苏南地区污水处理厂恶臭气体收集处理现状研究

徐遵主, 张纪文, 陆朝阳, 金小贤, 刘东, 李明. 苏南地区污水处理厂恶臭气体收集处理现状研究[J]. 环境保护科学, 2021, 47(3): 118-122. doi: 10.16803/j.cnki.issn.1004-6216.2021.03.020
引用本文: 徐遵主, 张纪文, 陆朝阳, 金小贤, 刘东, 李明. 苏南地区污水处理厂恶臭气体收集处理现状研究[J]. 环境保护科学, 2021, 47(3): 118-122. doi: 10.16803/j.cnki.issn.1004-6216.2021.03.020
XU Zunzhu, ZHANG Jiwen, LU Zhaoyang, JIN Xiaoxian, LIU Dong, LI Ming. Research on collection and treatment of odor gas from sewage treatment plants in Southern Jiangsu[J]. Environmental Protection Science, 2021, 47(3): 118-122. doi: 10.16803/j.cnki.issn.1004-6216.2021.03.020
Citation: XU Zunzhu, ZHANG Jiwen, LU Zhaoyang, JIN Xiaoxian, LIU Dong, LI Ming. Research on collection and treatment of odor gas from sewage treatment plants in Southern Jiangsu[J]. Environmental Protection Science, 2021, 47(3): 118-122. doi: 10.16803/j.cnki.issn.1004-6216.2021.03.020

苏南地区污水处理厂恶臭气体收集处理现状研究

    作者简介: 徐遵主(1987-),男,硕士研究生。研究方向:大气污染防治。E-mail:zzxu@njuae.cn
    通讯作者: 陆朝阳(1980-),男,博士、教授。研究方向:污染控制技术。E-mail:zlu@njuae.cn
  • 中图分类号: X511

Research on collection and treatment of odor gas from sewage treatment plants in Southern Jiangsu

    Corresponding author: LU Zhaoyang, zlu@njuae.cn
  • 摘要: 在调研南京、苏州、无锡和常州等苏南地区37家典型污水处理厂的基础上,分析了各个污水处理厂的异味情况、加盖形式及密封效果、恶臭气体处理系统的净化效率。有10家污水处理厂无加盖和恶臭气体收集处理装置;27家污水处理厂对初期预处理阶段的粗格栅、进水泵房、细格栅和沉砂池进行了加盖,同时对污泥后处理段的污泥存储池和污泥浓缩池等也进行了加盖;有22家污水处理厂对生化池进行了加盖,但其中有7家生化池中的好氧段未加盖。初期预处理阶段无任何异味的污水处理厂为11家,中期生化反应阶段无任何异味的污水处理厂为5家,而后期污泥处理阶段无任何异味的仅为3家。玻璃钢加盖和混凝土加盖方式是目前比较常用的加盖方式,混凝土加盖和膜材加盖的密封效果最好。生物滤池和土壤法是污水处理厂应用最为广泛的2种处理工艺,生物滤池工艺对恶臭气体的净化效率最高,低效的处理工艺的组合,可以提高对恶臭气体的净化效率。
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  • 图 1  不同规模污水处理厂数量对比

    图 2  污水处理厂加盖情况

    图 3  污水处理厂废气处理技术应用情况

    图 4  污水处理厂废气处理技术组合应用情况

    表 1  恶臭强度分级表

    恶臭强度等级判定标准
    1无任何异味
    2勉强感受到少许异味,不致引起不适
    3容易感受到异味,可引起少量不适
    4感受到较强烈异味,引起不适
    5感受到强烈异味,引起显著不适
    6无法忍受的异味,引起极度不适
    恶臭强度等级判定标准
    1无任何异味
    2勉强感受到少许异味,不致引起不适
    3容易感受到异味,可引起少量不适
    4感受到较强烈异味,引起不适
    5感受到强烈异味,引起显著不适
    6无法忍受的异味,引起极度不适
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    表 2  污水处理厂异味情况

