污水处理厂恶臭气体治理的介绍 24页

...污水处理厂恶臭气体治理介绍王公望帕克环保技术（）二零零六年三月....\n.......\n...目录一.前言2二.恶臭物质及其臭味性质3三.污水处理设施的恶臭源及其强度评价4四.恶臭气体的防治9（一）燃烧法9（二）洗涤吸收法9（三）吸附法121.活性炭吸附122.生物吸附降解13五.恶臭设施设计14（一）化学洗涤塔14（二）除臭生物滤池161.生物滤池的组成162.生物滤池设计17参考文献22....\n...一.前言随着国民经济的高速发展，人们对周围环境质量的要求也愈为关注，为控制恶臭物质对环境的影响，国家环境保护局于1993年就颁布了《中华人民国恶臭污染物质排放标准》（GB14554-93）。该标准规定了八种恶臭污染物的一次最大排放限值、复合恶臭物质的臭气浓度限值及无组织排放源的厂界浓度限制值。就污水处理厂而言，由于在废水中含有硫、氮等有臭化合物，在处理过程中都会向大气逸散出有臭化合物，对周围环境产生了恶臭污染，影响了人们的生活质量。所以在建设污水处理厂的同时，有必要设置治臭设施，以满足国家环境保护局于2002年颁布的《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中规定的要求。为了评价恶臭污染物和对恶臭污染物的防治措施，本文介绍了某些恶臭物质的敏阈值及其特性，恶臭污染物强度的评价标准，并对恶臭治理设施的设计作了较为详细的描述。....\n...二.恶臭物质及其臭味性质臭气通常是由于含硫、氮等化合物在其加热、分解、合成等工艺过程中产生出的臭气。低浓度臭气对人的主要危害是造成心理上的压力，因为这些难闻的气味会引起厌食、呼吸憋气、恶心、呕吐等现象。然而某些高浓度的臭气，如硫化氢则是剧毒的臭气，有生命危害。下表2-1所列的是废水治理设施中常见的臭气类型。表2-1恶臭物质臭阈及其特性化合物名称化学式相对分子量臭阈值ppm臭气特性氨NH317.046.8辛辣、刺激氯Cl271.00.314辛辣、窒息氯酚ClC6H4OH128.560.00018药味甲硫醚CH3-S-CH3620.0001烂洋葱臭味乙硫醇C2H5SH620.00019大蒜臭味二乙硫（乙硫醚）(C2H5)2S900.000025令人作呕气味硫化氢H2S340.00047臭鸡蛋味吲哚C8H6NH1170.0001粪臭、致呕甲胺CH3NH23121.0腐烂味、鱼腥甲硫醇CH3SH480.0021烂洋葱臭味粪臭素C9H9N1310.019粪臭、致呕二氧化硫SO264.070.009辛辣、刺激甲苯硫酚CH3-C6H4-SH1240.000062臭鼬气味、腐臭三甲胺(CH3)3N590.0004辛辣、鱼腥....\n...三.污水处理设施的恶臭源及其强度评价由于在废水中含有硫、氮等有臭化合物，所以在污水处理的流程围都可能存有散发臭气的场所。表3-1所列为常见的散发出臭气的源头。表3-1污水处理设施恶臭气体来源源点成因臭气强度检查井废水排出的臭气积累高泵站吸水井（集水井）废水、固体及浮渣和沉积物的腐化高格栅、筛网间筛除的易腐物质高沉砂池随沉砂去除的有机物高调节池浮渣、沉泥积累造成的腐化条件高旁流回水由污泥浓缩池、脱水机等设施的回流水高初沉池出流堰槽及挡板前浮渣积累产生腐化条件；溢流时紊流导致的臭气释放高/中等固定膜法（生物滤池等）生物膜因缺氧造成腐化；高的有机负荷；生物滤池填料堵塞以及紊流导致的臭气释放中等/高曝气池腐化的回流污泥；有臭气的旁通水流；高有机负荷；搅拌不良、DO不是和固体沉积低/中等二沉池池面漂浮固体停留时间长发生腐化条件低/中等污泥浓缩池出流堰槽前漂浮固体停留时间长导致腐化；溢流造成的紊流导致臭气释放高/中等贮泥池缺搅拌，形成浮渣层导致腐化中等/高污泥脱水设备泥饼形成的腐化物中等/高污泥转输设备由贮泥间将脱水污泥转输到运输设施时释放出的臭气高污泥焚烧排气燃烧温度不够，不能破坏全部有机物低堆肥设施固体堆肥时曝气不足，通风不良高根据有关文献报导，对某些污水处理厂运行过程中产生臭气检测结果如表3-2、表3-3、表3-4所列。....