市政污泥處理的除臭技術(shù)分析

更新時間：2020-09-25 點擊次數(shù)：5107

市政污泥處理的除臭技術(shù)分析

（上海技華環(huán)?？萍加邢薰? 技術(shù)開發(fā)部上海浦東新區(qū)）

市政污泥處理生物發(fā)酵過程中常產(chǎn)生一些惡臭物質(zhì)，容易對大氣環(huán)境造成二次污染。臭氣問題已經(jīng)成為制約城市污泥好氧發(fā)酵工程的主要障礙。在此背景下，堆肥廠的除臭技術(shù)開始受到重視和迅速地發(fā)展。污泥堆肥廠的惡臭物質(zhì)濃度較低，但成分較復雜，產(chǎn)生的致臭物質(zhì)主要有硫化氫、氨等無機物和低分子脂肪酸、胺類、醛類、酮類、醚類、鹵代烴等有機物。

市政污泥好氧發(fā)酵(堆肥)過程中，發(fā)酵原料經(jīng)過一系列的降解過程后，易產(chǎn)生硫化氫、氨氣等致臭物質(zhì)。臭氣從物料表面釋放后，擴散至發(fā)酵車間，從而對工作人員帶來健康危害。針對臭氣的產(chǎn)生、釋放和擴散途徑，可分別從產(chǎn)生源頭、擴散空間及終端進行臭氣控制。

1、末端除臭工藝和除臭材料

末端控制的前提是將惡臭氣體集中收集后統(tǒng)一處理。根據(jù)除臭原理可將臭氣控制方法分為化學除臭法、物化除臭法和生物除臭法等幾類。惡臭氣體收集主要有兩種方式：(1)密閉惡臭源，抽風機抽風收集，使整個空間呈微負壓狀態(tài)，同時滿足空間的通風要求；(2)局部惡臭源設(shè)吸風口，收集到的惡臭氣體由引風機和風管輸送至后續(xù)處理設(shè)施。末端的除臭處理技術(shù)根據(jù)原理的不同可分為物理除臭法、化學除臭法和生物除臭法。在不同的工藝中分別采用不同的除臭材料。表l是主要的末端除臭工藝的原理、主要除臭材料和適用范圍。

表l終端除臭法中不同除臭工藝的比較

除臭技術(shù)	原理	除臭工藝	主要除臭材料	適用范圍及效率
物理除臭	分子間范德華力	吸附劑填充塔	活性炭、硅酸鹽類化合物、某些金屬氧化物、大孔高分子等。	氣量小、濃度低、溫度低的臭氣。
化學除臭	吸收、中和、氧化	噴淋、管道、鼓泡	柴油、煤油、664消泡劑、碳酸丙烯脂等	大氣量、高濃度的大多數(shù)臭氣
化學除臭	吸收、中和、氧化	填料塔、噴霧塔、文丘里洗滌塔	清水、化學試劑溶液(酸、堿)、強氧化劑溶液或有機溶劑等	大氣量、高濃度的大多數(shù)臭氣
生物除臭	微生物吸收分解	生物滴濾塔	非有機質(zhì)的惰性材料(陶粒、塑料球、活性炭、復合填料)	H2S、NH3揮發(fā)性有機酸及還原性硫化物
		生物洗滌裝置	生物洗滌液	水溶性好的惡臭氣體
		生物濾池	常用濾料為木屑、堆肥、木炭	低濃度、大流量、高濕度H2S、NH3

物理除臭法所采用的吸附劑為比表面積大的多孔材料，具有較高的吸附效率。但吸附到一定量時會趨于飽和，吸附效率隨時間的推移而降低。溫度升高時，吸附材料還會釋放吸附物，因此一段時間后就必須再生或更換吸附劑。對于濃度較高的臭氣，一般需要配備現(xiàn)場再生的裝置，但是其交換再生周期受氣體的種類、數(shù)量、溫度、水分變動的影響較大，很難確保運行穩(wěn)定。對城市污泥好氧發(fā)酵工廠的高濃度臭氣而言，活性炭層很快會失效。另外，吸附劑對臭氣的吸附量有限、造價高、壽命短，在經(jīng)濟上也不太適用，因此物理除臭法常用于低濃度臭氣處理。

化學除臭法利用化學反應通過多級吸收系統(tǒng)，高效廣泛地去除了臭氣成分和殘余成分，經(jīng)除霧裝置后直接排放或混合稀釋后排放至大氣。該系統(tǒng)可以通過調(diào)節(jié)加藥量和溶液的循環(huán)流量來適應氣流量和臭氣濃度的變化，具有較強的操作彈性，而且反應速度快、耐沖擊負荷強，因此可減少臭氣對人畜、設(shè)備和環(huán)境等的損害程度。但此法投資大，運行成本高，且易造成二次污染，化學反應后的產(chǎn)物有造成二次環(huán)境污染的可能性，需要對洗滌之后的化學產(chǎn)物進行嚴格處理。

