污水厂臭气治理现状及生物滤池处理臭气的研究

谢 未，王 华，赵哲奇，丁 静，陈董根，田海涛

(绍兴柯桥江滨水处理有限公司，浙江 绍兴 312000)

恶臭广泛产生于工农业生产、污水处理、污泥处理及垃圾处置过程。恶臭物质分布广，影响范围大，已经成为一些国家的公害[1-3]。绍兴柯桥江滨污水处理厂已经投资将近1600万元用于臭气治理，对稳流池、调节池、泥处理系统(污泥均质池、浓缩池、储泥池、污泥脱水车间、上清液回流泵房)进行臭气收集及处理，三项除臭工程均采用膜加盖密封收集+生物滤池除臭工艺，其中稳流池除臭能力8000m3/h，泥处理除臭能力25000m3/h，调节池除臭能力80000m3/h，三项除臭工程共计除臭能力113000m3/h。为考察该三项除臭工程对于厂区臭气治理的效果，因此对于厂区厂界值进行连续监测，并且计算了臭气强度值。此外，为进一步考察生物滤池处理污水厂臭气的可行性，本次实验选择稳流池除臭生物滤池，研究了生物滤池运行状况对于臭味气体(NH3及H2S)去除效率的影响，找到了最佳的工况点，为生物滤池处理臭气的推广提供参考。

1 实验材料和方法

1.1 厂区监测方案

1.1.1 监测地点及项目

监测厂区臭气污染状况主要以测定厂界值为依据，在厂区的厂界两端(风向的上下端)各设置一个取样点，选择硫化氢以及氨气为主要污染因子。

1.1.2 采样周期和频率

从2017年4月份到11月份，每月份随机选择3天，每次采集时硫化氢样品和氨气样品同时采集，采样流量为1L/min，每个样品采集30min。

1.2 生物滤池处理臭气工况优化研究方法

本次试验选择稳流池除臭生物滤池进行研究，着重进行了工艺的可行性和臭味气体(NH3及H2S)去除效率的研究。将此次试验按照不同的进气量4800m3/h、6400m3/h两个方案进行，通过比较找出达标排放的最佳工况点。

1.3 实验仪器及分析方法

臭气采样采用北京中科中环环境技术研究中心大气采样器，型号为ZK-3S，分光光度法的测定采用普析双光束紫外可见分光光度计TU-1901，风向采用上海中岩测试技术有限公司的FYF-1便携式风向风速测定仪测定。

氨气的测定采用纳氏试剂分光光度法[4]，硫化氢的测定采用亚甲基蓝分光光度法[5]。

2 厂区臭气的监测

根据上述的监测方案，对厂区厂界氨气和硫化氢进行监测和分析，4月份至11月份监测时天气状况及监测地点见表1，氨气及硫化氢浓度见图1，图2。

表1 测定厂界值时天气、风向及监测地点

图1 厂界氨气变化曲线

Fig.1 Variation of factory boundary ammonia gas

图2 厂界硫化氢变化曲线

从上图1及图2可以可以看出，4月份至11月份，厂界氨气值一共测定次数为48次，只有一次氨气浓度超过GB14554-1993中排放标准的要求[8]，达标率为98%。硫化氢浓度全部达到GB14554-1993排放标准，达标率为100%。因此可以认为厂区的臭气治理设施是有效的。

为进一步判定厂界各位置臭气浓度的高低，因此，将测定的氨气浓度(由于测定的硫化氢值离GB14554-1993规定值0.06mg/m3较大，所以下图均只统计氨气浓度)按照测定地点进行总结归纳，然后以测定次数为横坐标，以氨气浓度为纵坐标，分别做出图3、图4、图5和图6，分别代表厂区东门、西门、南门以及北门的氨气浓度。

Fig.3 Variation of ammonia gas in the east gate

图4 西门氨气变化曲线

图5 南门氨气变化曲线

图6 北门氨气变化曲线

从图3至图6可以看出，东门氨气值均值0.53mg/m3；西门氨气值均值0.70mg/m3；南门氨气值均值1.03mg/m3；北门氨气值均值0.24mg/m3。从4月份到11月份，氨气厂界值从小到大依次为北门、东门、西门及南门。

北门厂界是厂区办公大楼附近，是臭气浓度的最低的区域。东门厂界臭气的主要来源可能由于还有附近初沉池没有采用加盖除臭设置，并且旁边印染厂可能导致恶臭的重要原因。西门厂界主要的臭气来源可能来源于旁边的热电公司以及氧化沟排放的少量气体。南门厂界附近是厂区产生臭气最多的地方，但是污水厂产生臭气的区域基本都采取了加盖除臭措施，可能的臭气来源于旁边热电公司以及其他工业企业。

3 厂区臭气强度的确定

恶臭物质的浓度和臭气强度之间符合韦伯定律[7]：

(1)

