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浅析土壤除臭法在福星污水处理厂的应用
巫 华(苏州市水务局)
【摘 要】：本文主要讲解了恶臭气体对人体的危害以及一般恶臭气体的处理方法，分析了污水处理厂恶臭气体的产生来源，重点阐述了福星污水处理厂采用生物土壤法除臭的原理和技术特点。
【关键词】：除臭技术 土壤除臭法 污水厂 技术应用
福星污水处理厂地理位置处于苏州市区西南角，东靠西环南路，南靠宝带西路，属苏州市区水环境综合治理一期工程的子项目。规划服务面积46.4km2，规划服务人口（2010年）25.4万人。福星污水处理厂一期工程2002年12月31日建成投产，现具备日处理能力8万m3，总投资1.55亿元。处理工艺采用交替式生化处理，经处理后的出厂水排入京杭大运河。
随着经济的发展和社会的进步，人们的环境保护意识大大提高，对大气质量提出了更高的要求，恶臭作为一种环境污染已成为世界七大公害之一。这几年，苏州市城市建设快速发展，周边地区不断开发，污水处理厂的位置已逐步被住宅区逼近,厂区产生的臭气已经影响到附近的居民，因此污水处理厂除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。
1、恶臭气体危害和致臭原因分析
1-1恶臭气体危害
恶臭物质是指一切刺激嗅觉器官引起人们不愉快及损坏生活环境及人体艰苦的气体物质。
恶臭源有工业源和生活源。主要集中在生产过程中，对劳动者身体健康危害极大。呼吸系统、循环系统、消化系统、内分泌系统、神经系统、精神状况等方面都受其影响。人们长期在恶臭严重的环境中劳动会丧失嗅觉，大脑皮层调节功能失调，使人厌食、恶心、烦躁不安，思想不集中，效率低，判断力、记忆力下降。因此，污水处理厂开展除臭工作有着现实的意义。
1-2致臭原因分析
福星污水处理厂一期接纳的污水以生活污水为主，厂内采用的是UNITANKE工艺，（工艺流程见图1）。污水处理厂的恶臭物质主要是含硫、含氮的小分子有机化合物，如硫醇、有机胺等，多数的含硫、含氮有机物在厌氧降解过程中均会产生一定量的致臭物质。
图1 污水处理厂臭味主要来源：
（1）待处理的污水中含有易挥发的异臭味的化合物，经过设备的搅动、翻转等机械运动，使得这些化合物挥发出来，产生臭味；
（2）污水在输送、储存等过程中因微生物的作用，释放出臭味；
（3）污水在处理过程中，因工艺条件和要求造成臭味的产生。例如，在格栅除污机运行过程中，氧气可与污水中的化合物生成有臭味的产物；又如，在进水泵房过程中，污水中的硫在微生物的作用下，生成硫化氢、硫醇和硫醚等化合物。
2、除臭工艺选择
2-1常见除臭方法
目前，除臭的方法有物理法、化学法、生物法、植物液喷雾法等。从除臭系统的集气系统看，可分为密闭抽吸集中处理和分散处理两大类。
密闭抽吸集中处理是将臭气密闭在某一空间内，通过风机将臭气抽出，通过臭气处理装置净化后排放。常用的净化方法包括气洗法、吸附法、生物土壤法、直接燃烧法、催化氧化法、中和法、氯氧化法等。
分散处理是在臭气产生源头喷洒除臭药液，对臭气进行治理。分散喷洒除臭药液方法所使用的药液一般包括掩蔽剂、生物菌种、植物提取液等。
3-2污水厂除臭方法
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、生物除臭法、土壤除臭法等。
（1）药液洗脱法 利用臭气成分与化学药液的主要成分间发生不可逆的化学反应生成新的无臭物质以达到脱臭的目的。臭气成分不同，其对应的化学药剂也各异；本法常配活性炭吸附塔于其后。
（2）土壤除臭法
利用土壤中生存的微生物在臭气通过土壤时将其成分氧化分解，达到除臭目的。该法在除臭过程中应用了微生物，故也称为生物除臭方式的一种。
（3）吸附法
这是一种以活性碳为原料，利用活性炭的吸附功能对臭气进行处理的除臭方式。鉴于它脱臭效果良好，维护容易而被广泛应用；虽然建设费用较高，但对于小型处理装置来说，本法比药液洗脱法相对便宜一些。
由于活性炭的吸附能力极易受臭气中的潮气、灰尘等杂物的影响而下降，为防止活性炭受潮，常需在脱臭管道上安装除湿、除尘装置，如在脱臭吸附塔的前面以及抽风扇等处设置加热器等。
（4）填充塔式生物除臭法
所谓生物除臭，即利用好氧微生物的新陈代谢作用，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。近年来，随着性能优良的固定化填料单体的开发，填充塔的高效性和结构的紧凑性等优点得到充分体现，逐渐成为生物除臭装置的主流。与普通物理化学脱臭方式相比，它具有管理维护容易、运行费用低、脱臭效果好的优点。该法对污水处理过程产生的富有N、S成分臭气的处理效果优良，同时对臭气浓度变化幅度大、以及吸附药液洗脱法难处理的高浓度臭气均具有很强的适应性。
