1 概述
城市污水处理厂污水污泥处理过程中，必然会产生大量的恶臭气体—异味，这些臭味主要是由有机物腐败产生的气体造成。臭味大致有鱼腥臭[胺类CH3NH2，（CH3）3N]，氨臭[氨NH3]，腐肉臭[二元胺类NH2(CH2)4NH2]，腐蛋臭（硫化氢H2S），腐甘蓝臭[有机硫化物（CH3）2S]，粪臭[甲基吲哚C8H5NHCH3]以及某些生产废水的特殊臭味。臭味给人以感官不悦，甚至会危及人体生理健康，诸如呼吸困难、倒胃、胸闷、呕吐等。随着人类社会经济的发展，人民生活水平的提高和日益增强的公众环境意识，城市污水处理厂在运行过程中所产生的臭气问题，已经引起社会越来越多的关注。为了防止和消除城市污水处理厂臭味对周围环境及居民生活的影响，一些发达国家先后制定和逐步完善了一些有关的具体规定。目前我国兴建的城市污水处理厂大多在大、中城市和旅游景点城镇，有的很难避开居民区、交通要道或村落，因此污水处理厂脱臭问题不可避免地提到议事日程上来，有的已达到急迫需要得到解决的地步。今后我国环境部门将要对污水处理厂提出臭气控制指标。
2 脱臭技术及设计
污水处理厂臭味的处理方法有很多，如直接焚烧法、催化剂氧化法、酸碱洗净法、臭气氧化法、化学吸附法、活性碳物理吸附法、生物脱臭法、土壤脱臭法等，但经济实用的还属生物除臭技术。当采用排风换气时脱臭时，污水处理厂处理构筑物通气量可参考表2数值。本文将对土壤法、生物法、离子法简单论述。
表1 臭气浓度控制参考值
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序号 |
控制项目 |
一级标准 |
二级标准 |
|
1 |
氨 |
1.5 |
4.0 |
|
2 |
硫化氢 |
.06 |
.32 |
|
3 |
甲硫醇 |
.007 |
.02 |
|
4 |
甲硫醚 |
.07 |
.55 |
|
5 |
臭气浓度（倍数） |
20 |
60 |
|
6 |
甲烷气（厂区最高浓度） |
5 |
5 |
|
7 |
氯气 |
.4 |
.6 |
表2 污水处理厂构筑物脱臭通量
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设施名称 |
通风量 |
备注 |
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沉
沙
池 |
二层盖板作业空间 |
3～5次／小时 |
|
|
非作业空间 |
1～3次／小时 |
|
|
厂房式盖板作业空间 |
5～10次／小时 |
在漏斗上加盖办事为3～5次／小时 |
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泵房 |
3～5次／小时或根据发热量计算 |
考虑内燃机用气 |
|
鼓风机房 |
3～5次／小时或根据发热量计算 |
|
|
电气室 |
根据发热量计算 |
|
|
发电机房 |
3～5次／小时 |
考虑内燃机用气 |
|
初
沉
池 |
二层盖板作业空间 |
3～5次／小时 |
|
|
非作业空间 |
1～3次／小时 |
|
|
厂房式盖板作业空间 |
5～10次／小时 |
|
|
曝
气
池 |
二层盖板作业空间 |
3～5次／小时 |
|
|
非作业空间 |
1.2×曝气空气量 |
|
|
厂房式盖板作业空间 |
3～5次／小时 |
|
|
加氯机房 |
5～7次／小时 |
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|
污泥浓缩池 |
二层盖板作业空间 |
3～5次／小时＋1.5×曝气空气量 |
|
|
非作业空间 |
1～3次／小时 |
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|
厂房式盖板作业空间 |
5～10次／小时 |
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|
污泥浓缩机房 |
3～10次／小时 |
热处理时采用其他方法 |
|
一般机械室 |
3～5次／小时 |
|
|
管廊 |
3～5次／小时 |