式中：Y——臭气强度(平均值)；

X——恶臭的质量浓度，mg/m3；

K、a——常数；

Mr——恶臭污染物的相对分子质量。

根据(1)式可以得出氨气的臭气强度有如下的经验公式[7]。

(2)

由于在实际监测中氨气的浓度产生的臭气强度比硫化氢更强，因此根据(2)式将氨氮浓度值转化为相应的臭气强度值，可以得到图7。

图7 4月份到11月份臭气强度变化曲线

按照臭气强度法来评价，以 2.5级作为生活环境条件下的允许最大强度。从上图可以看出，上风向第4、8、9、12、13、14次臭气强度都超过了生活环境允许的最大强度2.5级，最高臭气强度达到3.18；下风向第4、7、8、10、19、20次臭气强度都超过了生活环境允许的最大强度2.5级，最高臭气强度达到2.79。总体来看，臭气强度的达到生活环境允许的最大强度的概率为75%。

4 生物过滤法处理臭气的运行优化

4.1 方案1

4.1.1 方案1的控制参数为

风机频率为30Hz，处理能力约为每小时4800m3/h。

4.1.2 数据分析

当处理能力约为4800m3/h时，除臭塔内循环水的pH值以及气温如表2。

表2 30Hz时除臭塔内循环水pH值及气温状况

进出口氨气及硫化氢浓度及去除率如图8、图9。

图8 频率30Hz时进出口氨气浓度及去除率变化曲线

图9 频率30Hz时进出口硫化氢浓度及去除率变化曲线

如表2所示，试验期间，气温22～29℃，循环水的pH值8.20～8.46，均在微生物比较适宜的环境中。当风机频率为30Hz时，进口氨气浓度1.32～5.68mg/m3，均值2.76mg/m3，出口氨气浓度0.34～2.02mg/m3，均值1.07mg/m3，去除率均值58.0%。此时氨气去除率偏低，但是氨气的排放量仍然符合排放标准GB14554-93。从硫化氢角度来看，此时进口硫化氢浓度为0.03～0.61mg/m3，均值0.22mg/m3，出口硫化氢浓度0.01～0.11mg/m3，均值0.03mg/m3，去除率均值75.3%，整理来看，虽然进口硫化氢浓度不是很稳定，但是出口硫化氢比较稳定，均保持在0.11mg/m3以下，硫化氢排放符合GB14554-93排放标准。

4.2 方案2

4.2.1 方案2控制参数为

风机频率为40Hz，处理能力约为每小时6400 m3/h。

4.2.2 数据分析

当风机频率为40Hz ，处理能力约为6400 m3/h时，除臭塔内循环水的pH值以及气温如下表3。

表3 风机频率为40Hz时除臭塔内循环水pH值及气温状况

进出口氨气及硫化氢浓度及去除率如图10、图11。

图10 频率40Hz时进出口氨气浓度及去除率变化曲线

如表3所示，试验期间，气温16～27℃，循环水的pH值8.35-8.46，也均在微生物比较适宜的环境中。当风机频率40Hz时，进口氨气1.15～3.67mg/m3，均值2.53 mg/m3，出口氨气0.08～1.23mg/m3，均值0.84 mg/m3，去除率均值63.1%。从硫化氢角度来看，此时进口硫化氢浓度为0.05～0.41mg/m3，均值0.23mg/m3，出口硫化氢0.01～0.09mg/m3，均值0.03，去除率均值83.5%。此时氨气和硫化氢排放量分别为0.0054kg/h和0.000002kg/h，均达到GB14554-93国家标准。

图11 频率40Hz时进出口硫化氢浓度及去除率变化曲线

4.3 实验讨论

从实验结果来看，当风机频率为30Hz时，进口氨气浓度均值2.76 mg/m3，出口氨气均值1.07 mg/m3，去除率均值58.0%；进口硫化氢均值0.22mg/m3，出口硫化氢均值0.03mg/m3，去除率均值75.3%。当风机频率为40Hz时，进口氨气均值2.53 mg/m3，出口氨气均值0.84 mg/m3，去除率均值63.1%；进口硫化氢均值0.23mg/m3，出口硫化氢均值0.03mg/m3，去除率均值83.5%。无论从氨气还是从硫化氢的去除效果比较，40Hz下除臭生物滤池去除效果均优于30 Hz下去除效果，因此确定风机频率为40Hz为更佳工况。

5 实验结论

(1) 厂区臭气治理是有效的。从4月份到11月份，厂区氨气厂界值基本达到GB14554-1993中排放标准的要求，达标率为98%；硫化氢全部达到GB14554-1993排放标准，达标率为100%。从臭气强度来分析，臭气强度的达到生活环境允许的最大强度的概率为75%。

(2)风机频率为40Hz时稳流池生物滤池除臭效率处于较好状态，此时进口氨气和硫化氢均值分别为2.53mg/m3和0.23mg/m3，氨气和硫化氢去除率均值分别为63.1%和83.5%，氨气和硫化氢排放量均达到GB14554-1993排放标准。