1 前言
惡臭廣泛地產(chǎn)生于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn),市政污水,污泥處理以及垃圾處置過程。惡臭公害有損于周圍環(huán)境。某些惡臭氣體被歸類為有毒污染物,其排放受到有關(guān)空氣污染法規(guī)的約束。該類有毒氣體不在本文的討論范圍內(nèi)。本文著重討論市政污水,污泥處理以及垃圾處置過程產(chǎn)生的令人討厭的臭味,能使人們的心理,感官造成不愉快的氣體?!吨腥A人民共和國國家標準-惡臭污染排放標準》GB14554-93定義惡臭為:一切刺激嗅覺器官引起人們不愉快及損壞生活環(huán)境的氣體物質(zhì)。為了保護和提高各類處理現(xiàn)場及周圍環(huán)境衛(wèi)生質(zhì)量,減少對空氣造成二次污染,對惡臭進行有效的控制已勢在必行。
2 惡臭的來源和氣體種類
●惡臭氣體的來源:市政污水,污泥處理及垃圾處置設(shè)施等是惡臭氣體的重要來源。隨著市區(qū)的不斷向外擴大,以往建在遠離市區(qū)的處理設(shè)施已經(jīng)越來越接近新市區(qū),接近人們工作及生活場所,深受惡臭困擾的人們也越來越多。
●氣體的種類:不同的處理設(shè)施及過程會產(chǎn)生各種不同的惡臭氣體。污水處理廠的進水提升泵房產(chǎn)生的主要臭氣為硫化氫,初沉池污泥厭氧消化過程中產(chǎn)生的臭氣以硫化氫及其它含硫氣體為主,污泥鹼化穩(wěn)定過程中會產(chǎn)生氨氣和其它易揮發(fā)物質(zhì)。垃圾堆肥過程中會產(chǎn)生氨氣、胺、含硫化合物、脂肪酸、芳香族和二甲基硫等臭氣。好氧消化及污泥風干過程可能產(chǎn)生很少量的硫化氫,但主要有硫醇和二甲基硫氣體產(chǎn)生。
3 惡臭控制技術(shù)
3.1國內(nèi)外惡臭控制發(fā)展概況
為了貫徹《中華人民共和國大氣污染防治法》,我國在1994年1月15日由國家環(huán)保局批準實施了控制惡臭污染物的《惡臭污染物排放標準》GB14554-93,對惡臭污染物及臭氣的排放濃度等做出了相關(guān)規(guī)定。在一些發(fā)達國家,如美國和加拿大,針對惡臭的法規(guī)大多屬公害法類的州或省級,以及地方法規(guī),而沒有聯(lián)邦一級的統(tǒng)一法規(guī)。在實施方面也是本著因地制宜的原則,選用最適合于本地區(qū)和本現(xiàn)場的具體情況的控制方案和技術(shù)設(shè)備。目前我國從事惡臭控制的專業(yè)單位不多,尚不俱備從項目整體規(guī)劃,工程設(shè)計,設(shè)備制造,系統(tǒng)集成和運行管理的綜合能力。即使在一些發(fā)達國家,針對污水,污泥處理和垃圾處置過程中的惡臭管理和控制技術(shù)比起其它處理技術(shù)本身也是一個較新的領(lǐng)域。早期發(fā)展的技術(shù)主要是借鑒化工單元操作技術(shù),如吸收、吸附、氧化、燃燒等方法,這些技術(shù)已經(jīng)非常成熟,可靠和有效,且俱備完善的設(shè)計標準,制造工藝,工程實施和運行管理經(jīng)驗。因此,單元操作仍然是處理方法的主流。
3.2 消除惡臭的幾種方法
針對我國目前的情況,筆者認為濕式吸收氧化法和生物過濾法兩種技術(shù)是發(fā)展和應(yīng)用的方向,以下將著重介紹。
(1)濕式吸收氧化法
