吳慶雄 孫傳志 林靜 鄭淞
（?？谑邪咨抽T污水處理廠）

　　摘　要：近年來，城市污水處理設(shè)施的脫臭日益引起人們的關(guān)注。本文通過對(duì)日本常用除臭工藝以及相關(guān)臭氣成分、物質(zhì)濃度等經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的簡(jiǎn)要描述，介紹了日本臭氣處理技術(shù)的研究應(yīng)用情況。
　　關(guān)鍵詞：日本污水處理設(shè)施 臭氣處理技術(shù) 簡(jiǎn)介

前言

　　長(zhǎng)期以來，由于資金、認(rèn)識(shí)等方面的限制，我國(guó)污水處理廠及其相關(guān)設(shè)施的建設(shè)極少考慮臭氣的處理問題。但隨著近年公眾環(huán)保意識(shí)的逐步提高以及城市的飛速發(fā)展，有關(guān)污水處理設(shè)施臭氣影響市民生活質(zhì)量和健康的投訴案例屢見報(bào)端，呈上升的趨勢(shì)。在凈化保護(hù)水環(huán)境的同時(shí)，如何處理好臭氣已成為我們廣大環(huán)境保護(hù)工作者當(dāng)前急需解決的課題之一。在這方面，許多發(fā)達(dá)國(guó)家走在我們的前面。本文借此機(jī)會(huì)就日本的脫臭技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹，供同行交流。

1　污水處理設(shè)施臭氣物質(zhì)成分及其衡量指標(biāo)

　　根據(jù)日本惡臭防止法的說明，特定的惡臭物質(zhì)有22種之多。但源于城市污水處理設(shè)施的臭氣，與污水的來源有關(guān)，主要以H₂S、CH₃SH、(CH₃) ₂S、(CH₃) ₂S₂、NH₃、(CH₃) ₃N等六種物質(zhì)為主。在實(shí)際應(yīng)用中，除臭設(shè)備的設(shè)計(jì)常以H₂S等前5種成分為考慮對(duì)象，(CH₃) ₃N則忽略不計(jì)。
　　對(duì)于臭氣物質(zhì)，日本常用的發(fā)臭程度衡量指標(biāo)主要有：
　?。?）臭氣物質(zhì)濃度：?jiǎn)挝籶pm
　?。?）臭氣濃度：將臭氣稀釋至無臭感覺時(shí)的稀釋倍數(shù)
　　（3）臭氣指數(shù)：10乘以臭氣濃度的對(duì)數(shù)，即10×Log（臭氣濃度）
　?。?）六級(jí)臭氣強(qiáng)度評(píng)價(jià)法：

0級(jí)

無臭

3級(jí)

臭味明顯

1級(jí)

微有臭氣感覺（儀器檢知）

4級(jí)

臭氣較強(qiáng)

2級(jí)

略有臭味的感覺（嗅覺感知）

5級(jí)

強(qiáng)烈惡臭

　　2.5、3.5級(jí)：為防止臭氣擴(kuò)散影響周圍環(huán)境，日本惡臭防止法對(duì)污水處理設(shè)施與周邊外界交界處惡臭成分的物質(zhì)濃度允許值，依據(jù)地域的社會(huì)、自然條件做出了詳細(xì)規(guī)定，其相應(yīng)的臭氣強(qiáng)度上、下限分別為2.5和3.5。
　　相對(duì)于前3種衡量指標(biāo)，六級(jí)臭氣強(qiáng)度評(píng)價(jià)法簡(jiǎn)潔明了，易于公眾接受和理解，常用于代替物質(zhì)濃度來表示臭氣的程度。上述各臭氣程度衡量指標(biāo)間的相互對(duì)應(yīng)關(guān)系，如表1、2所示：

