污水、污泥处理过程中恶臭控制技术 当前位置:首页废气治理
 

1 前言

  恶臭广泛地产生于工农业生产,市政污水,污泥处理以及垃圾处置过程。恶臭公害有损于周围环境。某些恶臭气体被归类为有毒污染物,其排放受到有关空气污染法规的约束。该类有毒气体不在本文的讨论范围内。本文着重讨论市政污水,污泥处理以及垃圾处置过程产生的令人讨厌的臭味,能使人们的心理,感官造成不愉快的气体。《中华人民共和国国家标准-恶臭污染排放标准》GB14554-93定义恶臭为:一切刺激嗅觉器官引起人们不愉快及损坏生活环境的气体物质。为了保护和提高各类处理现场及周围环境卫生质量,减少对空气造成二次污染,对恶臭进行有效的控制已势在必行。

2 恶臭的来源和气体种类

  ●恶臭气体的来源:市政污水,污泥处理及垃圾处置设施等是恶臭气体的重要来源。随着市区的不断向外扩大,以往建在远离市区的处理设施已经越来越接近新市区,接近人们工作及生活场所,深受恶臭困扰的人们也越来越多。
  ●气体的种类:不同的处理设施及过程会产生各种不同的恶臭气体。污水处理厂的进水提升泵房产生的主要臭气为硫化氢,初沉池污泥厌氧消化过程中产生的臭气以硫化氢及其它含硫气体为主,污泥硷化稳定过程中会产生氨气和其它易挥发物质。垃圾堆肥过程中会产生氨气、胺、含硫化合物、脂肪酸、芳香族和二甲基硫等臭气。好氧消化及污泥风干过程可能产生很少量的硫化氢,但主要有硫醇和二甲基硫气体产生。

3 恶臭控制技术

3.1国内外恶臭控制发展概况
  
为了贯彻《中华人民共和国大气污染防治法》,我国在1994年1月15日由国家环保局批准实施了控制恶臭污染物的《恶臭污染物排放标准》GB14554-93,对恶臭污染物及臭气的排放浓度等做出了相关规定。在一些发达国家,如美国和加拿大,针对恶臭的法规大多属公害法类的州或省级,以及地方法规,而没有联邦一级的统一法规。在实施方面也是本着因地制宜的原则,选用最适合于本地区和本现场的具体情况的控制方案和技术设备。目前我国从事恶臭控制的专业单位不多,尚不俱备从项目整体规划,工程设计,设备制造,系统集成和运行管理的综合能力。即使在一些发达国家,针对污水,污泥处理和垃圾处置过程中的恶臭管理和控制技术比起其它处理技术本身也是一个较新的领域。早期发展的技术主要是借鉴化工单元操作技术,如吸收、吸附、氧化、燃烧等方法,这些技术已经非常成熟,可靠和有效,且俱备完善的设计标准,制造工艺,工程实施和运行管理经验。因此,单元操作仍然是处理方法的主流。
3.2 消除恶臭的几种方法
  
针对我国目前的情况,笔者认为湿式吸收氧化法和生物过滤法两种技术是发展和应用的方向,以下将着重介绍。
  (1)湿式吸收氧化法
  湿式吸收氧化法是一种被广泛应用于恶臭控制,非常成熟、稳定,有效的工艺方法。该工艺最适合于处理大气量,高浓度的恶臭气流,如污泥稳定、干化处理和焚烧过程所产生的恶臭等。常用的设备有三种塔:填料塔、喷雾塔和文丘里洗涤塔。它们的设计宗旨就是最大限度地增加液-气接触,增进传质速率,从而达到较高处理率。在该处理工艺中,恶臭气体首先被化学溶液吸收,然后被氧化,处理效果取决于恶臭气体在化学溶液中的溶解度。当恶臭气流中同时含有氨气,硫化氢和其它含硫气体时,通常需采用多级吸收系统,第一级用水或硫酸溶液吸收除去氨气,然后用氢氧化钠提升pH值,再由次氯酸钠等氧化剂溶液吸收和氧化其余的恶臭气体,如硫化氢,硫醇和二甲基硫等,最后经过除雾装置以后,直接排放或与干净空气混合稀释后排放到大气中去。该方法的优点是通过两级或三级吸收系统,可以广泛地除去多种恶臭气体,并达到很高的去除效率。该系统可以通过调节加药量和溶液的循环流量来适应气流量和浓度的变化,因此具有较强的操作弹性。湿式吸收氧化法直接借用了化学工业里的单元操作理论和实践经验,具有非常成熟、可靠、有效,特别是占地面积小等优点,因此,在美国等发达国家得到广泛应用,并在未来相当时期内仍将是恶臭控制技术的主流,特别是针对老厂的改造和有土地局限性的新建厂的除恶臭更俱优势。湿式吸收氧化法也有它的缺点,如需要消耗大量的水和化学溶液,电力等。如果除雾装置设计不当,可能会在排放气体中夹带残留的氯化物,使得排气中有类似于漂白剂的气味。所以,除雾装置也是非常重要的系统组成部分。
  特别值得一提的是美国MET-PRO公司的恶臭控制系统,目前我们从DUALL分部引进最大的恶臭控制系统,整个系统有六台PT500-MD25多级吸收塔组成(五用一备),单台处理气量为42000 Nm3/h。厂家对氨气和硫化氢的设计去除率为95%,但根据该公司三十多年来的经验,建成后的实际去除率可望达到99%(硫化氢)和98%(氨气)以上。该系统今年年中可望正式投入运行。PT500-MD 25的工艺流程示意图(见图1)。
  为了进一步适应亚洲地区,特别是中国地区的需求,MET-PRO公司已通过北京天传海特环境科技有限公司将技术和设备制造转移到中国,以降低成本,更好地为改善环境提供快捷高效的设备和服务。
  (2)生物过滤法
  生物过滤法处理过程是由天然滤料来吸附和吸收恶臭气流中的臭气,然后由生长在滤料中的细菌和其它微生物来氧化降解。通常情况下,这些天然滤料上本身固有的细菌和其它微生物就足以用来除去臭气,而非某些方法所谓细菌接种和添加化学药剂等额外工作。然而,滤料材料的选择至关重要,主要考虑因素是是否适合细菌和其它微生物的生长。可作为滤料的材料有:木削,垃圾堆肥过程的产物,沙、土壤、石头、贝壳等。近年来,有机或无机的人工合成材料也逐渐被开发和用作生物过滤料,特别是类似于填料塔中的有机物填料被用于生物过滤洗涤塔,由于人工合成材料的强度,比表面积和均一性等性能均优于多数天然材料,生物过滤洗涤塔的操作和处理能力上将会有一个大的飞跃,如可望将生化反应停留时间从传统的45到60秒缩短到6秒钟。这样,同样滤料通过面积的处理能力可增加7到10倍。

