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隨著人類生活水平的提高和公眾環(huán)境意識(shí)的增強(qiáng)，污水處理廠的除臭問題正引起越來越多的關(guān)注。為防止和避免污水處理廠臭味對(duì)周圍居民生活的影響，一些發(fā)達(dá)國家先后制定了一些具體規(guī)定，例如德國規(guī)定城市污水廠界限外300 m范圍內(nèi)不得建造生活設(shè)施，達(dá)不到此要求，污水處理廠內(nèi)就要采取必要的防止臭味擴(kuò)散的措施。目前我國興建的城市污水廠大多在大、中城市，有的很難避開居民區(qū)或村落，因此其氣味問題也應(yīng)得到解決。同污水處理一樣，臭味的處理方法有很多，但經(jīng)濟(jì)實(shí)用的還屬生物除臭技術(shù)。
1、產(chǎn)生氣味的物質(zhì)與測定
在污水處理工藝過程中產(chǎn)生氣味物質(zhì)主要由碳、氮和硫元素組成。只有少數(shù)的氣味物質(zhì)是無機(jī)化合物，例如：氨(NH3)、膦(PH3)和硫化氫(H2S)；大多數(shù)的氣味物質(zhì)是有機(jī)物，比如：低分子脂肪酸、胺類、醛類、酮類、醚類、鹵代烴以及脂肪族的、芳香族的、雜環(huán)的氮或硫化物。值得注意的是：這些物質(zhì)都帶有活性基團(tuán)，容易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，特別是被氧化。當(dāng)活性基團(tuán)被氧化后，氣味就消失，生物除臭工藝就是基于這一原理。
一般來說，擴(kuò)散源廢氣的成分相當(dāng)復(fù)雜，其氣味又是一個(gè)不可客觀確定的量，它與接受對(duì)象的敏感性、心理和生理作用有關(guān)。常用嗅覺法的原理是：將待測氣體用無味的人造合成空氣逐步進(jìn)行稀釋，直到剛好可以聞出氣味(嗅閾)時(shí)為止，把此時(shí)的稀釋比作為表示被測氣體氣味強(qiáng)度的量度，所需的稀釋倍數(shù)越大，說明氣體氣味越大。這個(gè)稀釋比被表示成“氣味單位”。
測量的具體方法如下：從擴(kuò)散源取來待測氣體樣品，在稀釋儀中用人造空氣混和，讓*少四個(gè)嗅覺健康并經(jīng)過專門訓(xùn)練的人來聞，并說出是否能聞到氣味，一直重復(fù)到其中一半的人剛剛能聞到，而另一半的人已不能聞到為止，從儀表上就可以讀出稀釋倍數(shù)，即氣味單位。
2、城市污水處理廠內(nèi)氣味分布情況
城市污水處理廠內(nèi)的主要?dú)馕对词俏鬯畯S的進(jìn)水部分和污泥處理部分。德國工程師協(xié)會(huì)對(duì)城市污水廠各個(gè)部分的氣味擴(kuò)散進(jìn)行了調(diào)查，結(jié)果見表1。
表1 城市污水處理廠污水部分和污泥部分的氣味值和波動(dòng)范圍 | ||
處理廠工序部位 | 氣味值 | 波動(dòng)范圍 |
進(jìn)水 | 45 | 25～ |
格柵 | 85 | 32～136 |
曝氣沉砂池 | 60 | 30～90 |
高負(fù)荷曝氣池 | 60 | 33～84 |
一般負(fù)荷曝氣池 | 50 | 21～101 |
延時(shí)曝氣法曝氣池 | 30 | 10～43 |
初沉池 | 55 | 29～84 |
中間沉淀池 | 30 | 23～31 |
二沉池 | 30 | 12～50 |
初沉污泥提升 | 85 | 74～105 |
二沉污泥提升 | 45 | 26～82 |
生污泥存放 | 200 | 30～800 |
消化污泥存放 | 80 | 35～240 |
機(jī)械污泥脫水室 | 400 | 50～770 |
污泥脫濾液 |
| 3300～95500 |
熱預(yù)處理污泥 | 41000（在濃縮池內(nèi)測出） |
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3、除臭方法
廢氣處理的方法可以分成吸收吸附法和燃燒法兩種，吸附法的主要代表是活性炭濾池。廢氣處理的方法可以歸納如圖1。
在這些方法中*為經(jīng)濟(jì)有效的是生物吸收法，其原理是氣味物質(zhì)被液相吸收并被微生物氧化，所以該法要求被去除的臭味物質(zhì)有好的水溶性并可被生物氧化。污水處理廠的生物吸收除臭法主要有廢氣直接通入曝氣池法、生物過濾法和生物洗滌法，其中常用的是前兩種。
廢氣直接通入曝氣池法是將從格柵間、沉砂池、濃縮池、污泥脫水機(jī)房收集到的廢氣直接通入曝氣池中，有機(jī)氣味物質(zhì)在曝氣池中被活性污泥吸收，隨后被分解。其主要優(yōu)點(diǎn)是方法簡單，費(fèi)用低，但除臭效果較差，存在過曝氣的可能，曝氣池中污水生化處理過程將受到一定的影響，使得曝氣池成為嚴(yán)重的氣味擴(kuò)散源，因此其應(yīng)用有較大的局限性。
3.1.1工作原理
生物過濾是使收集到的廢氣在適宜的條件下通過長滿微生物的固體載體(填料)，氣味物質(zhì)先被填料吸收，然后被填料上的微生物氧化分解，完成廢氣的除臭過程。