濕式吸收氧化法是一種被廣泛應(yīng)用于惡臭控制,非常成熟、穩(wěn)定,有效的工藝方法。該工藝最適合于處理大氣量,高濃度的惡臭氣流,如污泥穩(wěn)定、干化處理和焚燒過程所產(chǎn)生的惡臭等。常用的設(shè)備有三種塔:填料塔、噴霧塔和文丘里洗滌塔。它們的設(shè)計宗旨就是最大限度地增加液-氣接觸,增進傳質(zhì)速率,從而達到較高處理率。在該處理工藝中,惡臭氣體首先被化學(xué)溶液吸收,然后被氧化,處理效果取決于惡臭氣體在化學(xué)溶液中的溶解度。當惡臭氣流中同時含有氨氣,硫化氫和其它含硫氣體時,通常需采用多級吸收系統(tǒng),第一級用水或硫酸溶液吸收除去氨氣,然后用氫氧化鈉提升pH值,再由次氯酸鈉等氧化劑溶液吸收和氧化其余的惡臭氣體,如硫化氫,硫醇和二甲基硫等,最后經(jīng)過除霧裝置以后,直接排放或與干凈空氣混合稀釋后排放到大氣中去。該方法的優(yōu)點是通過兩級或三級吸收系統(tǒng),可以廣泛地除去多種惡臭氣體,并達到很高的去除效率。該系統(tǒng)可以通過調(diào)節(jié)加藥量和溶液的循環(huán)流量來適應(yīng)氣流量和濃度的變化,因此具有較強的操作彈性。濕式吸收氧化法直接借用了化學(xué)工業(yè)里的單元操作理論和實踐經(jīng)驗,具有非常成熟、可靠、有效,特別是占地面積小等優(yōu)點,因此,在美國等發(fā)達國家得到廣泛應(yīng)用,并在未來相當時期內(nèi)仍將是惡臭控制技術(shù)的主流,特別是針對老廠的改造和有土地局限性的新建廠的除惡臭更俱優(yōu)勢。濕式吸收氧化法也有它的缺點,如需要消耗大量的水和化學(xué)溶液,電力等。如果除霧裝置設(shè)計不當,可能會在排放氣體中夾帶殘留的氯化物,使得排氣中有類似于漂白劑的氣味。所以,除霧裝置也是非常重要的系統(tǒng)組成部分。
特別值得一提的是美國MET-PRO公司的惡臭控制系統(tǒng),目前我們從DUALL分部引進最大的惡臭控制系統(tǒng),整個系統(tǒng)有六臺PT500-MD25多級吸收塔組成(五用一備),單臺處理氣量為42000 Nm3/h。廠家對氨氣和硫化氫的設(shè)計去除率為95%,但根據(jù)該公司三十多年來的經(jīng)驗,建成后的實際去除率可望達到99%(硫化氫)和98%(氨氣)以上。該系統(tǒng)今年年中可望正式投入運行。PT500-MD 25的工藝流程示意圖(見圖1)。
為了進一步適應(yīng)亞洲地區(qū),特別是中國地區(qū)的需求,MET-PRO公司已通過北京天傳海特環(huán)境科技有限公司將技術(shù)和設(shè)備制造轉(zhuǎn)移到中國,以降低成本,更好地為改善環(huán)境提供快捷高效的設(shè)備和服務(wù)。
?。?)生物過濾法
生物過濾法處理過程是由天然濾料來吸附和吸收惡臭氣流中的臭氣,然后由生長在濾料中的細菌和其它微生物來氧化降解。通常情況下,這些天然濾料上本身固有的細菌和其它微生物就足以用來除去臭氣,而非某些方法所謂細菌接種和添加化學(xué)藥劑等額外工作。然而,濾料材料的選擇至關(guān)重要,主要考慮因素是是否適合細菌和其它微生物的生長??勺鳛闉V料的材料有:木削,垃圾堆肥過程的產(chǎn)物,沙、土壤、石頭、貝殼等。近年來,有機或無機的人工合成材料也逐漸被開發(fā)和用作生物過濾料,特別是類似于填料塔中的有機物填料被用于生物過濾洗滌塔,由于人工合成材料的強度,比表面積和均一性等性能均優(yōu)于多數(shù)天然材料,生物過濾洗滌塔的操作和處理能力上將會有一個大的飛躍,如可望將生化反應(yīng)停留時間從傳統(tǒng)的45到60秒縮短到6秒鐘。這樣,同樣濾料通過面積的處理能力可增加7到10倍。
圖1 PT500-MD 25 工藝流程示意圖
生物過濾法主要有兩種布置方式,生物過濾池(可在地面以上和以下)和生物過濾塔。近年來,也衍生出不少其它設(shè)計方案,如美國BIOCUBE公司的PENTPACK和LS-100型多層模塊式設(shè)計。