    处理工段异味情况污水处理站数量/家
    初期预处理阶段无任何异味11
    勉强感受到少许异味7
    容易感受到异味9
    感受到较强烈异味8
    感受到强烈异味2
    无法忍受的异味0
    中期生化反应阶段无任何异味5
    勉强感受到少许异味9
    容易感受到异味3
    感受到较强烈异味14
    感受到强烈异味6
    无法忍受的异味0
    后期污泥处置阶段无任何异味3
    勉强感受到少许异味2
    容易感受到异味8
    感受到较强烈异味11
    感受到强烈异味12
    无法忍受的异味1
    处理工段异味情况污水处理站数量/家
    初期预处理阶段无任何异味11
    勉强感受到少许异味7
    容易感受到异味9
    感受到较强烈异味8
    感受到强烈异味2
    无法忍受的异味0
    中期生化反应阶段无任何异味5
    勉强感受到少许异味9
    容易感受到异味3
    感受到较强烈异味14
    感受到强烈异味6
    无法忍受的异味0
    后期污泥处置阶段无任何异味3
    勉强感受到少许异味2
    容易感受到异味8
    感受到较强烈异味11
    感受到强烈异味12
    无法忍受的异味1
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    表 3  调研污水处理厂处理技术净化效果评估

    具体处理工艺处理系统数量/套净化效率评估
    生物滤池37高/中
    土壤法14中/低
    等离子4
    植物液喷淋2
    化学吸收10
    化学吸收+土壤法32高/中
    生物滤池+活性炭1
    等离子+土壤法5中/低
    生物滤池+土壤法2
    化学吸收+等离子+土壤法5
    具体处理工艺处理系统数量/套净化效率评估
    生物滤池37高/中
    土壤法14中/低
    等离子4
    植物液喷淋2
    化学吸收10
    化学吸收+土壤法32高/中
    生物滤池+活性炭1
    等离子+土壤法5中/低
    生物滤池+土壤法2
    化学吸收+等离子+土壤法5
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图( 4) 表( 3)
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-09-17
  • 刊出日期:  2021-06-20

苏南地区污水处理厂恶臭气体收集处理现状研究

    通讯作者: 陆朝阳(1980-),男,博士、教授。研究方向:污染控制技术。E-mail:zlu@njuae.cn
    作者简介: 徐遵主(1987-),男,硕士研究生。研究方向:大气污染防治。E-mail:zzxu@njuae.cn
  • 南京大学环境规划设计研究院集团股份公司江苏省区域流域环境综合治理工程技术研究中心,江苏 南京 210093

摘要: 在调研南京、苏州、无锡和常州等苏南地区37家典型污水处理厂的基础上,分析了各个污水处理厂的异味情况、加盖形式及密封效果、恶臭气体处理系统的净化效率。有10家污水处理厂无加盖和恶臭气体收集处理装置;27家污水处理厂对初期预处理阶段的粗格栅、进水泵房、细格栅和沉砂池进行了加盖,同时对污泥后处理段的污泥存储池和污泥浓缩池等也进行了加盖;有22家污水处理厂对生化池进行了加盖,但其中有7家生化池中的好氧段未加盖。初期预处理阶段无任何异味的污水处理厂为11家,中期生化反应阶段无任何异味的污水处理厂为5家,而后期污泥处理阶段无任何异味的仅为3家。玻璃钢加盖和混凝土加盖方式是目前比较常用的加盖方式,混凝土加盖和膜材加盖的密封效果最好。生物滤池和土壤法是污水处理厂应用最为广泛的2种处理工艺,生物滤池工艺对恶臭气体的净化效率最高,低效的处理工艺的组合,可以提高对恶臭气体的净化效率。