生物過濾法的優(yōu)點是生物相和液相都不流動，氣一液接觸面積大，且只有一個反應器，可操作性強，運行費用低；缺點是反應條件控制較難，填料也需要定期更換，占地面積大。對于城市污泥好氧發(fā)酵工程而言，由于發(fā)酵產(chǎn)生臭氣的成分復雜、濃度低、臭氣流量大，生物濾池均能實現(xiàn)臭氣的去除，且填料更換周期遠遠長于其他幾類工藝，篩分后的好氧發(fā)酵產(chǎn)物也可作為非常有效的除臭濾料循環(huán)使用，因此生物過濾法在城市污泥高溫好氧發(fā)酵工程項目中應用前景廣闊。

2、臭氣的擴散空間處理和除臭材料

擴散空間處理工藝可分為催化分解、懸掛式吸附、液態(tài)除臭劑噴淋、頂吸罩負壓抽風四種方式。表2為擴散空間處理中四種不同方式的原理、措施和除臭效果的比較。

表2擴散空間處理中不同除臭方式的比較

除臭工藝	除臭材料	原理及成分	應用場合及除臭效果
催化分解	二氧化鈦	常溫常壓下，經(jīng)紫外線照射催化分解惡臭分子	污水處理廠無毒無害，安全有效
懸掛吸附	復合微生物吸附除臭劑	米糠和陶瓷粒為吸附劑載體，與微生物菌株的混合培養(yǎng)液混合	畜禽舍， NH3(80％)，H2S(65％)
懸掛吸附	硅酸鹽類吸附劑	沸石、毛沸石、膨潤土、海泡石、堆肥廠等，凹凸棒石、蛭石、硅藻土	堆肥廠、NH3強度減低
噴淋除臭	植物液	植物液霧滴粒子范德華力，藥液化學中和反應	堆肥廠、臭氣強度明顯降低
噴淋除臭	高鐵酸鉀溶液	強氧化性	養(yǎng)殖場，H2S(>99％)
頂吸罩負壓抽風	引風機	物理作用	堆肥廠去除了大部分臭氣(>95％)

不同方法采取和工程規(guī)模和臭氣濃度有關(guān)，對于臭氣濃度較低，工程規(guī)模較小的好氧發(fā)酵工程而言，項吸罩所需的排風量大，系統(tǒng)的能耗和運行成本較高。對于大型的城市污泥高溫好氧發(fā)酵工程，發(fā)酵倉內(nèi)經(jīng)常多個堆體同時運行，運行過程中因為蒸騰和曝氣作用會產(chǎn)生大量的水汽和臭氣。普通的吸附劑要取得良好的除臭效果，需要架設(shè)多級吸收盤，且在吸附過程中極易因為高溫、高濕、氣量大而飽和。無論是增加現(xiàn)場再生設(shè)備還是不斷更換吸附劑，都將增加巨額工程投資和人工投入。液體除臭劑噴淋對于極短時間內(nèi)產(chǎn)生的大量臭氣也不能很好地進行去除，另外如果將除臭液體長時間大量噴灑于發(fā)酵倉，不僅不斷增加工程投資，而且還使堆體表面增加大量水分，不利于污泥的生物干化。因此上述除臭方法不能滿足大型城市污泥高溫好氧發(fā)酵工程的除臭需要。采用頂吸罩及時抽取逸散臭氣并送至末端處理，不但在一定程度上隔絕了臭氣的逸散，而且節(jié)約入力物力投入，是較為可行的方法。

3、臭氣的源頭控制

源頭控制即采取一定措施減少好氧發(fā)酵或污水處理過程中臭氣的產(chǎn)生。目前，對于堆肥

過程中的臭氣控制問題，關(guān)注的重點往往集中在末端除臭上，對堆體本身產(chǎn)生臭氣的源頭控

制關(guān)注不夠。其實從根本上講，經(jīng)濟、節(jié)能、有效的控制方法還是從根本上控制臭味氣體產(chǎn)生的源頭。根據(jù)多個工程實踐經(jīng)驗總結(jié)，惡臭源抑制技術(shù)主要包括：

