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，城市污水處理設施的脫臭日益引起人們的關注。本文通過對日本常用除臭工藝以及相關臭氣成分、物質濃度等經驗數據的簡要描述，介紹了日本臭氣處理技術的研究應用情況。
　　關鍵詞：日本污水處理設施 臭氣處理技術 簡介

前言

　　長期以來，由于資金、認識等方面的限制，我國污水處理廠及其相關設施的建設極少考慮臭氣的處理問題。但隨著近年公眾環保意識的逐步提高以及城市的飛速發展，有關污水處理設施臭氣影響市民生活質量和健康的投訴案例屢見報端，呈上升的趨勢。在凈化保護水環境的同時，如何處理好臭氣已成為我們廣大環境保護工作者當前急需解決的課題之一。在這方面，許多發達國家走在我們的前面。本文借此機會就日本的脫臭技術進行簡要介紹，供同行交流。

1　污水處理設施臭氣物質成分及其衡量指標

　　根據日本惡臭防止法的說明，特定的惡臭物質有22種之多。但源于城市污水處理設施的臭氣，與污水的來源有關，主要以H₂S、CH₃SH、(CH₃) ₂S、(CH₃) ₂S₂、NH₃、(CH₃) ₃N等六種物質為主。在實際應用中，除臭設備的設計常以H₂S等前5種成分為考慮對象，(CH₃) ₃N則忽略不計。
　　對于臭氣物質，日本常用的發臭程度衡量指標主要有：
　?。?）臭氣物質濃度：單位ppm
　　（2）臭氣濃度：將臭氣稀釋至無臭感覺時的稀釋倍數
　　（3）臭氣指數：10乘以臭氣濃度的對數，即10×Log（臭氣濃度）
　?。?）六級臭氣強度評價法：

0級

無臭

3級

臭味明顯

1級

微有臭氣感覺（儀器檢知）

4級

臭氣較強

2級

略有臭味的感覺（嗅覺感知）

5級

強烈惡臭

　　2.5、3.5級：為防止臭氣擴散影響周圍環境，日本惡臭防止法對污水處理設施與周邊外界交界處惡臭成分的物質濃度允許值，依據地域的社會、自然條件做出了詳細規定，其相應的臭氣強度上、下限分別為2.5和3.5。
　　相對于前3種衡量指標，六級臭氣強度評價法簡潔明了，易于公眾接受和理解，常用于代替物質濃度來表示臭氣的程度。上述各臭氣程度衡量指標間的相互對應關系，如表1、2所示：

表1 六級臭氣強度和惡臭物質濃度(ppm)的關系

強度

名稱

物質濃度

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 臭氣強度和臭氣指數、臭氣濃度的關系

臭氣強度

臭氣指數

臭氣濃度

2.5

10-15

10-32

3.0

12-18

15-63

3.5

14-21

25-126

2　污水處理設施臭氣主要成分的物質濃度

　　地域不同，水質各異。產生臭氣的物質和濃度隨著季節的更替，各廠處理工藝、工段（設施設備）的不同而變化。設計臭氣處理設施，首先需要了解臭氣的主要成分及其濃度。事實上，對于新建的污水處理設施，實測的臭氣數據往往較難得到。日本下水道事業團技術開發部在統計匯總該國污水處理廠運行情況的基礎上，提出標準活性污泥法污水處理廠臭氣物質及其濃度（物質濃度、臭氣濃度）的參考數據，如表3所示：

表3

臭氣成分

物質濃度ppm（污水處理部）

物質濃度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　臭氣處理工藝簡介

　　設計臭氣處理工藝設施，首先應采取必要措施盡量避免臭氣的擴散和稀釋，以最大限度地減少脫臭風量負荷。在此，本文不做描述。
　?。?）藥液洗脫法
　　利用臭氣成分與化學藥液的主要成分間發生不可逆的化學反應生成新的無臭物質以達到脫臭的目的。臭氣成分不同，其對應的化學藥劑也各異；本法常配活性炭吸附塔于其后。

