城市污水處理廠惡臭控制研究探討分析
摘要:在污水處理過(guò)程中會(huì)有大量的惡臭氣體產(chǎn)生,主要含有硫化氫和氨等發(fā)臭物質(zhì)。這些臭味物質(zhì)逸散到空氣中,易對(duì)污水處理廠及其周邊的空氣環(huán)境造成危害。本文分析了城市污水處理廠惡臭的產(chǎn)生及控制技術(shù)現(xiàn)狀,并對(duì)惡臭控制技術(shù)的影響因素和衛(wèi)生防護(hù)距離等進(jìn)行了探討分析。
關(guān)鍵詞:污水處理廠 生物除臭 惡臭氣體
一、前言
根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料,截至2008年3月底,我國(guó)有1320座城市污水廠投入運(yùn)營(yíng),處理能力達(dá)9725萬(wàn)噸/日[1],這些污水處理廠在很大程度上改善了水環(huán)境,但是污水及污泥處理處置過(guò)程中產(chǎn)生的惡臭污染卻越來(lái)越嚴(yán)重。由于經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和人口的增長(zhǎng),多數(shù)污水處理廠在設(shè)計(jì)和建廠時(shí)估計(jì)不足,有些污水處理廠被城區(qū)包圍或臨近城區(qū),且多數(shù)污水處理廠基本采用敞開(kāi)式處理構(gòu)筑物露天運(yùn)行,污水處理過(guò)程中產(chǎn)生的惡臭污染已經(jīng)對(duì)周邊環(huán)境造成了嚴(yán)重影響,環(huán)保部門(mén)收到的居民投訴日益增多,惡臭問(wèn)題越來(lái)越受到人們的關(guān)注。
二、惡臭的產(chǎn)生及控制技術(shù)現(xiàn)狀
污水處理廠在污水的輸送和處理過(guò)程中,以及污泥的處理過(guò)程中均有惡臭氣體產(chǎn)生。郝薇、艾德鴻等在相關(guān)文獻(xiàn)中認(rèn)為污水處理廠的惡臭污染源主要是進(jìn)水泵房、沉砂池、曝氣池、污泥脫水機(jī)房及污泥濃縮池等構(gòu)筑物,其中以污泥處理系統(tǒng)為主要污染源[2、3]。2004年,F(xiàn)rechen F B報(bào)道了城市污水處理廠各個(gè)污染源惡臭排放強(qiáng)度的調(diào)查結(jié)果[4]。對(duì)惡臭污染源,國(guó)內(nèi)外學(xué)者也做了相應(yīng)調(diào)查統(tǒng)計(jì),得出的結(jié)果是一樣的。由此可知,污水泵房、沉砂池、曝氣池以及污泥處理設(shè)施是惡臭產(chǎn)生的主要來(lái)源。
根據(jù)相關(guān)資料[5],污水處理廠逸出的惡臭物質(zhì)一般可分為五類(lèi)[4]:第一類(lèi)是含硫化合物,如硫化氫、硫醇類(lèi)、硫醚類(lèi)等;第二類(lèi)是含氮化合物,如氨氣、胺類(lèi)等;第三類(lèi)是烴類(lèi)化合物,如烷烴、烯烴、炔烴、芳香烴等;第四類(lèi)是含氧有機(jī)物,如醇、醛、酮、酚以及有機(jī)酸等;第五類(lèi)是鹵素及其衍生物,如氯代烴等。目前,多數(shù)污水處理廠關(guān)注和監(jiān)測(cè)的為第一類(lèi)和第二類(lèi),且以硫化氫和氨氣為主。
在污水處理過(guò)程中產(chǎn)生的惡臭物質(zhì)主要由碳、氮和硫元素組成。大多數(shù)的惡臭物質(zhì)是有機(jī)化合物,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[6]。針對(duì)產(chǎn)生臭氣的污染源不同,除臭方法可分為物理除臭、化學(xué)除臭和生物除臭等幾類(lèi),如吸附、吸收、焚燒、催化燃燒、化學(xué)氧化、生物處理等。而比較常用的惡臭控制技術(shù)主要是生物除臭,在生物法中,目前國(guó)內(nèi)外污水處理廠采用的方法主要有生物濾池法和土壤處理法等,除臭效果較好[7]。
