随着城市建设的不断发展,城市规模不断扩大,污水处理厂的位置越来越靠近居民生活区,污水处理厂(尤其是小区生活污水处理站)在运行过程中散发的臭气,将严重影响周围居民的正常生活,由此引发的环境污染问题也越来越多。因此在建设污水处理厂的过程中,除了设置必要的污水、污泥处理与处置系统外,还需针对污水处理厂臭气物质的成分和臭气的强度,选择合适的除臭技术,设置经济有效的除臭系统。

1城市污水处理厂臭气来源、成分及臭气量

城市污水处理厂的臭气主要来源于污水和污泥处理构筑物,而且污水、污泥处理处置工艺不同,产生的臭气成分和浓度也不同。长泥龄工艺(如氧化沟)臭气产量低于短泥龄工艺(如常规曝气工艺),好氧工艺低于厌氧工艺。根据臭气物质的化学组成,可将其分为4类:第1类是含硫化合物,如硫化氢、硫醇、硫醚以及噻吩等;第2类是含氮化合物,如氨、胺、酰胺以及吲哚等;第3类是烃类化合物,如烷烃、烯烃、炔烃以及芳香烃等;第4类是含氧有机物,如醇、醛、酮、酚以及有机酸等。

城市污水处理厂的除臭系统包括臭气收集和臭气处理2部分。对于污水处理厂来说,臭气应密闭收集、集中处理,所有构筑物均应加盖。无需经常维护的构筑物采用轻质材料整体固定封闭;需要经常维护的构筑物宜采用局部活动式的封闭方式,并尽量缩小封闭空间。新建污水处理厂敞开构筑物加盖,设置吸风管,收集臭气。大空间辅以诱导风机,以确保收集效果。

污水处理厂各构筑物产生的臭气量,应根据各构筑物的特点,采用不同的方法计算,例如,根据水的表面积确定臭气量;构筑物整体加盖时,可根据空间容积确定臭气量;水池池面局部加盖时,可根据开口面积和风速确定臭气量;根据设备台数确定臭气量。新建污水处理厂加盖构筑物臭气量大都以换气次数为依据计算。各构筑物臭气量的参考数据如下:(1)粗格栅及进水泵房、细格栅、沉砂池为臭气空间体积×(5～7)次/h;(2)初沉池、污泥料仓、污泥浓缩池、污泥脱水机房为臭气空间体积×(3～5)次/h;(3)生化反应池为曝气量×1.1+臭气空间体积×(3～5)次/h

收集到的臭气的去除方法需根据污水处理系统的运行维护能力、处理对象、臭气量、臭气物质的性质及强度等因素选择。如对于规模较大且臭气成分较稳定的污水处理厂,一般采用生物方法或化学方法;对于中小型或臭气成分差异较大的污水处理厂,可采用活性炭吸附法。有试验研究证明,向活性污泥反应池内投加粉末活性炭也可以降低臭气产量。20世纪80年代,日本开发出了一种新型的污水处理技术———腐殖活性污泥法,运行实践表明,采用该技术的污水处理厂臭气的产量很少或不产生臭气。

2腐殖活性污泥法

 日本20世纪80年代开发了一种新型的污水处理技术———腐殖活性污泥法。该技术是在传统的污水生物处理系统中增设了腐殖土反应器(液体解臭器),基本工艺流程为:污水经过预处理后,进入生物反应池与经腐殖土反应器处理的浓缩污泥、二沉池回流污泥充分混合,其中的有机污染物被降解;反应池出水流入二沉池固液分离,上清液排放,沉淀浓缩的污泥一部分回流,一部分进入浓缩池;浓缩池排出的污泥一部分经后续的污泥处理工艺处理后外运或用作肥料,一部分进入腐殖土反应器与腐殖土填料充分接触、反应后,同二沉池污泥一起回流至生物反应池。

