在城市污水处理厂上大气处理技术的运用

摘要:在传统的看法中,人们都只看到汽车尾气,工业排放,过度的燃料燃烧等方面所带来的大气污染,但是很少有人注意到,在城市污水厂污水处理过程中也会产生大气污染.可以指出的是,城市污水厂处理过程中所产生的大气污染是并不在少量的,也会影响到城市居民特别是居住在污水处理厂附近的居民的正常生活.所幸的是,随着污水处理过程中产生的污染在大气污染中比重的增加，越来越多的海内外学者在这个问题上进行科研探究，近年来国内外学者在城市污水处理厂的大气污染问题上有了许多最新研究成果,本文将进行简要的介绍，主要是在处理方法的种类上做重点的介绍。

关键词:城市污水;大气处理技术;污水处理

0 引言

经济的快速发展,社会的不断进步,带来的是城市规模的扩大,人口的不断增多,自然资源的利用达到了一个很大的程度,可以看到的是,自然利用的结果必然是产生更多的资源利用垃圾和环境污染,从某种程度上说,经济的发展个资源污染的产生是一个正比例的关系,而环境的污染又势必会影响经济社会的发展.在正常的社会价值观看法下,是不能以牺牲社会经济的进步来获得环境污染的改善的,因此,只能在治理和预防环境污染上加大力度,以获取经济与环境的双重发展,达到最大的经济效益.在城市众多的环境污染中,污水污染是一个不能忽视的重点,而在污水处理上所产生的大气污染,更是一个容易被人忽略并且比较重要的方面.更多的关注点应该倾向于这方面,更多的研究应该服务于这一方面,只有完善这方面的治理,整个城市大气污染的治理才有可能获得根本的改善.目前,国内外关于城市污水处理厂大气污染控制的研究大多集中在各种恶臭处理技术的开发与优化方面,对空气中的微生物污染研究较少。以下将对各种方法进行介绍。

一 城市污水处理厂大气污染处理技术研究

目前研究中,处理臭气主要有物理法、化学法和生物法三大类方法。具体有物理吸附、化学氧化、液体吸收和生物脱臭等。对空气中的微生物污染的处理,有些国家[1]在污水曝气池上用塑料薄膜覆盖,以减少含菌气溶胶的传播。

1物理除臭法

(1)水清洗法

污水处理厂产生的臭气物质如有机硫、有机胺、烯烃、硫化氢以及氨等,在水中均有一定的溶解度,可采用水清洗法处理。但是由于这些物质在水中的溶解度有限,不可能无限地增加,一旦该物质在水中达到饱和,清洗效果将会急剧下降,甚至完全失去作用,因此需要经常更换清洗水,这将导致清洗产生的废液量很大,由于清洗废液必须经过处理之后才能排放,从而加重了污水处理系统的负担。除此之外,对于一些高分子有机臭气物质来说,水清洗法的去除效果比较差。水清洗法经济性好,投资和运行成本均较低,但净化效果一般。

(2)活性炭吸附法

活性炭吸附法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。为了有效地除去多种臭气物质,通常利用各种不同性质的活性炭,在吸附塔内设置吸附酸性物质的活性炭、吸附碱性物质的活性炭和吸附中性物质的活性炭,臭气和各种活性炭接触后,即可排出吸附塔。活性炭吸附法可以去除许多臭气物质,主要是通过活性炭的吸附作用,将产生臭气的VOC等吸附在活性炭的微孔里,其中乙醛、吲哚、3-甲基吲哚等恶臭成分是通过物理吸附去除的;其他一些致臭成分则是在活性炭表面进行氧化反应而进一步吸附去除的。活性炭达到饱和后,需通过热空气、蒸汽或苛性碱浸没进行再生、洗脱或替换。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,因此常需在脱臭管道上安装除湿、除尘等装置防止活性炭受潮。Huiqi Duan等[3]运用有微生物附着的活性碳小球为填料的生物过滤器对H2S实现高效去除。

2化学除臭法

(1)化学试剂吸收法

利用臭气中的某些物质和试剂中的化学物质发生反应,从而使致臭物质得到去除。常见的吸收剂有苛性钠、次氯酸钠、硫酸、盐酸、亚硫酸钠等。利用呈碱性的苛性钠可去除臭气中硫化氢等酸性物质,利用盐酸等酸性溶液可去除臭气中的氨气等碱性物质。如南京市城北污水厂采用该方法脱除污泥脱水车间的臭气[2]。

(2)热力氧化法和催化氧化法

一般情况下,污水处理厂产生的臭气中含有大量的还原性物质,如有机硫和有机胺类等。因此,可采用氧化法来处理。氧化方法包括热力氧化法和催化氧化法。前者是将臭气与污泥厌氧消化过程中产生的沼气充分混合,在高温下燃烧,最终生成二氧化碳和水蒸气。采用该法时要注意保证燃烧的充分性,否则可能增大臭味的强度,例如,醇不完全燃烧时将转化成羧酸。催化氧化法是将臭气与沼气的混合气体通过装有催化剂的燃烧床后再燃烧的方法。与热力氧化法相比,由于催化氧化法使用了催化剂,大大降低了燃烧温度,缩短停留时间,所以设备的投资和运行费用均减少。从理论上来说,催化氧化法优于热力氧化法,但它存在催化剂中毒、堵塞等问题,而热力焚烧可回收热量,基于以上原因,目前国内外应用较多的是热力氧化法。

