污水厂废气处理工艺的研究与选择

贾舒捷

（山西晋环科源环境资源科技有限公司，山西 太原 030027）

0 引言

污水厂会排放出恶臭气体，对于周围居民生活区造成严重的影响。本着为公众满意，兼顾经济效益、社会效益和环境效益需要对污水厂的废气进行高效、低成本的处理。对于污水厂所排放的恶臭废气而言，当前并无一种公开且标准的评价方法，对应缺乏标准的处理工艺，需要结合污水厂的实际情况开展相关调研，设计最为理想的设计方案。经研究污水厂所排放的恶臭气体主要成分为氨、硫化氢和其他有机物，采用常规的生物方法进行去除效率一般[1-2]。因此，本文结合实际生产设计相应的处理工艺。

1 污水厂废气研究

对于污水厂而言，污泥浓缩脱水间是产生恶臭废气的主要场所，在使污泥脱水的实际操作过程中，会产生大量的恶臭废气，在长时间的缺氧状态下，会产生硫酸盐物质。根据恶臭废气组分的不同可将其分为硫化氢、含氮化合物、烃类化合物和含氧有机物。在污水厂，其本身存在的厌氧环境、污水流速、水温、硫酸盐浓度、pH 等指标均是影响硫酸盐产生的因素。我国恶臭污染物厂界标准值分为一级标准和二级标准两个等级[3]。

本文所研究污水厂处理工艺采用相对封闭的系统，为防止所产生的恶臭废气逸散到空气中对环境造成污染的同时，对周围生活居民的正常生活造成影响。经统计，该污水处理厂产生恶臭废气的主要构筑物包括有格栅间、污水提升泵房、污泥区、沉砂池和预沉池等；上述区域所产生恶臭废气的主要成分为硫化氢和氨。

根据恶臭废气的组分的不同可将其分为重污染和轻污染两类。其中，针对重污染需要为其采用重点的处理措施，要求除臭装置的气量大于30 000 m3/h；对于轻污染一般采用稀释法进行处理，对应的处理气量为65 000 m3/h。

本文重点对该污水厂的重污染的恶臭废气进行处理。

2 处理工艺的研究与选择

根据污水厂所排放恶臭废气的具体情况。经分析，所排放处恶臭废气的主要成分为氨，其次为硫化氢，而且硫化氢也是产生恶臭气味的关键[4]。总的来讲，针对该污水厂恶臭废气的处理采用单一的工艺并未能够达到预期的处理效果，需要采用联合处理工艺对其进行处理。通过化学吸收工艺、吸附工艺、催化燃烧处理、生物吸收法处理等方式对恶臭废气进行逐一处理，对比其处理效果，最终得出针对该污水厂的联合处理工艺。

2.1 化学吸收工艺参数的确定

吸收工艺可以分为物理吸收工艺和化学吸收工艺两种。其中，对于大气量、低浓度的恶臭废气仅采用物理吸收工艺很难达到预期的处理效果；因此，需要针对该污水厂所排放的恶臭废气设计相应的化学吸收工艺。

化学吸收工艺即采用相应的化学吸收剂使恶臭废气中的气体组分发生化学反应，从而消除恶臭废气中的组分。经研究，恶臭废气中的恶臭组分包括以氨和三甲胺为主的碱性成分，以硫化氢和硫醇为主的酸性成分，以甲硫醚、二甲二硫和乙醛为主的中性成分。根据化学吸收剂的原理，对应不同的恶臭组分采取不同的吸收剂具体如表1 所示。

表1 恶臭废气不同恶臭组分对应的吸收剂选型

针对化学吸收处理工艺，可采用填料塔、喷淋塔和板式塔等装置实现其功能，采用结构简单、操作方便且压力损失小的喷淋塔作为化学吸收装置。对于喷淋塔而言，在实际操作过程中所喷射出来较小的液滴会被气流夹带上行，从而形成“雾”。因此，还需为喷淋塔配套除雾器。喷淋塔结构的化学吸收装置结构如图1 所示。

图1 化学吸收装置结构示意图

针对该污水厂恶臭废气的处理要求，将上述化学吸收装置的空塔速度设定为0.2～1 m/s；将液气比设置为0.1～1 L/m3。

2.2 吸附工艺参数的确定

经化学吸收工艺对恶臭废气进行处理后废气组分为硫化氢和有机组分等，其浓度较低。针对低浓度的恶臭废气而言，从原理上采取吸附法的处理效果最佳。同样，对于吸附工艺也可分为化学吸附和物理吸附两种，综合比对两种吸附工艺的特点，针对经化学吸收工艺处理后的恶臭废气首先采用化学吸附工艺进行处理，而后采用物理吸附工艺进行强化处理[5]。

为保证最终的吸附效果，采用吸附能力较强的吸附剂进行处理；工业实践表明，常见的吸附剂包括有硅胶类吸附剂、沸石分子筛类吸附剂、氧化铝类吸附剂、活性类吸附剂。综合对比上述四种吸附剂的特点，本项目采用活性炭类吸附剂对硫化氢和有机组分进行吸附处理，具体型号为聚丙烯腈基活性碳纤维，其性能参数如表2 所示。

表2 聚丙烯腈基活性碳纤维吸附剂性能参数

采用聚丙烯腈基活性碳纤维吸附剂，对应可采用的吸附装置分为固定式、移动式、回转式三种；经对比，本项目采用回转式活性碳纤维吸附装置，其工作原理如图2 所示。

图2 回转式活性碳纤维吸附装置工作原理示意图

经理论计算，根据本项目的恶臭废气的处理要求和回转式活性碳纤维吸附装置的工作原理将吸附床层的厚度设置为350 mm。

3 废气处理效果评估

通过上述研究可知，本项目采用化学吸收法和以聚丙烯腈基活性碳纤维吸附剂为核心的吸附工艺对污水厂的废气进行处理，处理效果如下：

1）经化学吸收工艺对污水厂的废气进行处理后，废气中氨的去除率可达90%，硫化氢的去除率可达20%；

2）上述处理工艺实施后，经吸附工艺对废气进行处理后，硫化氢去除率为99.5%。

4 结论

针对污水厂所排放出恶臭气体对环境造成污染的同时还会对周围生活区造成影响的情况。由于污水厂恶臭废气的组分存在较大的差异，采取单一的处理工艺并不能够达到预期的处理效果。本项目采用化学吸收工艺和吸附工艺对废气进行处理。总结如下：

1）针对本项目污水厂恶臭气体的处理要求，对应化学吸收工艺的参数为空塔速度设定为0.2～1 m/s，将液气比设置为0.1～1 L/m3。废气中氨的去除率可达90%，硫化氢的去除率可达20%。

2）在上述化学吸收处理后，采用回转式吸附装置并配套聚丙烯腈基活性碳纤维吸附剂为核心进行吸附处理，对应床层厚度为350 mm，床层面积为4.17 m2，空塔速度为0.3 m/s；硫化氢去除率为99.5%。