物质基本来自于市政管网进水的输入,在各处理单元的处理过程中依次逐渐得到释放;此外,在处理过程中,污水中的含硫、含氮有机物逐渐被降解为硫酸盐、硝酸盐等无机物,且污水从缺氧环境转变为好氧环境,基本不再通过微生物的作用再次产生恶臭物质。

    2)污泥处理流程中的主要污染源

    城镇污水处理厂污泥处理流程主要污染源来自污泥浓缩池、污泥脱水间等构筑物。由于污泥中有机物浓度较高,容易转变为缺氧环境,从而导致各类恶臭物质的产生。因此污泥浓缩池、污泥脱水间等也是城镇污水处理厂的一个主要恶臭污染源。

    1.3 主要污染特征

    从季节上看,夏季污水中的臭气浓度明显高于冬季,这是因为夏季高气温导致微生物活性较大,产生的恶臭物质较多[2],致使污水中污染物浓度更高,这在粗格栅臭气浓度随季节变化表现得最为明显,而细格栅和沉砂池则与粗格栅表现出相反的变化规律。这主要是因为夏季的气象条件更适合污水中各类恶臭物质的释放,因此恶臭物质在粗格栅的释放比例远高于冬季,到细格栅、沉砂池时已基本全部释放。而在冬季,恶臭物质从污水中释放较为缓慢,因此细格栅、沉砂池的臭气浓度反而高于夏季。

    从各主要构筑物污染源强度看,格栅间、沉砂池和污泥浓缩池、污泥脱水间的恶臭污染物浓度远大于生化池、二沉池等其他处理构筑物。

    从排放形式看,由于早期建设的城镇污水处理厂主要处理构筑物均为敞开式,且建设时未考虑恶臭污染问题,因此大量恶臭物质未经处理直接排放,对环境造成了较大影响。

    2 恶臭污染主要防治措施

    2.1 合理选址

    由于夏季恶臭污染问题较为显著,因此,城镇污水处理厂应尽量选址在夏季主导风向的下风向,这样可最大限度地减轻夏季污水处理厂对城镇的恶臭污染。同时,由于恶臭物质在空气中有一定距离的扩散,因此城镇污水处理厂在选址时应考虑周边设置防护距离的条件。

    但是,由于城市化进程的不断加快,城市建设用地中很难找到最为合理的选址,只能综合各方面因素进行相对合理的选址。

    2.2 废气收集

    为避免恶臭的无组织污染,需将恶臭污染物收集后进行集中处理和排放。根据污水处理厂各构筑恶臭污染物产生的规律可知,主要需将格栅间、沉砂池和污泥浓缩池、污泥脱水间的废气进行收集,有条件的情况下也可将生化池等其他构筑物的废气收集。

    对格栅间、污泥脱水间等,可设置引风系统,同时在运行时尽量关闭门窗,使空间内形成负压环境,提高废气收集效率。对沉砂池、污泥浓缩池等敞开构筑物,首先需在池面加盖形成封闭环境,再设置引风系统,使空间内形成负压环境。

    对新建的污水处理厂,在设计时应统筹考虑废气收集问题。

    设置废气收集系统时应考虑将废气分类,如格栅间、污泥脱水间等废气浓度较高、但气量较小,生化池废气浓度较低、但气量大,则不宜统一收集,以免影响后续处理效果。

    2.3 处理技术

    常见的恶臭处理技术主要包括吸收法、吸附法、燃烧法、低温等离子法、除臭药剂喷洒法、生物法等[3,4,5,6]。

    1)吸收法

    吸收法主要是利用恶臭物质易溶于水或某种溶液的特性,将废气中的恶臭污染物转移到水或溶液中,实现除臭。该方法在应用中需根据恶臭物质的不同选择相应的吸收剂,如对硫化氢、氨等极易溶于水的物质,可选择水作为吸收剂;对酸性气体或碱性气体占比较大的废气,可相应选择碱性溶液和酸性溶液作为吸收剂。但由于恶臭物质种类繁多,单一或混合吸收剂的简单组合均无法达到对大部分恶臭物质的去除,且被吸收的污染物只是转移到水或溶液中,可能会挥发再次进入废气,因此该方法从总体来看效率不高。

    2)吸附法

    吸附法主要是利用活性炭等吸附剂的多孔结构吸附恶臭物质,实现污染物的去除。但活性炭对不同恶臭物质的吸附率差别较大,很难保证良好的吸附效果,如需提高吸附效果,需要根据具体的污染物种类对活性炭进行改性。此外,由于收集的废气湿度普遍较大,也会影响活性炭的吸附效率,且吸附饱和后的活性炭也面临着再生或处置问题。

    3)燃烧法

    燃烧法主要包括直接燃烧和催化燃烧。

    直接燃烧是在800 ℃以上的高温下将各类恶臭污染物彻底氧化。但由于臭气的热值较低,因此,在直接燃烧过程中需添加大量的燃料。

    催化燃烧是在催化剂的作用下,在温度350 ℃左右将各类恶臭污染物氧化。但催化燃烧存在催化剂失效、需添加燃料等问题。

    总体而言,燃烧法存在投资高、运行费用大的问题。

    4)低温等离子体法

    低温等离子体法主要通过两个途径实现除臭:一是通过高能电子的瞬时作用直接分解恶臭污染物;二是通过大量的高能电子、离子和自由基的作用将恶臭污染物氧化分解。该方法对各类污染物有较好的适用性,且除臭效率较高、分解较彻底,但投资成本和运行管理难度高。

    5)除臭药剂喷洒法

    该方法是利用某些天然植物提取液或人工合成物质作为除臭剂,将其雾化后喷洒到废气中,利用小液滴表面吸附恶臭污染物,并与其发生聚合、取代反应等特点,改变分子结构,实现除臭。但该方法受环境因素影响较大,且效果不够稳定。

    6)生物法

    生物法是利用附着在填料上的微生物自身新陈代谢的作用去除恶臭物质的方法。该方法具有运行费用低、处理效果较好的特点,但受环境因素影响较大,需对微生物进行一定的驯化,使其适应环境。该方法投资成本和运行费用均较低。

    综上所述,对一般城镇污水处理厂而言,生物法是一种较为适用的除臭技术,但各地也应根据不同的实际情况评估各种处理技术,当单一技术无法取得理想效果时,可考虑将两种甚至多种技术联合使用。

    3 结语

    恶臭污染是城镇污水处理厂重要的二次污染来源,所涉及的恶臭物质主要包括含硫化合物、含氮化合物、含羰基化合物等,其中最具代表性的为硫化氢和氨。污水处理厂内的格栅间、沉砂池和污泥浓缩池、污泥脱水间为恶臭的主要污染源。为有效防治恶臭污染,应着重从合理选址、高效收集和有效处理等方面综合考虑,使污水处理厂恶臭污染问题得到妥善解决。

     

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