(3)臭氧氧化法

利用臭氧的强氧化性来分解氧化恶臭物质,从而达到除臭的目的。臭氧氧化法有气相和液相之分,由于臭氧发生的化学反应较慢,一般先通过药液清洗,去除大部分致臭物质,然后再进行臭氧氧化。臭氧是一种必须现场生成的氧化剂,它的浓度取决于恶臭物质的种类或浓度。在恶臭物质浓度很高时,臭氧就不能完全氧化这些污染物,而未使用的残余臭氧本身又成为一种空气污染物。

3生物除臭法

生物除臭法是近年来新发展起来的除臭技术,它是利用微生物的代谢作用降解臭气物质,适合去除污水处理厂产生的臭气物质。目前,在污水处理厂中应用的生物除臭法主要有3种:生物滤池法、洗涤式活性污泥法以及曝气式活性污泥法。

(1)生物过滤法

收集后的臭气通过湿润、多孔和充满活性微生物的滤层,利用微生物细胞对恶臭物质的吸附、吸收和降解功能,将恶臭物质吸附后分解成CO2、H2O、H2SO4、HNO3等简单无机物。除臭装置主要由加湿装置和生物除臭装置组成。加湿装置内设置两台水泵以自动切换的模式交替工作,不停地把抽进的臭气加湿至99%的湿度以上,提高致臭污染物从气态向滤料表层水溶液转化的扩散速率,同时防止生物滤料层被抽进的空气风干。在此过程中,致臭污染物溶解于滤料表面水膜中,被微生物吸附并分解。净化后的气体从除臭装置的顶部排出。滤料由混合肥料、聚苯乙烯胶球体、活性炭、沸石、有机物料和复合除臭微生物混合而成。该成分能满足菌体在降解致臭污染物过程中的营养需求,并中和生物氧化反应后生成的酸性和碱性次生代谢产物。适量的自来水从滤池顶部向下喷淋,保证滤料具有合适的含水量,多余的水从池底部回流至沉砂池。

(2)洗涤式活性污泥法

首先使臭气物质与含悬浮泥浆的混合液在吸收器中充分接触形成洗涤液,再将洗涤液送至反应器,通过悬浮生长的微生物的代谢活动来降解臭气物质,这种方法被称为洗涤式活性污泥法。此除臭方法还可利用污水处理厂剩余的活性污泥配置混合液,作为吸收剂处理废气,该法对脱除复合型臭气效果很好,而且能脱除很难治理的焦臭。日本研究者[4]将活性污泥脱水,在常温(20~60℃)的条件下干燥,在水中再膨润后得到的固定化污泥。这种固定化污泥可以保持各种微生物的生理活性,利用此固定化污泥去除恶臭可以提高恶臭的去除率,降低成本。洗涤式活性污泥法可去除大部分臭气物质,应用范围较广,其特点是操作条件易于控制,占地面积小,压力损失少,如果利用污水处理厂剩余的活性污泥配置混合液,还可以实现剩余活性污泥污水处理厂内部的小循环,实现循环经济,减少后面污泥处理的一些压力。

(3)曝气式活性污泥法

曝气式活性污泥法是将臭气以曝气的形式分散到活性污泥混合液中,通过悬浮生长的微生物的代谢作用来降解臭气物质。对于污水处理厂来说,采用曝气式活性污泥法除臭系统,只需在原有污水处理设施基础上增设风机和配管,将臭气引入曝气池内即可,因此该法系统简单,十分经济。目前研究中,除上述这些方法外还有土壤除臭法,土壤除臭机理主要可分为物理吸附和生物降解两类。水溶性恶臭气体被土壤中的水分吸收去除;而非溶性臭气则被土壤的有机质及矿物质物理吸附后,利用土壤中的微生物将其降解。

二 结语

目前国内城市污水处理厂应用上述方法处理城市污水处理厂中大气污染的较少,如何选择合适的处理方法和处理工艺要根据城市污水处理厂采取的处理污水的工艺、其处理的特性和该厂的实际情况来确定,所以如何进一步加强对城市污水处理厂中大气污染的研究,开发出成本较低的能够广泛应用的处理方法,应是下一步研究中的重要方面。尤其是化学法具有高效、稳定的优点,但成本往往较高。开发出成本较低的新的化学除臭方法是方向之一;而开发出高效的生物除臭法,即培育出能对多种臭气物质均具有吸收和降解功能的高效工程菌可能是今后更好的研究趋势。

参考文献：

[1]孔繁翔.环境生物学[M].北京:高等教育出版社,2000.

[2]姜应和,富立鹏,张少辉,等.城市污水处理厂臭气治理技术评析[J].市政技术,2007(2).

[3]Duan Huiqi, Koe Lawrence C C, Yan Rong, et al. Biologicaltreatment of H2S using pellet activated carbon as a carrier ofmicroorganisms in a biofilter[J]. Water Research, 2006, 40(14).

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