固體載體上生長的微生物承擔(dān)了物質(zhì)轉(zhuǎn)換的任務(wù)，因?yàn)槲⑸锷L需要足夠的有機(jī)養(yǎng)分，所以固體載體必須具有高的有機(jī)成分。要使微生物保持高的活性，還必須為之創(chuàng)造一個(gè)良好的生存條件，比如：適宜的濕度、pH值、氧氣含量、溫度和營養(yǎng)成分等。
環(huán)境條件變化會(huì)影響微生物的生長繁殖，因此, 在試運(yùn)行時(shí)或改變工況時(shí)要考慮生物過濾池會(huì)有一個(gè)適應(yīng)期。
生物過濾池工藝流程見圖2。
3.1.2影響因素
生物過濾池的工作受以下幾種因素的影響：
①反應(yīng)速度
反應(yīng)速度的快慢取決于氣體成分的濃度和性質(zhì)，填料上的微生物種類、數(shù)量和活性，溫度，廢氣和填料的濕度，pH值。
②停留時(shí)間
停留時(shí)間由體積流量、自然堆放體積和空池體積決定。
③氣味物質(zhì)濃度
3.1.3填料選擇
生物過濾池的*主要部分是填料。一種好的填料必須滿足：容許生長的微生物種類多；供微生物生長的表面積大；營養(yǎng)成分合理(N、P、K和痕量元素)；吸水性好；自身的氣味少；吸附性好；結(jié)構(gòu)均勻孔隙率大；價(jià)格便宜；腐爛慢(運(yùn)行時(shí)間長、養(yǎng)護(hù)周期長)。
單成分填料一般只滿足上述的部分要求，配方合適的多成分混合物可以較全面地滿足要求。常用的填料有：干樹皮、干草、纖維性泥炭或其混合物。
由于填料本身是有機(jī)養(yǎng)分，當(dāng)過濾池暫停運(yùn)行時(shí)，微生物可以利用填料的有機(jī)成分繼續(xù)維持生命活動(dòng)。
過濾池填料的堆放高度取決于所要求的停留時(shí)間和表面負(fù)荷。工程上填料高度一般為1.0～1.2 m。如果選擇的填料合適，工藝上能做到布?xì)饩鶆颉⑴懦龤饬鞫搪返脑挘?低高度可以為0.5 m。經(jīng)過幾年運(yùn)行后，填料的*終高度約為初始堆放高度的60%。過濾池的表面負(fù)荷能力可達(dá)200 m3/(m2·h)，一般選用100 m3/(m2·h)。
3.1.4工藝條件控制
整個(gè)處理工藝包括收集和處理。為了避免氣味源氣味擴(kuò)散，擴(kuò)散源要求封閉，并使它處于負(fù)壓狀態(tài)。吸氣量的大小可根據(jù)室內(nèi)是否進(jìn)人，按2～8 次/h換氣量計(jì)算;不進(jìn)人或一般不進(jìn)人的地方，空氣交換量應(yīng)為2～3次/h；對(duì)于有人進(jìn)入、但工作時(shí)間不長的空間，空氣的交換量為2～3.5次/h；有人長時(shí)間工作的空間，空氣的交換量為4～8 次/h。
在寒冷地區(qū)空氣的交換量比較大時(shí)，要考慮防止冬天室內(nèi)結(jié)冰問題。
從氣味源收集到的氣體被送到生物過濾池處理，進(jìn)過濾池的空氣要求潮濕，相對(duì)濕度必須為80%～95%，否則填料會(huì)干化，微生物將失活。為了防止過濾池被堵塞，必須在空氣進(jìn)入以前除去其中的小顆粒，所以空氣進(jìn)入以前要進(jìn)行水洗以提高濕度，并去除灰塵和分離油分。運(yùn)行中要調(diào)節(jié)噴水量，維持洗滌器中氣體達(dá)到所要求的濕度，用于噴淋的水可以是自來水、廠區(qū)工業(yè)用水或者過濾池本身的滲水。
3.2計(jì)算示例
某城市污水處理廠進(jìn)水流量為10×10４m3/d，采用活性污泥法處理污水。
根據(jù)環(huán)境要求，決定收集進(jìn)水泵房和格柵間、初沉污泥濃縮池和濃縮機(jī)、脫水機(jī)房以及二次濃縮池的廢氣，并用生物過濾法處理收集到的廢氣。
3.2.1廢氣量計(jì)算
①進(jìn)水泵房和格柵間
進(jìn)水泵房和格柵間的面積為100m2，高度為4m，設(shè)空氣交換量為5次/h(經(jīng)常有人出入)。
Q1=100×4×5 =2000m3/h
②初沉污泥濃縮池
兩座初沉污泥濃縮池加蓋密封，池內(nèi)空氣用鼓風(fēng)機(jī)抽出，液面和加蓋空間的體積為350m3/座，空氣的交換量為2次/h(不進(jìn)人空間)。
Q2=2×350×2=1400 m3/h
③消化污泥濃縮池
二次濃縮池和初沉污泥濃縮池一樣，換氣量為：
Q3=2×350×2=1400 m3/h
④濃縮機(jī)、脫水機(jī)房
根據(jù)計(jì)算，機(jī)房的總面積為150m2，高度為5m，空氣的交換量為5次/h。
Q4=150×5×5=3750 m3/h
3.2.2生物過濾池設(shè)計(jì)計(jì)算
待處理廢氣的總流量為：
Q=Q1+Q2+Q3+Q4=8 550m3/h
選用鼓風(fēng)機(jī)的進(jìn)口流量為1×10４m3/h。鼓風(fēng)機(jī)壓力為收集管網(wǎng)的阻力加濾池阻力，濾池總阻力損失可選用為10kPa。過濾池表面負(fù)荷能力選用100m3/(m2·h)。由此可得過濾池表面積為：
A=10000/100=100 m2
濾料的堆放高度定為1.0 m，濾料的需要量為：
V=A×H=100m3
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