English Abstract

  • 污水处理厂承接水污染防治的重要功能,是城市正常运转不可分割的一部分,但随着城市的发展和城市化进程的推进,原来远离居住区的污水处理厂已被新建住宅团团包围[1]。居住区与污水处理厂之间的卫生和环境防护距离逐渐缩短,污水处理厂恶臭扰民情况频发。

    在污水处理过程中,污水中的恶臭污染物不可避免的会由液相转移至气相,如果不设置有效的废气收集和处理措施,将会对周边环境造成不良影响,危害人们的身体健康。这些恶臭气体组分十分复杂,可以分为含硫化合物、含氮化合物、卤素及其衍生物、烃类和含氧有机物等[2-3]。这些恶臭气体,如硫化氢、甲硫醇、氨气和各类挥发性脂肪酸等,一般具有产生量大和嗅阈值低的特点,对收集和处理效率要求十分严格。

    近年来,各种除臭技术广泛应用于污水厂的臭味去除,主要有生物法、吸收法、氧化法、燃烧法和活性炭吸附法等[4],其中生物法应用最为广泛[5]

    本次调研对象为苏南各城市中典型的污水处理厂,同时分析了污水处理厂的恶臭气体收集和处理现状,为解决污水处理厂异味扰民问题提供一些参考。

  • 综合考虑调研的城市规模、污水处理厂类型、距离居民区的远近和污水处理厂规模,共计选取37家污水处理厂作为调研对象。其中南京11家,苏州20家,无锡4家,常州2家;废水来源为生活污水的17家,工业污水的6家,混合污水14家;共计9家污水处理厂100 m范围内有居民区,6家污水处理厂100~200 m范围内有居民区,其余污水处理厂距离居民区200 m以上。

    调研的污水处理厂最小处理量为1.25万m3/d,最大处理量为40万m3/d,不同规模对应比例,见图1

  • 核查调研污水处理厂涉及臭味排放的各个废水处理单元的加盖、收集和处理情况;收集污水处理厂异味治理设施的设计资料、实际运行情况和第三方检测报告。

    由于污水处理厂产生的恶臭气体嗅阈值低,一般超出分析仪器对恶臭气体的最低检测浓度,所以现场异味情况主要通过实地嗅辨进行判断。通过现场4名调研核查人员的实地嗅辨进行综合判断,嗅辨位置为污水处理单元下风向5 m左右的位置,核查人员身体健康嗅觉灵敏,无不良嗜好。恶臭强度分为6个等级,划分依据,见表1

    废气处理系统的净化效果主要通过污水处理厂提供的处理系统进出口的第三方检测报告进行评估,废气处理系统净化效率,见式(1)。

    式(1)中,η为处理系统的净化效率,%;D为处理系统进口臭气浓度,无量纲;D为处理系统出口臭气浓度,无量纲。

    针对处理系统为土壤法等处理后为无组织排放的,或者无法提供进出口检测报告的,废气处理系统的净化效率评估方法仍参照公式(1)所示,式中η为处理系统的净化效率,%;D为处理系统进口恶臭强度等级,无量纲;D为处理系统出口恶臭强度等级,无量纲。处理系统进出口恶臭强度等级分级,见表1

    综上,η>60%时,净化效果评估为高;η位于30%~60%时,净化效果评估为中;η<30%时,净化效果评估为低。

  • 污水处理厂的恶臭气体主要来源于以下3个阶段:初期预处理阶段、中期生化反应阶段和后期污泥处置阶段。

    预处理阶段主要包含的废水处理单元有:粗格栅、进水泵房、细格栅和沉砂池,在格栅处累积的污染物、刮渣机和泵运行时带来的扰动、曝气和水流湍动过程均会造成恶臭气体溢散。中期生化阶段对应的废水处理单元类型有:AO生物池、A2O生物池、SBR生物池、MBR生物池、改良型交替式生物池和氧化沟等,中期生化阶段的厌氧和缺氧阶段,细菌还原硫和氮,容易产生硫化氢和氨气等恶臭气体。后期污泥处理阶段包含的废水处理单元有:污泥储存池、污泥浓缩池、污泥脱水间和污泥料仓等,由于污泥累积的恶臭污染物较多,且容易发生各种生物和化学反应产生大量恶臭气体。