\n...表3-2甲污水处理厂恶臭污染物监测结果源点硫化氢(mg/m3)氨(mg/m3)甲硫醇(mg/m3)臭气浓度普通曝气池0.2220.4790.084570贮泥池30.950.3120.3476500脱水机房52.720.4750.49520000初沉池0.454.7下风向50m处0.304.1下风向100m处0.073.5下风向150m处0.052.6表3-3乙污水处理厂恶臭监测结果源点氧化沟入口氧化沟出口格栅沉淀池浓缩池格栅池厂界厂界外10m处臭气浓度760110760120011002.81.5表3-4乙污水处理厂恶臭监测结果源点污泥浓缩池污泥脱水间污泥脱水间外50m处污泥脱水间外100m处厂界外臭气浓度431736.51.5<1.5由表3-2可知，从污水处理设施散发的恶臭物质主要为硫化氢、氨、甲硫醇等。这些恶臭化合物对上呼吸道、眼有强烈的刺激作用，高浓度时能引起神经系统痉挛、瘫痪，乃至死亡，必须引起高度的重视。因此国家环境保护局于2002年颁布的《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中对污水处理厂的废气排放最高允许浓度作了如下表3-5所列的限值。表3-5厂界（防护带边缘）废气排放最高允许浓度单位：mg/m3序号污泥脱水间一级标准二级标准三级标准1氨1.01.54.02硫化氢0.030.060.323臭气浓度（无量纲）1020604甲烷（厂区最高体积浓度%）0.511....\n...注：1.位于《环境空气质量标准》（GB3095）中一类区的污水处理厂，执行一级标准。2.位于《环境空气质量标准》（GB3095）中二类区的污水处理厂，执行二级标准。3.位于《环境空气质量标准》（GB3095）中三类区的污水处理厂，执行三级标准。根据《中华人民国恶臭污染物排放标准》（GB14554-93）的规定，凡1994年6月1日起立项的新、扩、改建项目及其建成后投产的工业企业，对于无组织排放源的恶臭污染物厂界排放限值可执行表3-6二级、三级标准中相应的标准值。表3-6恶臭污染物厂界标准值序号控制项目单位一级二级三级1氨mg/m31.01.54.02三甲胺mg/m30.050.080.453硫化氢mg/m30.030.060.324甲硫醇mg/m30.0040.0070.025甲硫醚mg/m30.030.070.556二甲二硫mg/m30.030.060.427二硫化碳mg/m32.03.08.08苯乙烯mg/m33.05.0149臭气浓度mg/m3102060*臭气浓度是恶臭气体（包括异味）用无臭空气进行稀释，稀释到刚好无臭时所需的稀释倍数。....\n...日本于1972年5月开始实施《恶臭防治法》，将臭气的强度分为6个等级，见下表3-7。表3-7恶臭强度的表示方法臭气强度（级）012345表示方法无臭勉强可感觉出的气味（检测阈值）稍可感觉出的气味（认定阈值）易感觉出的气味较强的气味（强臭）强烈的气味（剧臭）臭气的强度与臭气的浓度高低之间的相对关系可由下式（3-1）表示：（3-1）式中：——臭气强度（平均值）——恶臭的质量浓度，mg/m3、——常数，见表3-8——恶臭污染物的相对分子质量表3-8、值项目氧化物硫化物氮化物乙醛丙醛乙酸丙酸硫化氢甲硫醇甲硫醚二甲二硫氨三甲胺1.011.011.771.460.951.250.7840.9851.670.9013.853.864.455.034.145.994.064.512.384.56在日本的《恶臭防治法》中列出了8种恶臭污染物的浓度与强度的关系见表3-9。....\n...