污水处理厂除臭技术与工程化研究 当前位置:首页废气治理
 

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,(CH33N],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(CH32S],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

序号

控制项目

一级标准

二级标准

1

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

设施名称

通风量

备注



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

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



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

 



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

 

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

 

厂房式盖板作业空间

5~10次/小时

 

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 m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)

层数

结构

参数

1

土壤植被

2%坡度

2

三维土工网垫

有效厚度>50cm

3

腐殖土

300 g/m2

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

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。负载试验是在脱水污泥处置臭源条件下进行的,臭源VOC浓度从25~100ppm,室内测点则从15~16.7ppm逐渐衰减到0~1ppm;离子浓度始终保持在160~170 Ions/cm3;H2S气体浓度也保持为0。
  技术结论意见为:通过利用高能离子除臭,在上述试验条件下,除臭效果技术上是可行的。
  C 经济分析
  在本实验条件下,高能离子净化系统对污水厂脱水污泥臭气的净化效果较显著,运行成本分析如下:
  24小时运行耗电量仅为0.53kwh;
  单位空间耗电量为0.018 kwh/m3.d;
  按每度电0.45元计算
  净化1立方米臭气的成本约为0.0081元/m3.d;
  污泥脱水车间以1000 m3为计;
  则运行成本直接耗电费用为8.1元/d。