近20年來,生物過濾法被越來越廣泛地用于污水,污泥處理和垃圾處置設(shè)施的惡臭控制,但是發(fā)展比較還是緩慢,而且生物過濾法仍處于研究和發(fā)展階段,還有許多方面需要更進一步的理論研究和實踐經(jīng)驗。生物過濾法的生化反應(yīng)過程需要相對較長的停留時間,從而需要很大的占地面積。另外某些復(fù)雜和高濃度的惡臭氣流處理的局限性也阻礙了它的推廣應(yīng)用。
盡管如此,生物過濾法仍然有廣泛的前景。它具有獨特的優(yōu)點,具有較強的惡臭去除能力、裝置簡單、能耗低、不受冬季寒冷氣候的影響,如果設(shè)計得當,運行和維護費用很低。主要缺點是占地面積大、難以控制濾料的均一性、透氣性、濕度、溫度和pH值等至關(guān)重要的操作參數(shù)。當氨氣濃度超過35ppm時,氨離子會積累在過濾料中,從而降低去除效果。生物過濾法還需用大量的水來加濕進氣流和保持過濾料接近100%的最佳濕度環(huán)境,過程中會產(chǎn)生大量的滲瀝液,需要適當處理或處置。
?。?)常用的惡臭控制技術(shù)方法
惡臭控制可以采用多種方法,表1總結(jié)了幾種比較常用的技術(shù)。
表1 各種惡臭處理方式概總
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技術(shù)方法 | 應(yīng)用 | 費用 | 優(yōu)點 | 缺點 | 總?cè)コ?/p> |
填料式濕法吸收塔 | 中至重度污染;中至大型設(shè)施 | 中等投資和運行成本 | 有效和可靠;使用年限長 | 必須處理化學(xué)廢水;消耗化學(xué)品 | 99% |
細霧濕法吸收器 | 中至重度污染;中至大型設(shè)施 | 較上種方法投資多 | 化學(xué)品消耗低 | 需要軟化用水,吸收器體積較大 | / |
活性炭吸附器 | 低至中度污染;小至大型設(shè)施 | 取決于活性炭填料的置換和再生的次數(shù) | 方法、結(jié)構(gòu)簡易 | 只適用于相對低濃度的臭氣,難以確定活性炭使用壽命 | / |
生物濾池 | 低至中度污染;小至大型設(shè)施 | 低投資和運行成本 | 簡易;運行、維護最少 | 難以確立設(shè)計標準,不適合高濃度臭氣 | >95% |
熱氧化法 | 重度污染;大型設(shè)施 | 高投資和運行成本 | 對于臭氣和揮發(fā)性有機化合物很有效 | 只經(jīng)濟適于大型設(shè)施的高流量、難處理的臭氣 | / |
擴散至活性污泥處理池 | 低至中度污染;小至大型設(shè)施 | 經(jīng)濟適用于已有風機和擴散裝置的設(shè)施 | 簡易;低運行、維護;有效 | 易侵蝕風機,不適于高濃度臭氣 | 90~95% |
抗臭氣劑 | 低至中度污染;小至大型設(shè)施 | 取決于化學(xué)品的消耗量 | 低投資 | 臭氣去除效率有限(<50%= | / |
4 總結(jié)
針對我國市政污水,污泥處理和垃圾處置過程中日益突出的惡臭問題及其特點,筆者認為濕式吸收氧化法和生物過濾法兩種技術(shù)是發(fā)展和應(yīng)用的方向。其中,濕式吸收氧化法具有處理氣量大,濃度高,操作穩(wěn)定,效率高和占地面積小等優(yōu)點,它將成為主流和首選技術(shù)。在占地面積不受局限的情況下,針對中,低濃度的惡臭氣流,生物過濾法同樣是一個很好的選擇。但是無論選用哪一種技術(shù)方案,都必須由專業(yè)人員對整個項目的惡臭的來源,特性和現(xiàn)場的具體情況做全面,科學(xué)的調(diào)查,研究和分析,才能做出科學(xué),合理的決策。