|
2.1 土壤脱臭技术
2.1.1土壤脱臭原理及特点
土壤脱臭机理主要可分为物理吸附和生物分解两类，恶臭气体－如胺类、硫化氢、低级脂肪酸等水溶性臭气类，被土壤中的水分吸收去除，而非溶性臭气则被土壤表面物理吸附继而被土壤中微生物分解。土壤脱臭法特点：① 维护管理费用低，效果与活性炭脱臭同等，② 处理1m2的臭气需2.5～3.3 m２土地；③ 但不适于降暴雨、下大雪地区；对于高温、高湿和水分、尘土、微尘等气体须予处理。
2.1.2 土壤和参数
设计土壤脱臭时选择的土壤指标应是：腐殖土为好，亚粘土等红土需掺入鸡粪、垃圾和污泥肥料进行改良后使用；矿质土和粘土不宜。土壤水分40～70%为宜。过于干燥的土壤需装设水喷淋器。种植草坪土壤表面保持倾斜，作为防降暴雨的措施。
日本经验得出：
臭气通过土壤中速度：2mm ～17mm／s；
设计一般选为5mm／s；
有效土壤厚度为50 cm；
臭气与土壤接触时间为1分40秒；
臭气通过活性炭速度：30cm～40cm／s；
有效厚度为40cm；
臭气与活性碳接触时间为1秒。
2.1.3 工程范例
（1）日本某处土壤脱臭床
臭气风量：600m3／min
臭气与土壤接触时间：2.7m3／m2min
需土壤面积：1580m2
（2）我国某处污泥脱水机房土壤脱臭床
脱水机房容积：V＝450m3
设换气周期：每小时3次（20min）
换臭气量：22.5m3／min（450m3／20min）
脱臭负荷：设2.7m3（臭气）／m2（土）min
需土壤面积（计算值）：8.3m2
（设计值）：25m2
结构设计（自土壤表层向下）
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数 |
结构 |
参数 |
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1 |
土壤植被 |
2%坡度 |
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2 |
三维土工网垫 |
有效厚度＞50cm |
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3 |
腐殖土 |
300 g／m2 |
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4 |
土工布 |
1层 |
|
5 |
砾石层 |
中设臭气输入穿孔管，万包200 g／m土工布 |
|
6 |
土工膜 |
1层 |
|
7 |
基土 |
原土层 |
2.2 填料塔式生物活性炭吸附脱臭装置
2.2.1工作原理和填料
（1）生物脱臭原理
生物脱臭是在适宜条件下，利用载体填料比表面积上微生物的作用脱臭。臭气物质先被填料吸收，然后被填料上附着的微生物氧化分解，从而完成臭气的除臭过程。为了使微生物保持高的活性，必须为之创造一个良好的生存环境，比如：适宜的湿度、pH值、氧气含量、温度和营养成分等。实际生产设计要求，载体填料相对湿度保持在80～95%，所以经常采用喷淋原污水或初沉池出水以提供水分和营养源。
（2）填料选择
生物脱臭塔最主要部分是填料。一种好的载体填料必须满足：容许生长的微生物种类丰富；为微生物提供栖息生长大的比表面积；营养成分合理（N、P、K和微量元素）；有好的吸水性；自身无异味；吸附性好；结构均匀孔隙率大；材料易得且价格便宜；耐老化；运行、养护简单。常用的填料有：塑料、半软性塑料、干树皮、干草、纤维性泥炭或其混合物。
脱臭塔填料的堆放高度取决于所要求的停留时间和表面负荷。工程上填料高度一般为1.0～1.2 m。如果选择的填料合适，工艺上能做到布气均匀、排除气流短路的话，最低高度可以为0.5 m。
2.2.2 活性碳吸附脱臭
原理：使恶臭物质通过活性碳层，利用物理吸附去除；
适用物质：硫化氢和硫醇（氨和胺）。
2.2.3脱臭工艺流程及脱臭装置
臭气 → 空气净化器 → 风机 → 生物脱臭装置 → 活性炭脱装置 → 排放
日本某公司生产的生物活性炭脱臭装置规格和性能见表3所示：
表3 生物活性炭脱臭装置规格和性能