表3-9恶臭污染物质量浓度与臭气强度对照表臭气强度（级）污染物质量浓度（mg/m3）氨甲硫醇硫化氢甲硫醚二甲硫醚三甲胺乙醛苯乙烯10.07580.00020.00080.00030.00130.00030.00390.139320.4550.00150.00910.00550.01260.00260.01960.92862.50.7580.00430.03040.02770.04200.01320.09821.857231.5160.00860.09110.11070.12590.05270.19643.71443.53.790.02140.30360.55360.41960.18440.9829.28647.580.06431.06262.21441.25880.52681.96418.572530.320.428612.1445.53612.5887.90219.6492.86....\n...四.恶臭气体的防治防止恶臭气体自废水处理设施中逸散至大气，可对相应的设备和构筑物采取密闭或加盖，并设集气罩通过收集系统将恶臭气导致处置或处理设施。对于恶臭物质的治理，可以通过建立燃烧、吸附、吸收等除臭装置加以去除。另外也可用大量无臭的空气进行稀释，降低其臭气强度，然后通过烟囱高空扩散排放；如臭味强度不大的，可采用屏障隔离以阻止臭气直接弥散，或在一定围释放具有芳香味的物质以掩盖恶臭物质的臭味。（一）燃烧法恶臭气体几乎都是可燃物质，在空气中都有自燃点。在焚烧炉温为800℃，停留时间为0.3秒时，废气中的恶臭成分和有害气体等可燃物质即可被分解成无臭的二氧化碳和水。（二）洗涤吸收法洗涤吸收法是利用吸收液的物理、化学特性去除废气中的恶臭成分的一种常用方法。可根据不同类别的恶臭物质选择相应的吸收剂。吸收剂可以是水、碱、酸以及各种化学氧化剂。水吸收，仅对水溶性恶臭物有效，兼有冷凝恶臭物质的效果，通常可作为一级（预）处理。碱液吸收，适用于酸性的恶臭物质。酸液吸收，适用于碱性的恶臭物质。氧化——吸收，通常使用的氧化剂有次氯酸钠、高锰酸钾、过氧化氢等氧化剂，加入至吸收液中吸收并氧化分解恶臭物质。出于安全和操作原因，在废水处理设施洗涤应用中，不宜使用氯气。当H2S在臭气中的浓度高时，也使用氢氧化钠。洗涤吸收法通过洗涤塔实施。洗涤塔的基本设计目标是为空气、水和药剂之间提供接触的机会，使恶臭物质得到氧化、吸收。洗涤塔通常为湿式逆流填料塔和横流填料塔。分别示于图4-1和图4-2。洗涤液是循环使用的。如果在洗涤液中使用不同的化学吸收剂，可以消除多种组分的恶臭物质，除臭效果将会更好。....\n...图4-1逆流洗涤塔图4-2横流洗涤塔采用化学氧化剂时与臭气（主要为H2S）的典型反应如下：H2S与次氯酸钠反应……………（4-1）（34.06）（4×74.45）………………………………（4-2）（34.06）（74.45）H2S与高锰酸钾反应（PH酸性）……（4-3）（3×34.06）（2×142.04）（PH碱性）（3×34.06）（8×142.04）……………（4-4）H2S与过氧化氢反应....\n...（PH<5）……………………………（4-5）在式（4-1）的反应中，氧化1mg硫化氢需8.74mg次氯酸钠，若硫化氢以硫化物表示，则为9.29mg。此外在式（4-1）的反应中还需消耗2.35mg氢氧化钠（碱性），以补偿反应中消耗的碱度。在实际应用中，次氯酸钠消耗量为8~10mg。在式（4-2）的反应中，每mg硫化氢所需次氯酸钠量为2.19mg。当使用高锰酸钾时，根据化学计算式（4-3）和（4-4）每氧化1mgH2S分别需2.8mg及11.1mgKMnO4。式（4-3）和式（4-4）的反应产物视当地废水的化学性质而定，包括元素硫、硫酸盐、硫代硫酸盐、连二硫酸盐以及硫化锰等。在式4-5的反应中，每氧化1mgH2S需1mgH2O2，实际需要量约为1~4mg之间。在臭气中其它气体浓度很小时，次氯酸钠洗涤塔可望去除的臭气效率见下表4-1。表4-1恶臭污染物质量浓度与臭气强度对照表气体名称预计去除率%气体名称预计去除率%硫化氢98硫醇90氨98其它可氧化物70~90二氧化硫95当在洗涤塔尾气中臭气化合物浓度超过适当水平时，可能要用多级洗涤塔。图4-3所示为三级洗涤塔除臭流程图，图中第一级为预处理阶段，用以提高PH值，从而使部分臭气（如H2S）在第二、第三级中处理以前已减少。在三级处理中，第一级发生的反应可表示如下：…………………………（4-6）为减少沉积造成的维护问题，最好使用低硬度（小于50mg/l以CaCO3计）的补充水。....