(1) 原料控制。

主要是通過加入秸稈、鋸末、花生殼等高碳物質(zhì)或其他材料作為調(diào)理劑，將初始CN比調(diào)節(jié)至合適的物料含水率和孔隙率。研究表明，蒸壓輕質(zhì)混凝土是一種輕質(zhì)泡沫化的混凝土，具有促進發(fā)酵和調(diào)節(jié)水分的功能，在減少發(fā)酵過程中氨氣的產(chǎn)生方面效果尤為顯著，是良好的除臭調(diào)理劑。

(2) 工藝參數(shù)控制。

對發(fā)酵過程進行全程自動監(jiān)測和智能控制好氧發(fā)酵工藝，使物料處于良好的好氧狀態(tài)，優(yōu)化曝氣參數(shù)——適當縮短鼓風間隔和加大鼓風量、確定合適的勻翻數(shù)和時間等，以加速生物好氧發(fā)酵過程的進程，可以大限度地減少臭味氣體的產(chǎn)生。

(3) 除臭劑控制。

一般通過在堆體表面投加化學除臭劑來實現(xiàn)?；瘜W除臭劑主要是利用氧化、還原、中和、加成、縮合、離子交換等反應將產(chǎn)生的惡臭物質(zhì)變成無臭物質(zhì)。常用的化學除臭劑有過氧化氫、高錳酸鉀、硫酸亞鐵、氯化亞鐵、氯化鈣和磷酸氫鈣等。如硫酸亞鐵粉狀撒到糞便上后，糞便呈酸性，其發(fā)酵和分解受到抑制，從而降低畜禽舍臭氣的產(chǎn)生。

4、發(fā)展趨勢

復合型除臭劑，即將2種或2種以上具有不同除臭功能的物質(zhì)進行混合，在功能上達到互補的作用，能夠更好地解決有機固體廢物處理工程中所面臨的臭氣成分復雜、氣量大等難題。將天然沸石和硫酸亞鐵混合后制成一種高效除臭材料。它主要是利用硫酸亞鐵抑制畜糞的發(fā)酵和分解，而沸石又能使該化合物的吸濕性穩(wěn)定．而且同時還能吸收NH3，從而可以取得良好的除臭效果。對污泥處理工程而言，高效復合型除臭劑是除臭技術(shù)行業(yè)是未來的發(fā)展趨勢。

就污泥高溫好氧發(fā)酵工程而言，發(fā)酵過程中產(chǎn)生的氣體惡臭成分中氨的濃度高，其次是

H2S：甲硫醇的臭氣強度大，其次是H2S；而主要臭氣成分中，含硫化合物的種類占多數(shù)。

這些臭味物質(zhì)大多濃度較低，但臭閾值也極低。只有從根本上大幅降低H2S的濃度，消除這些物質(zhì)，才能有效地降低臭氣強度，消除臭味污染問題。值得注意的是：這些物質(zhì)都帶有活性

基團，容易發(fā)生化學反應，特別是被氧化；當活性基團被氧化后，氣味就消失。因此，除臭材料的發(fā)展趨勢是如何篩選合理的氧化劑并用于臭氣的源頭控制。選擇的除臭劑應具有氧化勢強、不影響微生物活性、不能造成二次污染等特點。

在氧化劑混合的方式上也需要研究。對于固態(tài)的氧化劑，需保證短時間內(nèi)逸散的大量惡臭氣體能夠在氧化劑表層有足夠的停留時間，完成臭氣的去除。對于液體氧化劑，混入堆體時會提高堆料含水率、增加物料的濕度。

由于市政污泥處理工程產(chǎn)生的惡臭物質(zhì)成分復雜，且嗅覺閾值較低，對凈化系統(tǒng)的要求*，所以要*達到感官無味的要求，治理難度較大。在實際應用中就需要同時采用兩種以上方法進行合理搭配，才能有效處理不同發(fā)酵階段產(chǎn)生的廢氣。對污泥高溫好氧發(fā)酵工程來講，產(chǎn)生的臭氣主要成分分為三類：NH3、H2S、voc(揮發(fā)性有機物)。曝氣可以向堆體補充氧氣，從而減少臭氣的產(chǎn)生，但是另一方面也會把堆體中已經(jīng)存在的臭氣擴散到車間，因此曝氣的起始時間、曝氣速率和強度等參數(shù)需要根據(jù)具體工藝特點加以確定。工程試驗表明，采用曝氣供氧系統(tǒng)，則臭氣的產(chǎn)生和排放量可減少80％-90％。采用化學除臭材料，通過與發(fā)酵物料充分混合有效去除堆體內(nèi)部的厭氧環(huán)境產(chǎn)生的H2S，達到*去除臭氣的目的。針對以上三類物質(zhì)的特性，可以采用復合除臭材料混合覆蓋層+生物過濾組合除臭技術(shù)加以控制。