    按照表1所示的恶臭强度分级方法,调研的污水处理厂的异味情况,具体见表2

    表2可知,后期污泥处置阶段的恶臭强度明显高于中期生化反应阶段,中期生化反应阶段则高于初期预处理阶段。恶臭强度高的污水处理厂一般未加盖或者加盖方式不合理,存在异味溢散的情况。

  • 调研的37家污水处理厂,有10家污水处理厂未对废水处理单元设置有效的加盖、收集和处理措施。共计27家污水处理厂对初期预处理阶段的粗格栅、进水泵房、细格栅和沉砂池进行了加盖,同时对污泥后处理段的污泥存储池和污泥浓缩池等也进行了加盖。上述27家污水处理厂中有22家对生化池进行了加盖,这22家污水处理厂中有7家生化池中的好氧段未加盖。各主要污水处理单元的加盖情况,见图2

    调研的污水处理厂加盖方式主要有:混凝土加盖、膜材加盖、钢板加盖、玻璃加盖、阳光板加盖和玻璃钢加盖。

    混凝土加盖方式广泛应用于调研污水处理厂各类污水处理单元的加盖,进水泵房占比最高,达到15家,粗格栅和细格栅占比相对较低,均为5家。膜材加盖的方式主要应用于生化池和污泥后处理段的污泥浓缩池加盖,膜材主要为氟碳纤维膜,形式又分为反吊膜加盖、充气膜加盖和覆膜加盖;调研污水处理厂生化池采用膜材加盖的共计4家,其中反吊膜2家,充气膜1家,覆膜1家;调研污水处理厂污泥后处理段采用膜材加盖的共计3家,其中反吊膜、充气膜和覆膜各1家。钢板加盖主要应用于初期预处理阶段的粗格栅、进水泵房、细格栅和沉砂池,未见用于生化池和污泥后处理阶段。玻璃加盖主要应用于粗格栅和细格栅,分别为13家和10家。阳光板加盖主要应用于粗格栅、细格栅、沉砂池和污泥后处理段,其中粗格栅和细格栅应用较多均为6家,污泥后处理段的浓缩池应用较少仅为1家。玻璃钢加盖主要应用于进水泵房、沉砂池、生化池和污泥后处理段,其中污泥后处理段达到15家。

    综上,应用最为广泛的是玻璃钢加盖,其次是混凝土加盖,膜材加盖应用最少。对照表2的异味情况,混凝土加盖和膜材加盖的密封效果相对较高,周边异味较弱;玻璃钢加盖、钢板加盖和阳光板加盖的密封效果较差,恶臭气体容易溢散。

  • 除10家污水处理厂对废水处理单元未设置有效的加盖、收集和处理措施外,调研的剩余27家污水处理厂共计设置有112套废气处理系统,具体应用情况(含土壤法,是指含有土壤法除臭技术的处理系统),见图3~4

    含土壤法处理系统共计有58套,其中单独土壤法处理系统14套,化学吸收+土壤法处理系统32套,等离子+土壤法处理系统5套,生物滤池+土壤法处理系统2套,化学吸收+等离子+土壤法处理系统5套。含化学吸收处理系统47套,其中单独化学吸收处理系统10套。含生物滤池处理系统共计有40套,其中单独生物滤池处理系统37套,生物滤池+活性炭吸附处理系统1套。含等离子处理系统共计有14套,其中单独等离子处理系统4套。含植物液喷淋处理系统2套,未与其他工艺组合。含活性炭吸附处理系统1套,为生物滤池+活性炭吸附组合处理系统。