化學藥劑

去除的臭氣物質

酸液（鹽酸、硫酸等）

NH₃及胺類

堿液（氫氧化鈉等）

H₂S及低級脂肪酸類

氧化劑溶液（NaCl₂O、H₂O₂、O₃、K₂MnO₄、K₂CrO₄）

H₂S、 CH₃SH和醛類物質

水

NH₃及胺類易水解性物質

（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將其成分氧化分解，達到除臭目的。該法在脫臭過程中應用了微生物，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，要時常注意土壤床的壓力變化。
　　當壓力損失上升時，需松動土層或更替過濾砂層，同時加強出草、澆水等日常管理。一般而言，土壤脫臭法的建設費用比其他方式要低，但維護管理工作量較大。在常年積雪和土壤容易凍結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臭氣進行處理的除臭方式。鑒于它脫臭效果良好，維護維護容易而被廣泛應用；雖然建設費用較高，但對于小型處理裝置來說，本法比藥液洗脫法相對還便宜一些。
　　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扇等處設置加熱器等。
　　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現脫臭的目的。近年來，隨著性能優良的固定化填料單體的開發，填充塔的高效性和結構的緊湊性等優點得到充分體現，逐漸成為生物脫臭裝置的主流。與普通物理化學脫臭方式相比，它具有管理維護容易、運行費用低、脫臭效果好的優點。該法對污水處理過程產生的富有N、S成分臭氣的處理效果優良，同時對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的適應性。
　　鑒于以上優點，在應用中常將它與活性炭脫臭結合使用，利用它高效的前處理，降低活性炭再生、更換頻率，從而減少運行費用。
　?。?）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，達脫臭目的。本法設備投資、維護管理費較少，但需注意鼓風機與配管等的防塵和腐蝕保護，另外活性污泥特有的氣味也應事先考慮到。
　?、?樹脂離子交換法、臭氧氧化法：尚在實驗探討階段，其除臭效果和相關因素未有全面評價，應用時需充分論證。
　?、?直接燃燒法、輔助燃燒法：確有脫臭功效。但污水處理設施所發生的臭氣濃度一般不太高且氣量很大，相對而言建設投資和運行管理費用都很高，采用時要謹慎考慮。

4　四種常用脫臭工藝比較

　　四種常用脫臭工藝比較見下頁表4。

5　脫臭工藝應用建議

　　除臭設施的設計，應根據污水（泥）處理流程，針對臭氣濃度高低、風量大小等參數的不同而區別考慮：

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＃

反應池

活性炭吸附（必要時）

二沉池

原則上不需脫臭

污泥濃縮、存儲、脫水系統

填充塔式生物脫臭法＋活性炭吸附

污泥焚燒、熔融系統

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

水洗法或化學藥液洗脫法或填充塔式生物脫臭＋活性炭吸附

　　注：1^＃：當臭氣的濃度高于表三所列數值時，可設置填充式生物脫臭塔作為前處理。
　　　　2^＃：采用污泥焚燒爐對臭氣進行燃燒處理，需考慮焚燒爐不運行時的處理對策。
　　另外，對于小規模的污水處理廠，水泥區的臭氣也可統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應用活性炭吸附法進行處理。

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、鹽等化學物質的氧化、中和反應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。

利用添加了化學藥品的活性炭的物理吸附及其中的化學反應將臭氣成分去除。

利用土壤的吸附作用將臭氣成分吸著，土壤中的微生物進一步將其分解。

利用填充層內附著生長的微生物分解臭氣。
未被去除的臭氣用活性炭進一步處理。

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。

◎
△
對低濃度臭氣處理效果好。
對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、水分等環境因素的影響。

◎
◎
對高濃度臭氣的處理性能優越。
后段吸附塔出口的臭氣強度可達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

維護管理
低濃度臭氣
高濃度臭氣

△
△
各種風機、控制設備繁多，維護繁雜。需要定期（2-4周/次）補充藥品。
廢液也需處理

◎
△
管理容易，對于低濃度臭氣，約半年-1年要更換一次活性炭。

○
△
需定時剪草、灑水；當壓力損失增大時要松動土壤；如吸附層酸化則調整PH值。

◎
◎
對于高濃度臭氣，需每年更換一次活性炭。

運行費用
低濃度臭氣
高濃度臭氣

△
○
臭氣中的CO對堿的消耗量大。處理高濃度臭氣相對有利。

○
×
吸附劑價格高。
若處理高濃度臭氣則費用更高。

◎
×
如不考慮人工費則運行維護費用最少。

◎
◎
填充層一般不需更換，活性碳的壽命較長。

建設費

△

◎

◎ 如不考慮用地費則最便宜

○ 比藥液洗脫+活性碳吸附法便宜

應用

◎ 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。