图1 PT500-MD 25 工艺流程示意图

  生物过滤法主要有两种布置方式,生物过滤池(可在地面以上和以下)和生物过滤塔。近年来,也衍生出不少其它设计方案,如美国BIOCUBE公司的PENTPACK和LS-100型多层模块式设计。
  近20年来,生物过滤法被越来越广泛地用于污水,污泥处理和垃圾处置设施的恶臭控制,但是发展比较还是缓慢,而且生物过滤法仍处于研究和发展阶段,还有许多方面需要更进一步的理论研究和实践经验。生物过滤法的生化反应过程需要相对较长的停留时间,从而需要很大的占地面积。另外某些复杂和高浓度的恶臭气流处理的局限性也阻碍了它的推广应用。
  尽管如此,生物过滤法仍然有广泛的前景。它具有独特的优点,具有较强的恶臭去除能力、装置简单、能耗低、不受冬季寒冷气候的影响,如果设计得当,运行和维护费用很低。主要缺点是占地面积大、难以控制滤料的均一性、透气性、湿度、温度和pH值等至关重要的操作参数。当氨气浓度超过35ppm时,氨离子会积累在过滤料中,从而降低去除效果。生物过滤法还需用大量的水来加湿进气流和保持过滤料接近100%的最佳湿度环境,过程中会产生大量的渗沥液,需要适当处理或处置。
  (3)常用的恶臭控制技术方法
  恶臭控制可以采用多种方法,表1总结了几种比较常用的技术。

表1 各种恶臭处理方式概总

技术方法

应用

费用

优点

缺点

总去除率

填料式湿法吸收塔

中至重度污染;中至大型设施

中等投资和运行成本

有效和可靠;使用年限长

必须处理化学废水;消耗化学品

99%

细雾湿法吸收器

中至重度污染;中至大型设施

较上种方法投资多

化学品消耗低

需要软化用水,吸收器体积较大

活性炭吸附器

低至中度污染;小至大型设施

取决于活性炭填料的置换和再生的次数

方法、结构简易

只适用于相对低浓度的臭气,难以确定活性炭使用寿命

生物滤池

低至中度污染;小至大型设施

低投资和运行成本

简易;运行、维护最少

难以确立设计标准,不适合高浓度臭气

>95%

热氧化法

重度污染;大型设施

高投资和运行成本

对于臭气和挥发性有机化合物很有效

只经济适于大型设施的高流量、难处理的臭气

扩散至活性污泥处理池

低至中度污染;小至大型设施

经济适用于已有风机和扩散装置的设施

简易;低运行、维护;有效

易侵蚀风机,不适于高浓度臭气

90~95%

抗臭气剂

低至中度污染;小至大型设施

取决于化学品的消耗量

低投资

臭气去除效率有限(<50%=

4 总结

  针对我国市政污水,污泥处理和垃圾处置过程中日益突出的恶臭问题及其特点,笔者认为湿式吸收氧化法和生物过滤法两种技术是发展和应用的方向。其中,湿式吸收氧化法具有处理气量大,浓度高,操作稳定,效率高和占地面积小等优点,它将成为主流和首选技术。在占地面积不受局限的情况下,针对中,低浓度的恶臭气流,生物过滤法同样是一个很好的选择。但是无论选用哪一种技术方案,都必须由专业人员对整个项目的恶臭的来源,特性和现场的具体情况做全面,科学的调查,研究和分析,才能做出科学,合理的决策。