生物除臭因具有簡(jiǎn)單、投資省、運(yùn)行費(fèi)用低、維護(hù)管理方便、效果好等優(yōu)點(diǎn)而發(fā)展很快。生物脫臭簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、高效,吸收率達(dá)90%以上;低投資,操作和維護(hù)費(fèi)用低,運(yùn)行、維護(hù)量最;不產(chǎn)生二次污染。
三、惡臭控制技術(shù)影響因素及研究分析
污水處理廠惡臭控制技術(shù)影響因素主要是溫度、濕度、流速以及停留時(shí)間和惡臭物質(zhì)濃度等。
1、溫度
生物除臭主要依靠微生物,其生長(zhǎng)需要充足的營(yíng)養(yǎng)和適宜溫度,在生物除臭控制系統(tǒng)中,溫度對(duì)于微生物活性來(lái)說(shuō)是非常重要的。一般地,溫度高,生物反應(yīng)器的去除能力也高。但是,過(guò)高過(guò)低的溫度均會(huì)降低微生物的代謝速率和生長(zhǎng)速率。
在其它條件相同的情況下,惡臭氣體的去除隨溫度的升高而增大,在25℃左右時(shí)達(dá)到最大。溫度對(duì)硫化氫的去除效果有明顯的影響[8],國(guó)內(nèi)多數(shù)實(shí)驗(yàn)研究也證明了這點(diǎn)。
2、濕度
濕度對(duì)惡臭氣體的去除也是非常明顯的,多數(shù)微生物菌種在潮濕的環(huán)境下,比較活躍,對(duì)惡臭氣體的降解比較高,濕度與惡臭去除效果關(guān)系在其它條件相同的情況下,生物除臭對(duì)硫化氫和氨氣的去除率隨著濕度的升高而增加。而濕度較低的情況下,惡臭氣體的去除效率也較低。
3、流速
對(duì)惡臭氣體的去除,流速是影響運(yùn)行效果的重要因素之一。流速不僅影響氣體的處理量,而且影響惡臭的去除效率。流速越小,處理量小,去除效率高;而當(dāng)流速過(guò)大時(shí),惡臭氣體得不到有效降解,去除率低。
四、關(guān)于污水處理廠惡臭衛(wèi)生防護(hù)距離的討論
對(duì)污水處理廠惡臭除了從技術(shù)加以控制外,另外一個(gè)控制措施就是設(shè)計(jì)衛(wèi)生防護(hù)距離。而對(duì)衛(wèi)生防護(hù)距離的界定,多數(shù)設(shè)計(jì)單位和環(huán)評(píng)單位在確定衛(wèi)生防護(hù)距離時(shí)存在很大差異,有些污水處理廠一直采用300米的衛(wèi)生防護(hù)距離。對(duì)300米衛(wèi)生防護(hù)距離的確定,經(jīng)查我國(guó)基本沒(méi)有明確的法律規(guī)定,僅在中國(guó)建筑工業(yè)出版社1986年出版的《給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)》第5冊(cè)(城市排水)及中國(guó)建筑工業(yè)出版社1992年出版的高等學(xué)校(城市規(guī)劃專(zhuān)業(yè)學(xué)生用)試用教材《城市給水排水》中均規(guī)定“廠址應(yīng)與城鎮(zhèn)工業(yè)區(qū)、居住區(qū)保持約300米以上距離”。在部分省市的地方文件中也有“城市集中污水處理廠應(yīng)當(dāng)與居住區(qū)等環(huán)境敏感區(qū)保持300米以上的防護(hù)距離”。對(duì)于為何定300米,300米衛(wèi)生防護(hù)距離是否合理,還有很多地方值得商榷。
惡臭衛(wèi)生防護(hù)距離確定的原則:須按最大計(jì)算結(jié)果確定,在多種惡臭物質(zhì)共同存在的情況下,應(yīng)按照污染物最大的衛(wèi)生防護(hù)距離結(jié)果確定[9]。同時(shí)應(yīng)考慮多種惡臭物質(zhì)的疊加作用。衛(wèi)生防護(hù)距離的估算應(yīng)采用國(guó)家推薦的模式類(lèi)比調(diào)查得出。