 试验研究表明,增设腐殖土反应器后,曝气池活性污泥的生物相发生了明显变化,不但污水处理效果提高(尤其是氮磷的去除效果显著改善),污泥产率降低,污泥脱水性好,而且整个污水处理系统几乎不产生臭气。据推测,腐殖活性污泥法不产臭气的原因可能与生长于腐殖土中的光合细菌有关。日本20世纪90年代已经应用腐殖活性污泥法处理城市污水,如松本市岛内住宅小区污水处理站、山之内水质净化中心、鸟栖市饭田地区和永吉地区农田排水处理站以及长崎市小江原污水处理厂等。运行实践表明,腐殖活性污泥法在抑制臭气的产生方面具有显著效果。松本市岛内住宅小区污水处理站处理的是住宅小区生活污水(不包括医院、诊所等排出的含有药品、药剂、放射线以及重金属等污染物的废水),设计规模为100m3/d。运行初期采用延时曝气活性污泥法工艺系统,但由于从污水处理站中产生大量的臭气,污染了大气环境,严重影响了周围居民的生活,所以于1984年对该处理站进行了改造,在原有工艺设施基础上增设腐殖土反应器。改造后,不仅出水水质提高,剩余污泥量明显减少,而且臭气问题也得到了控制。

 山之内水质净化中心处理对象为生活污水,设计规模为6800m3/d,最大日污水量为9200m3/d。该净化中心于1988年开始运行,运行初期采用普通活性污泥法工艺系统,后来在原有工艺设施基础上增设了腐殖土反应器。改造后的水质净化中心不再散发臭气,剩余污泥也无臭气,而且可将剩余污泥与畜牧废弃物混合、发酵后用作肥料,施用于农田。鸟栖市饭田地区和永吉地区农田排水处理站以处理饭田和永吉地区居民生活污水为主,设计规模分别为149m3/d和257m3/d。这两个污水处理站采用的工艺基本上与日本农田排水处理设计指南中规定的延时曝气活性污泥法相同,只是增设了腐殖土反应器。农田排水处理站曝气池分为2格,均采用装有散气涡轮的搅拌器进行曝气和搅拌。污水厂运行初期,2格均以24 h连续曝气的方式运行。其后,为了节省电费、提高脱氮率,改变了运行方式。第1格反应池,回流污泥与污水进行充分混合,以保证缺氧环境,促进反硝化过程的进行;第2格反应池采用连续搅拌、间歇曝气的运行方式(缺氧、好氧状态),停曝时间与曝气时间均为60 m in。采用这种运行方式后,第1格反应池的溶解氧为零;第2格反应池曝气时溶解氧浓度为0～1 m g/L、ORP为+100mV,搅拌时ORP为-100 mV左右。反应池内MLSS维持在5000～6000 mg/L范围内。由于采用了缺氧-好氧的运行方式以及设置了腐殖土反应器,所以不仅BOD、氮、磷等去除率提高,而且不产生臭气。长崎市小江原污水处理厂于1976年4月投入运行,设计规模为1800m3/d。运行初期采用2套接触氧化工艺系统,运行一段时间后,由于设施老化,处理效果下降,出水水质变差,所以对该污水厂进行了改造。1997年4月改造后的污水厂投产运行,其运行方式为:一套系统仍然采用接触氧化法,另一套则采用腐殖活性污泥法。污水在配水池内分流进入接触氧化池和腐殖活性污泥反应池,出水则经排水管道排入大海。改造的污水厂不再散发臭气,不但污水处理效果提高,而且剩余污泥产量也得到降低。

3结语

 目前,我国城市污水处理厂一般都未设置除臭系统,除臭技术的应用还较少。但随着人们环保意识的增强,对环境质量的要求不断提高,为了保证污水处理厂厂区周围的空气质量,今后新建、改建、扩建的污水处理厂都应采取相应的除臭技术,选择合适的除臭设施,以减少臭气对大气环境的污染,保护人民的身体健康,从而实现人与自然,人与环境的和谐。