表1 六級(jí)臭氣強(qiáng)度和惡臭物質(zhì)濃度(ppm)的關(guān)系

強(qiáng)度

名稱

物質(zhì)濃度

1

2

2.5

3

3.5

4

5

NH₃

0.1

0.6

1

2

5

10

40

CH₃SH

0.0001

0.0007

0.002

0.004

0.01

0.03

0.2

H₂S

0.0005

0.006

0.02

0.06

0.2

0.7

8

(CH₃) ₂S

0.0001

0.002

0.01

0.05

0.2

0.8

2

(CH₃) ₂S₂

0.0003

0.003

0.009

0.03

0.1

0.3

3

(CH₃) ₃N

0.0001

0.001

0.005

0.02

0.07

0.2

3

表2 臭氣強(qiáng)度和臭氣指數(shù)、臭氣濃度的關(guān)系

臭氣強(qiáng)度

臭氣指數(shù)

臭氣濃度

2.5

10-15

10-32

3.0

12-18

15-63

3.5

14-21

25-126

2　污水處理設(shè)施臭氣主要成分的物質(zhì)濃度

　　地域不同，水質(zhì)各異。產(chǎn)生臭氣的物質(zhì)和濃度隨著季節(jié)的更替，各廠處理工藝、工段（設(shè)施設(shè)備）的不同而變化。設(shè)計(jì)臭氣處理設(shè)施，首先需要了解臭氣的主要成分及其濃度。事實(shí)上，對(duì)于新建的污水處理設(shè)施，實(shí)測(cè)的臭氣數(shù)據(jù)往往較難得到。日本下水道事業(yè)團(tuán)技術(shù)開發(fā)部在統(tǒng)計(jì)匯總該國(guó)污水處理廠運(yùn)行情況的基礎(chǔ)上，提出標(biāo)準(zhǔn)活性污泥法污水處理廠臭氣物質(zhì)及其濃度（物質(zhì)濃度、臭氣濃度）的參考數(shù)據(jù)，如表3所示：

表3

臭氣成分

物質(zhì)濃度ppm（污水處理部）

物質(zhì)濃度ppm（污泥處理部）

H₂S

0.6

30

CH₃SH

0.07

3

(CH₃) ₂S

0.04

0.4

(CH₃) ₂S₂

0.005

0.4

NH₃

0.4

2

綜合臭氣濃度

1,000

100,000

3　臭氣處理工藝簡(jiǎn)介

　　設(shè)計(jì)臭氣處理工藝設(shè)施，首先應(yīng)采取必要措施盡量避免臭氣的擴(kuò)散和稀釋，以最大限度地減少脫臭風(fēng)量負(fù)荷。在此，本文不做描述。
　　（1）藥液洗脫法
　　利用臭氣成分與化學(xué)藥液的主要成分間發(fā)生不可逆的化學(xué)反應(yīng)生成新的無臭物質(zhì)以達(dá)到脫臭的目的。臭氣成分不同，其對(duì)應(yīng)的化學(xué)藥劑也各異；本法常配活性炭吸附塔于其后。

化學(xué)藥劑

去除的臭氣物質(zhì)

酸液（鹽酸、硫酸等）

NH₃及胺類

堿液（氫氧化鈉等）

H₂S及低級(jí)脂肪酸類

氧化劑溶液（NaCl₂O、H₂O₂、O₃、K₂MnO₄、K₂CrO₄）

H₂S、 CH₃SH和醛類物質(zhì)

水

NH₃及胺類易水解性物質(zhì)

（2）土壤脫臭法
　　利用土壤中生存的微生物在臭氣通過土壤時(shí)將其成分氧化分解，達(dá)到除臭目的。該法在脫臭過程中應(yīng)用了微生物，故也稱為生物脫臭方式的一種。

　　　　