根據(jù)《環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則 大氣環(huán)境》(HJ2.2-2008),采用推薦模式中的大氣環(huán)境防護(hù)距離模式計(jì)算各無(wú)組織源大氣環(huán)境防護(hù)距離;計(jì)算大氣環(huán)境防護(hù)距離的污染物排放源強(qiáng)應(yīng)采用消減達(dá)標(biāo)后的源強(qiáng)。根據(jù)推薦的模式,采用最大的源面積以及達(dá)標(biāo)的源強(qiáng)進(jìn)行估算,是無(wú)須設(shè)置衛(wèi)生防護(hù)距離的。而目前我國(guó)多數(shù)污水處理廠主要的惡臭污染源均為敞開(kāi)式管理,排放的惡臭氣體未經(jīng)處理直接排放,其源強(qiáng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB14554-93)中的有關(guān)規(guī)定,有些污水處理廠設(shè)置300米的衛(wèi)生防護(hù)距離也是無(wú)奈之舉。
對(duì)污水廠產(chǎn)生的惡臭問(wèn)題,除了采用有效的惡臭控制技術(shù)進(jìn)行控制外,最佳的環(huán)境管理實(shí)踐(BEMP,Best Environmental Management Practice)也是非常必須的:
1)城鎮(zhèn)污水處理廠污泥預(yù)處理工藝應(yīng)根據(jù)污水處理工藝的要求,選擇設(shè)立集泥池、濃縮池、污泥泵房、污泥脫水機(jī)房和污泥堆儲(chǔ)場(chǎng)(間)等預(yù)處理設(shè)施。污泥預(yù)處理構(gòu)筑物個(gè)數(shù)采用兩個(gè)系列設(shè)計(jì)。
2)城鎮(zhèn)污水處理廠應(yīng)在污泥產(chǎn)生、貯存和處理各單元(如初沉池、集泥池、濃縮池、污泥脫水機(jī)房等)均設(shè)置計(jì)量裝置,以便實(shí)施有效的管理。
3)城鎮(zhèn)污水處理廠污泥預(yù)處理階段的集泥池、濃縮池、脫水機(jī)房、污泥泵房等排放源應(yīng)達(dá)到《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB14554)中的相關(guān)要求。
4)在城鎮(zhèn)污水處理廠位于敏感地區(qū)時(shí),應(yīng)從污水以及污泥的收集、轉(zhuǎn)輸及處理全過(guò)程著手,控制臭氣污染。構(gòu)筑物應(yīng)密閉,敏感建筑物采用微負(fù)壓設(shè)計(jì),由抽風(fēng)機(jī)抽風(fēng),并應(yīng)滿足空間的通風(fēng)要求;局部惡臭源可設(shè)吸風(fēng)口,收集到的惡臭氣體由風(fēng)機(jī)和風(fēng)管輸送至后續(xù)處理設(shè)施。污泥在城鎮(zhèn)污水處理廠預(yù)處理后應(yīng)及時(shí)密閉運(yùn)輸或連接后續(xù)處理。
五、結(jié)論及建議
① 污水處理廠中的污水泵房、沉砂池、曝氣池以及污泥處理設(shè)施是惡臭產(chǎn)生的主要來(lái)源。生物除臭是污水處理廠比較常用的除臭技術(shù)。
②污水處理廠惡臭控制技術(shù)影響因素主要是溫度、濕度、流速以及停留時(shí)間和惡臭物質(zhì)濃度等。除臭濾池的濕度、惡臭氣體的相對(duì)濕度以及氣體溫度、氣體流速等因素對(duì)除臭效果有不同程度的影響。溫度升高,濕度增大,有利于惡臭氣體有效去除。
③污水處理廠惡臭除了從技術(shù)加以控制外,還應(yīng)通過(guò)合理預(yù)測(cè)和計(jì)算,確定衛(wèi)生防護(hù)距離。在土地緊張,惡臭控制技術(shù)成熟的當(dāng)今社會(huì),300米的衛(wèi)生防護(hù)距離有待商榷,合理的衛(wèi)生防護(hù)距離應(yīng)通過(guò)合理預(yù)測(cè)計(jì)算得出。
④須采用推薦模式中的大氣環(huán)境防護(hù)距離模式以及采用消減達(dá)標(biāo)后的源強(qiáng)計(jì)算各無(wú)組織源大氣環(huán)境防護(hù)距離。
⑤為有效控制城市污水處理廠惡臭對(duì)周邊環(huán)境的影響,除了采用有效的惡臭控制進(jìn)行控制外,最佳的環(huán)境管理實(shí)踐也是非常必須的。
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