\n...图4-3三级除臭过程流程图（三）吸附法吸附法除臭可分为物理吸附和生物吸附分解两种基本类型。1.活性炭吸附物理吸附通常使用活性炭作为吸附剂。由于活性炭的吸附率与被吸附物质的组分或化合物的性质有关，所以必须知道拟处理臭气的组分。为了持续地除臭，活性炭必须再生或定期更换。为延长活性炭的使用期，可采用二级处理系统，第一级为湿式洗涤塔，其后为活性炭吸附器。图4-4为活性炭吸附器示意。....\n...图4-4活性炭吸附器2.生物吸附降解在好氧条件下，硫化氢及其它可溶于液体中的恶臭化合物，可直接导入活性污泥法曝气池或并入其工艺供气系统，利用曝气池混合液中的微生物分解恶臭物质；另一种方法是将恶臭气体导入装有填料的生物滤池，恶臭气体通过滤床向上运动时，吸附和生物转化作用将同时发生。恶臭物质被湿润的表层生物膜和填料表面吸附，附着在填料介质上的微生物氧化被吸附的恶臭物质，臭气得以去除。对于生物滤池除臭效果而言，保持滤床适宜的湿度在50%~65%之间和温度在15℃~45℃围乃是其操作运行的重要环境条件。由于常规生物滤池应用于除臭设施方面还存在着一些问题，诸如怎样将含有恶臭的气体传输到滤池中去，以及如何避免未处理的恶臭物质排到大气中去。目前多以堆肥生物滤池替代常规的生物滤池，但需要较大的表面积。....\n...五.恶臭设施设计在选择和设计处理臭气的设施时，除了确定拟处理臭气的性质及其处理的气体流量外，还需确定臭气经处理后执行的排放标准，并根据当地的气象和大气的环境条件选择臭气治理设施的类型。目前对于臭气治理设施多数采用化学洗涤塔或堆肥生物滤池两种方法。（一）化学洗涤塔一般采用单级逆流式洗涤塔，其填料多数由塑料制作的鲍尔环、泰勒环……等等。表5-1显示的为化学洗涤塔典型的设计参数。表5-1化学洗涤塔典型设计参数项目单位数值填料高度m1.8~3气体在填料中的停留时间s1.3~2.0洗涤液流量2~3kgH2O/kg气流1.5~2.5补充水流量L/skg（硫化物）PH=110.075L/skg（硫化物）PH=12.50.004洗涤液PH量纲为111~12.5温度℃15~40碱用量kgNaOH/kg硫化物2~3例5-1废气流量500m3/min，其中硫化氢浓度为30ppm，温度20℃，试设计一化学洗涤塔，拟用次氯酸钠作为洗涤剂，算出其化学药剂及水的用量：解：1.求出塔的直径a.假设气体在填料的停留时间t=2.0(s)....\n...b.所需填料体积式中：——废气流量，m3/s——废气在填料中的停留时间，s——填料孔隙率。取=0.9c.洗涤塔直径设填料厚度2.4m洗涤塔直径，取D=3.15m2.求出温度为20℃，压力为1atm时，1mol气体所占的体积。应用理想气体方程式：L/mol式中：——绝对压力，atm——1mol气体占有的体积，L——气体常数，R=0.082——绝对温度，T=273+t3.根据步骤2算出每日必须处理的H2S量将30ppmH2S浓度换算成g/m3H2S浓度=42.52mg/m3每日必须处理的H2S量：....\n...4.估算出次氯酸钠的剂量根据反应式（4-1），次氯酸钠剂量为8.74mgNaOCl/mgH2S每日次氯酸钠剂量：5.求出为补偿反应中消耗的碱度而添加NaOH剂量根据反应式（4-1）为2.35mgNaOH/mgH2S每日氢氧化钠剂量：6.求出洗涤塔用水量取液气比为洗涤液流量=2.0500m3/60s=16.67L/S=60m3/h（二）除臭生物滤池1.生物滤池的组成生物滤池通常由填料、布气及配水系统所组成。（1）填料用于生物滤池的材质有堆肥、泥炭及各种合成材料。为保持堆肥或泥炭生物滤池填料的一定孔隙率，需向其中掺合诸如泡沫聚苯乙烯团粒、木屑、树皮以及瓷和塑料材料的所谓膨胀介质。典型的堆肥生物滤池做法为：堆肥与膨胀介质的体积比=1:1。此外还要投加1meqCaCO3/g填料的中和剂。作为生物滤池填料的最佳物理性质应为：PH值7~8之间；孔隙率40%~80%；有机物含量35%~55%。