　　土壤脫臭法在處理高濃度或濃度變化較大的臭氣方面，不太充分。此外占地較大（1m³／分的處理風(fēng)量需要3～5m²土地），一般適用于臭氣濃度低以及土地充裕的地方。
　　為保證土壤脫臭法的脫臭性能，要時(shí)常注意土壤床的壓力變化。
　　當(dāng)壓力損失上升時(shí)，需松動(dòng)土層或更替過濾砂層，同時(shí)加強(qiáng)出草、澆水等日常管理。一般而言，土壤脫臭法的建設(shè)費(fèi)用比其他方式要低，但維護(hù)管理工作量較大。在常年積雪和土壤容易凍結(jié)的地方采用要慎重考慮。
　　吸附法這是一種以活性碳為原料，利用活性炭的吸附功能對(duì)臭氣進(jìn)行處理的除臭方式。鑒于它脫臭效果良好，維護(hù)維護(hù)容易而被廣泛應(yīng)用；雖然建設(shè)費(fèi)用較高，但對(duì)于小型處理裝置來說，本法比藥液洗脫法相對(duì)還便宜一些。
　　由于活性炭的吸附能力極易受臭氣中的潮氣、灰塵等雜物的影響而下降，為防止活性炭受潮，常需在脫臭管道上安裝除濕、除塵裝置，如在脫臭吸附塔的前面以及抽風(fēng)扇等處設(shè)置加熱器等。
　　4）填充塔式生物脫臭法
　　所謂生物脫臭，即利用好氧微生物的新陳代謝作用，將臭氣成分氧化分解而實(shí)現(xiàn)脫臭的目的。近年來，隨著性能優(yōu)良的固定化填料單體的開發(fā)，填充塔的高效性和結(jié)構(gòu)的緊湊性等優(yōu)點(diǎn)得到充分體現(xiàn)，逐漸成為生物脫臭裝置的主流。與普通物理化學(xué)脫臭方式相比，它具有管理維護(hù)容易、運(yùn)行費(fèi)用低、脫臭效果好的優(yōu)點(diǎn)。該法對(duì)污水處理過程產(chǎn)生的富有N、S成分臭氣的處理效果優(yōu)良，同時(shí)對(duì)臭氣濃度變化幅度大、以及吸附藥液洗脫法難處理的高濃度臭氣均具有很強(qiáng)的適應(yīng)性。
　　鑒于以上優(yōu)點(diǎn)，在應(yīng)用中常將它與活性炭脫臭結(jié)合使用，利用它高效的前處理，降低活性炭再生、更換頻率，從而減少運(yùn)行費(fèi)用。
　?。?）其他
　?、?活性污泥脫臭法（曝氣氧化法）：將臭氣與供氧的空氣一同送往曝氣池，利用池中的活性污泥吸附分解臭氣成分，達(dá)脫臭目的。本法設(shè)備投資、維護(hù)管理費(fèi)較少，但需注意鼓風(fēng)機(jī)與配管等的防塵和腐蝕保護(hù)，另外活性污泥特有的氣味也應(yīng)事先考慮到。
　?、?樹脂離子交換法、臭氧氧化法：尚在實(shí)驗(yàn)探討階段，其除臭效果和相關(guān)因素未有全面評(píng)價(jià)，應(yīng)用時(shí)需充分論證。
　?、?直接燃燒法、輔助燃燒法：確有脫臭功效。但污水處理設(shè)施所發(fā)生的臭氣濃度一般不太高且氣量很大，相對(duì)而言建設(shè)投資和運(yùn)行管理費(fèi)用都很高，采用時(shí)要謹(jǐn)慎考慮。

4　四種常用脫臭工藝比較

　　四種常用脫臭工藝比較見下頁(yè)表4。

5　脫臭工藝應(yīng)用建議

　　除臭設(shè)施的設(shè)計(jì)，應(yīng)根據(jù)污水（泥）處理流程，針對(duì)臭氣濃度高低、風(fēng)量大小等參數(shù)的不同而區(qū)別考慮：

臭氣源

脫臭工藝

沉砂池、初沉池

活性碳吸附／土壤脫臭／活性污泥法脫臭^1＃

反應(yīng)池

活性炭吸附（必要時(shí)）

二沉池

原則上不需脫臭

污泥濃縮、存儲(chǔ)、脫水系統(tǒng)

