污水处理过程中产生的恶臭气体物质组成主要有碳、氢和硫元素[1],且主要由氨气,硫化氢,硫醇,VFAs,VOCs等组成。根据有关资料介绍,从成分看氨的浓度,其次是硫化氢,而硫化氢是产生恶臭气味的主要物质之一。污水处理过程中产生的大量恶臭气体,不仅将影响污水处理厂员工的身体健康及工作环境,还会给周围的投资环境和居民的日常生活带来严重的危害恶臭物质对人体呼吸、消化、心血管、内分泌及神经系统都会造成不同程度的毒害,使人体产生畸变、癌变[2]等现象。因此,在设计过程中为污水厂及泵站配置适当的除臭工艺系统将势在必行。
1 除臭工艺的种类
1.1 生物氧化技术
生物氧化技术采用生物方法除臭,终产物为CO2,H2O,不会产生二次污染。按过滤形式可具体分为四类:生物滤池、生物过滤器(土壤法、堆肥法、泥炭法)、填充塔型脱臭器(吸收型、吸附型)、生物洗涤器(曝气式、生物洗涤式)。生物氧化技术常用的形式为生物滤池。生物滤池法是把收集的臭气先经过加湿处理,再通过长满微生物的、湿润多孔的生物滤层,臭气物质被填料吸收,然后被微生物分解成二氧化碳和其他无机物,从而达到除臭的目的。生物滤池法[3]工艺流程为:臭气收集→风管输送→抽风机→预洗池加湿→生物滤池→排气。生物氧化除臭的能力取决于填料中的水分以及在滤池停留时间内臭气的相对湿度。因此生物氧化技术除臭要保证滤池中湿度恒定,需要将水量调节到水分吸收速度等于干燥速度平衡的状态。
1.2 天然植物液除臭技术
天然植物液除臭技术的基本原理是将一些特殊的天然植物提取液作为去除异味的工作液,配以先进的喷洒技术或喷雾技术,雾化分子均匀地分散在空气中,吸附空气中的异味分子,并发生分解、聚合、取代、置换等化学反应,促使异味分子改变原有的分子结构,使之失去臭味。反应的后产物为无害的分子,如水、氧、氮等。在不同场合,不同的臭味源会产生不同的异味分子。因此,要选用有针对性的、不同的天然植物提取液达到除臭的目的。
1.3 活性氧化技术
活性氧化技术利用高频高压静电的特殊脉冲放电方式(活性氧发射管每秒发射上千亿个高能离子),产生高密度的高能活性氧(介于氧分子和臭氧之间的一种过渡态氧)除臭。高频高压静电的特殊脉冲放电在常温下进行,因此也称为“低温燃烧”过程,产生O2,O2-,O2+,·OH,·HO2,·O,O等氧簇聚集体,具有极强的氧化能力。活性氧去除前述污染物的主要途径有两种:1)在高能活性氧的瞬时高能量作用下,迅速与臭气分子碰撞,激活有机分子,打开某些有害气体分子化学键,使其直接分解成单质原子或无害分子;2)利用高能活性氧激活空气中的氧分子产生二次活性氧,与有机物发生链式反应,并利用自身反应产生的能量维持氧化反应,进一步氧化有机物质,分解成无害产物,从而在极短时间内达到很高的除臭效率。
1.4 高能离子净化技术
高能离子净化技术基于电场离子化原理,在电场作用下,离子发生器产生大量的α粒子,α粒子与空气中的氧分子进行碰撞而形成正、负氧离子。正氧离子具有很强的氧化性,能在极短的时间内氧化、分解甲硫醇、氨、硫化氢等污染因子,终生成二氧化碳和水等稳定无害的小分子。同时,氧离子能破坏空气中细菌的生存环境,降低室内细菌浓度,带电离子可以吸附大于自身重量几十倍的悬浮颗粒,靠自重沉降下来,从而清除空中悬浮胶体,达到净化空气的目的。
2 几种除臭工艺比较
实践表明,生物氧化技术、天然植物液除臭技术、活性氧化技术、高能离子空气净化技术四种除臭工艺除臭效果均较好,均能达到环评要求的排放指标。除高能离子净化技术除臭在国内工程实例报道较少外,其余几种均有工程实践,如采用A/O(缺氧/好氧)生物工艺的武汉市汉西污水处理厂,用生物氧化技术中的土壤法除臭;采用CAST工艺的大连滩污水处理厂,用活性氧技术除臭;采用A2/O工艺的桐乡市城市污水处理厂,用天然植物液技术除臭。此外高能离子净化技术除臭在法国、英国、苏格兰、瑞典等国均有很多应用实例,2007年重庆巫山污水处理厂采用了高能离子除臭技术。综合比较四种除臭工艺优缺点见表1。桐乡市城市污水厂综合分析以上四种除臭工艺的优缺点,认为天然植物液技术基建投资小,操作简单,除臭效果好,运行灵活。随着药液国产化,污染源加盖处理,缺点可以克服。因此桐乡市城市污水处理厂除臭工艺选择天然植物液技术。