对于堆肥滤池而言，还必须定期向滤床添加堆肥，以补偿生物转换时造成的堆肥损失。（2）布气设施....\n...生物滤池的布气设施应具有集布气、排水作用于一体的功能，而且需要有一定的蓄水容量。通常布气系统多采用穿孔管或预制的底部排水系统。下图5-1为生物滤池构造示意图。（b）底部预制排水系统（a）穿孔管布气图5-1生物滤池构造示意图（1）配水系统配水系统是为了保持生物滤池滤床中的适当湿度而设置的，过低和过高的湿度均不利于生物的活动，前者会使滤床干枯；后者有可能导致产生厌氧条件。因为过高的湿度将会使空气流通量受到限制。滤床最佳的湿度在50%~65%之间，可由下式确定：湿度，……………………………（5-1）2.生物滤池设计表5-2为生物滤池的典型设计参数。设计时应确定臭气在滤床中的停留时间、....\n...表面负荷率以及主要组分的去除能力。表5-2生物填料滤池典型设计参数项目单位参数氧浓度氧分数/拟氧化臭气参数100湿度堆肥滤池%50~65合成介质滤池%50~65温度，最佳值℃15~35PH量纲为16~8孔隙率%30~50臭气停留时间s30~60填料厚度m1.0~1.25臭气进气浓度g/m30.01~0.5表面负荷率m3/m2h10~100容积负荷率m3/m3h10~100去除能力H2S（在堆肥滤池中）g/m3h80~130其它臭气g/m3h20~100背压，最大值mmH2O50~100根据有关文献报导，废水处理设施所排臭气在生物滤池的停留时间一般在15~40s之间；当H2S浓度在20mg/L时，表面负荷率可为120m3/m2h。组分去除率由试验决定。据介绍，臭气在生物滤池的去除能力，在临界负荷率之前基本为1:1的线性关系。如图5-1所示的关系曲线。....\n...也曾有过对堆肥滤池报导过1:1线性关系H2S的去除率其最大负荷可达130gs/m3h，超过此值，负荷再增加，其去除率基本保持在130gs/m3h的常数不变。由此可见，H2S通过堆肥滤池时很容易被除去。去除能力/（g/m3h）→质量负荷/（g/m3h）→图5-1相对于施加负荷的去除能力典型曲线例5-2废气流量3000m3/h，废气中除其它臭气外，H2S含量为50ppm，臭气温度20℃，试设计一堆肥生物滤池并求出为中和滤池中形成的酸所需缓冲化合物质的量。滤床孔隙率为40%。解：1.求出所需滤池面积按表5-2中的参数，取表面负荷率SLR=90m3/m2h滤池面积2.由表5-2取滤床厚度为1.1m....\n...3.核算空床停留时间（EBRT）(s)（＞30s可用）4.核算实际停留时间（RT）(s)5.求出温度为20℃，压力为1atm时，1mol气体所占的体积6.求出每日必须处理的H2S量a.将50ppmH2S浓度换算成g/m3H2S浓度=7110-3g/m3b.每日必须处理的H2S量H2S=3000m3/h7110-3g/m324h/d=5112g/d=5.112kg/d7.求出S2-的质量负荷（Ms），以gS2-/h计8.核算S2-的容积施加负荷（VLRm）9.求出缓冲化合物质的量a.求出每年施加的H2S质量（kg）....\n...根据步骤6中计算所得，每年施加的H2S质量H2Sa=5.112365=1865.88ab.求出所需缓冲化合物的质量假设选用Ca(OH)2作为缓冲剂34.0674.08按以上反应式，每kgH2S约需2.17kgCa(OH)2，若堆肥生物滤池使用期限为2年，则8100kg的Ca(OH)2的当量需投入滤床，一般需投加1.25~1.5倍。缓冲剂是与堆肥和膨胀介质掺合在一起加入的。....\n...参考文献1.郭静、梁娟等：“污水处理厂恶臭污染物状况分析与评价”中国给水排水2002No.22.《中华人民国恶臭污染物排放标准》（GB14554-93）3.《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）4.天齐主编：“石油化工环境保护手册”烃加工出版19905.泰裕珩等译：“废水工程处理与回用”[美]梅特卡夫和埃迪公司第四版化学工业2004....