填充塔式生物脫臭法＋活性炭吸附

污泥焚燒、熔融系統(tǒng)

燃燒脫臭或填充塔式生物脫臭法＋活性炭吸附^2＃

污泥堆肥系統(tǒng)

水洗法或化學(xué)藥液洗脫法或填充塔式生物脫臭＋活性炭吸附

　　注：1^＃：當(dāng)臭氣的濃度高于表三所列數(shù)值時(shí)，可設(shè)置填充式生物脫臭塔作為前處理。
　　　　2^＃：采用污泥焚燒爐對(duì)臭氣進(jìn)行燃燒處理，需考慮焚燒爐不運(yùn)行時(shí)的處理對(duì)策。
　　另外，對(duì)于小規(guī)模的污水處理廠，水泥區(qū)的臭氣也可統(tǒng)一采用填充式生物脫臭塔＋活性炭吸附法或視其臭氣量的多少單獨(dú)應(yīng)用活性炭吸附法進(jìn)行處理。

表4 四種常用脫臭工藝比較表

脫臭法

藥液洗脫+活性碳吸附

活性碳吸附

土壤脫臭

填充塔式生物脫臭+活性碳吸附

概要

利用酸、堿、鹽等化學(xué)物質(zhì)的氧化、中和反應(yīng)將臭氣成分分解去除。
未分解的臭氣及藥品的氣味由后段的活性炭吸附塔除去。

利用添加了化學(xué)藥品的活性炭的物理吸附及其中的化學(xué)反應(yīng)將臭氣成分去除。

利用土壤的吸附作用將臭氣成分吸著，土壤中的微生物進(jìn)一步將其分解。

利用填充層內(nèi)附著生長(zhǎng)的微生物分解臭氣。
未被去除的臭氣用活性炭進(jìn)一步處理。

脫臭性能
低濃度臭氣
高濃度臭氣

◎
◎
臭氣濃度越高除臭效果越明顯。

◎
△
對(duì)低濃度臭氣處理效果好。
對(duì)于高濃度臭氣則需要頻繁更換活性炭。

◎
×
不用于高濃度臭氣處理。
微生物易受溫度、水分等環(huán)境因素的影響。

◎
◎
對(duì)高濃度臭氣的處理性能優(yōu)越。
后段吸附塔出口的臭氣強(qiáng)度可達(dá)2.0以下。

需要空間
(活性炭法所需空間為1)

○
1.2--1.5

◎
1
用地面積最少

×
4～6
室外需有寬闊的空地

○
1.2～1.5
與藥液洗脫法一樣

維護(hù)管理
低濃度臭氣
高濃度臭氣

△
△
各種風(fēng)機(jī)、控制設(shè)備繁多，維護(hù)繁雜。需要定期（2-4周/次）補(bǔ)充藥品。
廢液也需處理

◎
△
管理容易，對(duì)于低濃度臭氣，約半年-1年要更換一次活性炭。

○
△
需定時(shí)剪草、灑水；當(dāng)壓力損失增大時(shí)要松動(dòng)土壤；如吸附層酸化則調(diào)整PH值。

◎
◎
對(duì)于高濃度臭氣，需每年更換一次活性炭。

運(yùn)行費(fèi)用
低濃度臭氣
高濃度臭氣

△
○
臭氣中的CO對(duì)堿的消耗量大。處理高濃度臭氣相對(duì)有利。

○
×
吸附劑價(jià)格高。
若處理高濃度臭氣則費(fèi)用更高。

◎
×
如不考慮人工費(fèi)則運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用最少。

◎
◎
填充層一般不需更換，活性碳的壽命較長(zhǎng)。

建設(shè)費(fèi)

△

◎

◎ 如不考慮用地費(fèi)則最便宜

○ 比藥液洗脫+活性碳吸附法便宜

應(yīng)用

◎ 特別是處理污泥臭氣。

◎ 多用于低濃度臭氣處理。

○

○ 近年來呈快速上升趨勢(shì)。