当采用排风换气除臭时，应用比较多的有生物除臭技术。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。在应用中常将它与活性炭脱臭结合使用，利用它高效的前处理，降低活性炭再生、更换频率，从而减少运行费用。
（5）其他
① 活性污泥除臭法（曝气氧化法）：将臭气与供氧的空气一同送往曝气池，利用池中的活性污泥吸附分解臭气成分，达到脱臭目的。本法设备投资、维护管理费较少，但需注意鼓风机与配管等的防尘和腐蚀保护，另外活性污泥特有的气味也应事先考虑到。
② 树脂离子交换法、臭氧氧化法：尚在实验探讨阶段，其除臭效果和相关因素未有全面评价，应用时需充分论证。
③ 直接燃烧法、辅助燃烧法：确有脱臭功效。但污水处理设施所发生的臭气浓度一般不太高且气量很大，相对而言建设投资和运行管理费用都很高，在国内很少使用。
3、福星污水处理厂土壤除臭工艺特点介绍
通过仔细研究和比选，结合福星污水处理厂实际情况，最终选择了土壤除臭法作为该厂工艺。
3-1土壤除臭原理
臭气源产生的臭气经密闭设施，由收集系统有序收集后经鼓风机进入到布气管系统，然后进入经特殊技术一次性配制的活性土壤过滤层进行除臭处理。当臭气接触含有大量微生物的透气土壤介质时，将被微生物完全氧化并转化为CO2(二氧化碳)和水份和微生物细胞生物质，从而达到除臭的目的。
3-2土壤除臭系统
福星污水处理厂除臭控制系统由三个不可分割的部分组成即:（1）臭气源扩散限制系统和臭气源收集系统
（2）恶臭生物过滤处理系统
（3）（恶臭气体）布气系统
3-2-1臭气源扩散限制系统和臭气源收集系统
对任何一个高效的臭气源控制系统，关键要素是臭气源扩散限制系统和臭气源收集系统合理设计。因为这一系统决定了臭气源控制系统的大小，也防止了恶臭气体在用臭气源控制设备处理前就逸出。福星污水处理厂在臭气源扩散限制系统和臭气源收集系统设计时充分考虑到以下因素：
（1）操作和维护简便。为了每天的察看和日常维护，对一些系统的关键部件，必须留有入口以供操作工人检查其工作状况。
（2）费用最小化。在彻底控制恶臭的情况下，设计一个恶臭气流量最小的系统，以确保除臭设备的费用最小。
（3）耐久性。设计采用防腐材料和耐久材料。
（4）新建筑与原建筑的和谐性。新建筑应该与原建筑具有一致性，以维持各构筑物间的美学和谐性。
（5）结构一体化。设计应该考虑结构问题，如果需要额外的结构支撑的话，在原效果设计上应该按照结构要求加以补充和修改。
3-2-2恶臭生物过滤处理系统
该系统是福星污水处理厂土壤除臭系统的关键，该系统主要由生物过滤处理器组成。福星污水处理厂采用生物土壤介质去除污水处理过程中从各设施收集的臭气。生物土壤介质是由本地土壤调配成的混合物，它可用作为永久性的基质。这种稳定的、主要是无机性的介质不会随时间而降解，也不要求添加水以外的物质。生物土壤介质指标控制：
（1）温度。生物过滤器的最优性能发生在50华氏摄氏度和120华氏摄氏度之间，在这个温度范围内，微生物的活性最高。
（2）PH。福星污水处理厂的土壤介质的pH控制在6.0至8.0之间，因为臭气源以酸性成分为主，导致生物滤体中常常会产生含硫酸和含氮酸，将土壤滤体介质pH控制在6.0至8.0之间有极好的pH缓冲能力，从而避免了酸性条件的产生。
（3）介质营养要求。产生生物过滤作用的微生物要求有各种各样的营养物质以维持生存。进气和其含有的化合物提供了所需的大部分的营养物质。而土壤滤体介质富含矿物质，它们会随着时间的迁移而缓慢的释放，从而满足微生物维持其活性的要求，也就是说这些矿物质为微生物提供了个长期的补充性的食物来源。因此，福星污水处理厂采用的这种生物滤体介质不要求额外的营养输入。
（4）介质水分含量。该工艺的关键之处在于维持合适的水分以便于微生物存活。在微生物种群中，绝大部分均存在于滤体介质颗粒表面的薄层水膜中。因此，为了使微生物种群达到最优的生长环境从而提高臭气去除性能，介质必须是润湿的。福星污水处理厂采用的土壤滤体介质是砂质土壤，其可以保持存有恰当的水分，满足微生物种群达到最优的生长环境。
3-2-3布气系统
福星污水处理厂恶臭气体分布系统是一个工程化的管道系统，它由HDPE管道和其管道配件组成。所有的 HDPE管道和其管道配件都加入了不少于2%碳黑（它们均匀分散在树脂原料中）以防止因为紫外光的降解、酸性物质腐蚀等而老化。
4、结论
福星污水处理厂在使用了生物土壤除臭装置以后，厂区空气环境大大改善。通过监测，硫化氢、氨去除率大于90%，生物土壤过滤器排气口的D.R.T恶臭强度小于25，空间除臭效率达到60%—90。