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名称 |
处理臭气量(m3／h) |
20～40 |
30～60 |
50～100 |
|
填料塔生物脱臭装置 |
塔径（mm）
外形尺寸(mm)
填料容积(m3)
填料高度(mm)
钢板厚(mm)
净重(kg) |
1800
1800×5400
8
3500
6
2700 |
2000
2000×6000
12
4000
6
3200 |
2500
25000×6000
20
4000
6
4400 |
|
活性炭吸附脱臭装置 |
塔径(mm)
外形尺寸(mm)
填料容积(m3)
填料高度(mm)
钢板厚(mm)
净重(kg) |
1100
1100×4300
2.64
2400
5
1270 |
1400
1400×5000
5.1
3200
5
1740 |
2000
2000×5500
11.2
4000
6
3000 |
|
鼓风机 |
型号
风量（m3/min）
静压力(mm水柱)
电动机型号
电动机功率(kw) |
D3×28-20/2000
20
2000
JO271-6
12 |
D36×28-30/2000
30
2000
JO271-4
22 |
D36×28-30/2000
60
2000
JO271-6
40 |
|
污水泵 |
型号
流量(m3/h)
杨程（m）
配电动机功率(kw) |
21/2PW
36-72
11.0-8.5
5.5 |
21/2PW
36-72
11.0-8.5
5.5 |
21/2PW
36-72
11.0-8.5
5.5 |
2.3 高能离子脱臭技术
2.3.1 技术简介及工作原理
高能离子净化系统是瑞典的高新技术，它能有效地清除空气中的细菌、可吸入颗粒物、硫化合物等有害物质。使人的嗅觉感受到模拟自然的清新空气。它的核心装置是BENTAX离子空气净化系统，其工作原理是置于室内的离子发生装置发射出高能正、负离子，它可以与室内空气当中的有机挥发性气体分子（VOC）接触，打开VOC分子化学键，分解成二氧化碳和水；对硫化氢、氨同样具有分解作用；离子发生装置发射离子与空气中尘埃粒子及固体颗粒碰撞，使颗粒荷电产生聚合作用，形成较大颗粒靠自身重力沉降下来，达到净化目的；发射离子还可以与室内静电、异味等相互发生作用，同时有效地破坏空气中细菌生存的环境，降低室内细菌浓度，并将其完全消除。最终的效果是使室内空气变得象雨后森林般的纯净。
高能离子净化系统在欧洲诸国应用于医院、办公楼、公众大厅等，以空气净化以致达到模拟自然森林空气清新的效果。近些年逐步开发应用于污水处理厂和污水提升泵房的脱臭方面，法国、英国、苏格兰、瑞典等国的应用实例很多。
2.3.2 天津市某污水厂试验效果
（1）试验场地
脱臭中试场地选择在天津市某污水处理厂污泥处置实验室内，臭源是脱水污泥处置过程中产生的臭气。
（2）试验条件：
①污泥中试实验室
总容积：30m3 (3×4×2.5m3) ；
污泥发酵仓直径φ600mm，长3m；
臭气测试点与发酵仓的水平距离为1m；
高能离子净化系统主机及通风系统置于室内。
②臭气源
260kg脱水污泥投入到回转式污泥发酵仓中；
为了加强臭气强度，污泥采用了太阳能加热。
③高能离子净化系统
离子机规格型号：2—E—S气流：0.42m3／s
空气处理量：1500m3／h 功率：22w
为离子发射系统配套的通风系统；
④ 测试项目
负离子浓度；VOC（有机污染）气体总量；
H2S、O2、CO、CH4浓度。
⑤ 试验数据分析及评价
9小时连续运行，臭源VOC浓度周期性变化从25～100ppm，室内则从15～16.7ppm逐渐衰减到0～1ppm；室内测点离子浓度始终保持在160～170Ions／cm3；H2S气体浓度也保持为0。
试验结果变化曲线见图1及2。
⑥ 试验结果评价
A试验所采用的VOC测定仪，离子检测计和有毒有害气体测定仪都是先进的便携式仪器，灵敏度很高，能保证数据的可靠性；
B试运行是污泥发酵仓及太阳能加热后的污泥臭气，臭气强度高，通过BENTAX离子空气净化系统净化，仅1小时后，VOC浓度降低至零，离子浓度升高，H2S气体由4.0ppm减小到0，人员嗅觉感觉臭味明显下降。负