    调研的污水处理厂中采用废气处理工艺的共计67套,占比达到59.82%;其次为2两种工艺组合的处理系统,共计40套,占比35.71%;3种及以上工艺组合的处理系统共计5套,占比4.46%。各废气处理系统的异味净化效果评估结果,见表3

    生物滤池是国内污水处理厂恶臭气体处理的主流工艺[6-7],恶臭气体经过湿润、多孔和充满微生物的填料,利用吸收、吸附和微生物代谢作用,实现污染物的富集和高效净化,最终将污染物变成二氧化碳和水等无机物。生物滤池的运行费用很低,为保证微生物的活性,对运维的要求较高,一般要求废气有效停留时间达到15 s以上,占地面积相对较大。

    土壤法是以土壤层作为生物净化的载体,当恶臭气体经过土壤层时,在微生物的作用下进行分解达到除臭的目的。由于空间相对开放,吸收、吸附和微生物代谢的集成作用低于生物滤池,所以净化效率并不是太高。土壤法维护管理费用较低,但是占地大,每m3气体需要2.5~3.3 m2的土地[8]。同时土壤法净化后的尾气为无组织排放,不利于环保监管。

    等离子工艺一般采用电晕放电的方式,等离子体产生量少而实际有效反应区的风速过大,停留时间过短,无法有效净化恶臭气体[9]。等离子工艺一般适用于小风量的恶臭气体处理,应优先考虑介质阻挡放电的形式,风速应低于2 m/s,停留时间>1 s,同时应重点关注处理系统带来的二次污染问题。

    植物液喷淋是将植物提取液雾化,喷在恶臭气体中,植物提取液与恶臭气体分子发生化学反应,达到除臭的目的。可以直接雾化用于废水处理单元内部空间或者无组织废气净化,也可以和化学吸收法相结合。该工艺简单,投资和占地少,但是存在效果不稳定和净化不彻底的问题。

    化学吸收法是在洗涤塔中放置硫酸或者氢氧化钠溶液,溶液自上而下对进入塔中的恶臭气体进行喷淋,通过中和反应高效去除酸碱性恶臭气体。洗涤塔中也可以放置次氯酸钠、双氧水和臭氧水等强氧化性物质,将恶臭气体氧化分解。该工艺反应速率快,对酸碱性或者还原性和水溶性较强的恶臭气体,净化效率高,但是无法有效净化其他恶臭气体。

    整体而言,生物滤池对恶臭气体净化效率相比于其他处理工艺更高,土壤法处理工艺的净化效率一般,单一的等离子、植物液喷淋和化学吸收工艺处理效率较低。复合处理工艺对恶臭气体的净化效率高于单一处理工艺,多种低效的处理工艺整合后,可以达到较高的净化效率。

  • 调研污水处理厂中距离居民区的防护距离不足200 m的数量超过40%,异味扰民现象频发。未对废水处理单元设置有效的加盖、收集和处理措施的污水处理厂或者加盖方式不合理的污水处理厂,均存在恶臭强度比较高的问题,其中后期污泥处置阶段的恶臭强度明显高于中期生化反应阶段,中期生化反应阶段则高于初期预处理阶段。

    玻璃钢加盖和混凝土加盖方式是目前比较常用的加盖方式,膜材加盖则相对较少。混凝土加盖和膜材加盖的密封效果相对较高,周边异味较弱;玻璃钢加盖、钢板加盖和阳光板加盖的密封效果较差,恶臭气体容易溢散。后期提标改造的污水厂应优先采用膜材加盖方式。

    生物滤池和土壤法是污水处理厂应用最为广泛的2种处理工艺,生物滤池工艺对恶臭气体的净化效率最高,土壤法处理工艺净化效率一般且存在监管难的问题,单一的等离子、植物液喷淋和化学吸收工艺处理效率较低。复合处理工艺可以提高对恶臭气体的净化效率。污水厂恶臭气体处理应优先考虑生物滤池以及复合处理工艺。

参考文献 (9)

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