程婷婷 肖佳楠
山东省环科院环境检测有限公司 山东省济南市250013
摘要：城镇污水处理厂会产生大量恶臭气体，影响人们的工作生活环境、危害身体健康。在未来的一段时间内，对城镇水源的保护重点便是对城镇污水的处理，要将城镇建设的重点放在对生活污水的处理上，将处理生活污水作为一项紧急事项。在城镇污水处理过程中，会产生较多的臭气，影响居民正常生活，更严重者会导致呼吸困难、恶心呕吐，甚至危及生命健康。污水处理厂是负责城镇污水的除臭的主要部门，处理污水的方式较多，从经济性和除臭效率方面考虑，普遍运用的除臭方法主要包括如下四种：物理除臭方法、化学除臭方法、生物学除臭方法、高能量的离子除臭方法。这四种方法各自具有优缺点，在具体的实践过程中，还应该结合城镇污水处理厂的情况来选择最佳的污水除臭方案，这样既能够保证除臭效果的达成，同时还能够有效地节约成本，实现最佳的性价比。城镇污水除臭气体浓度指标控制按照级别分类，可分为一级标准和二级标准。主要检测的气体有氨气、硫化氢、甲硫醇、臭气、甲硫醚、甲烷气等。
关键词：电子鼻;除臭系统;除臭
引言
城镇污水处理厂的臭气污染已受到社会大众特别是周边社区民众的广泛关注,面对日趋严格的除臭标准,臭气治理的重要性与迫切性也日益彰显。城镇污水处理厂内部存在着差异化的臭气污染来源、不同的排放规律与复杂的气象扩散条件,这些客观条件直接关联污水处理厂内污水、污泥处理设施除臭工艺的选取与设计。面对诸多影响因素,统筹规划恶臭污染物的封闭收集、输送与处理,系统性考虑整体厂区的除臭效果是除臭工程实现设计目标与达标运行的关键。优化恶臭污染物自动监测技术,结合人体感官依据研制低成本、准确、可靠的复合检测系统是恶臭评价研究的大趋势。臭气治理可有效降低污水厂内设施设备所受到的恶臭气体腐蚀,是降本增效的重要途径。健全除臭工程设计标准与运行规范,以利于提高建设与运行质量,为城镇污水处理厂的臭气污染控制提供参考依据。本研究以某市污水处理厂为例，采用电子鼻分析测定了其臭气特征，明确了不同工艺段臭气的差异性，总结原有生物土壤除臭系统在长期运行后暴露的问题及改造措施，并对其改造后的组合式除臭工艺的除臭效果进行评价。
1某污水处理厂
工程设计处理水量为40×104m3/d、20×104m3/d。采用的处理工艺顺序依次是:格栅、旋流沉砂池、生物反应池、二沉池、深床滤池、紫外消毒渠。为确定一、二期的臭气类型，采用德国AirSense公司的型号为Pen3的电子鼻进行检测。AirSensePen3包含10个传感器，气体缓缓通过传感器时，每个传感器对特定物质产生响应。1-10号传感器所对应的响应物质依次为苯类、氮氧化物、氨类、氢化物、短链烷烃、甲基类、硫化物、醇类及醛酮类、有机硫化物、长链烷烃。结合某污水处理厂工程现场条件，采集格栅、生物反应池好氧段以及污泥脱水间3处具有代表性工艺段的臭气。使用1L铝箔气体采样袋进行样品采集，12h内完成测定。电子鼻检测参数设定如下:传感器清洗时间300s，测试时间60s;进样流量600mL/min。3处工艺段的臭气均对2#、6#、7#、8#、9#传感器有较大响应值，其所含臭气成分相同，为氮氧化物、甲基类物质、硫化物、醇类及醛酮类、有机硫化物。
虽然3个工艺段的臭气成分相同，但是各成分含量不同。对3处工艺段臭气进行主成分分析及荷载分析，3个工艺段处臭气样品的PC1和PC2累计方差贡献率相加达99.993%，说明3个工艺段处气味特征存在差异，且PC1、PC22个主成分能够有效区分其变化。可知，2#、7#、8#、9#传感器对PC1具有重要贡献，6#、9#传感器在PC2中占主导作用。说明这5个传感器是电子鼻识别污水处理厂不同工艺段臭气的重要传感器。
2某污水处理厂工程原有除臭系统
2.1生物土壤除臭系统
除臭系统采用的是美国博恩公司专利生物土壤除臭技术，涵盖预处理段、生物处理段、污泥脱水车间等所有可能产生臭味的部位，24h连续运行，分别自2003年、2006年起运行至今。生物土壤除臭的原理是利用土壤滤层中的微生物，吸附降解臭气中的H2S及其它有机气体，经微生物的代谢作用使其氧化为二氧化碳和水。生物滤体的结构包括底部的高密度聚乙烯布气管路、分布层(碎石层)、活性土壤层、绿化层和喷淋加湿系统。共有9套生物土壤除臭系统。
2.2生物土壤除臭系统存在问题
生物土壤除臭系统长期运行后，产生了一些运行管理上的问题。这些问题一方面影响除臭效果，另一方面，产生了较高的运维费用。问题表现为以下2个方面:(1)布气管道破损。由于布气管道长时间与硫化氢等腐蚀性气体接触，因而会产生破损。管道破损之后，除臭系统内的压差难以保证，进而影响臭气收集效果。并且，由于管道埋在土壤内，难以找到破损点，造成维修困难。(2)土壤板结。生物土壤除臭系统长期运行之后，会产生土壤板结问题。土壤滤层产生板结后，臭气通过时受到的阻力逐渐增大，影响除臭效果。
3除臭系统改造
某污水处理厂工程除臭系统改造为进一步强化臭气治理效果，切实改善污水处理厂周边生态环境，在已有土壤除臭设施的基础上，结合原有除臭工程情况，综合考虑工程量、造价以及除臭效果，对比了离子除臭、生物滤池和全过程除臭3种除臭工艺，确定选择全过程除臭工艺作为升级工艺。全过程除臭工艺是将含有组合填料的微生物培养箱直接设置于污水厂生物池内缺氧段，在生物池内实现除臭微生物的培养和增殖，将经培养的活性污泥混合液投加于污水处理厂进水端，除臭微生物与水中的恶臭物质发生吸附、凝聚和生物转化降解等作用，使得污水处理厂各构筑物恶臭物质在水中得到去除，实现污水厂恶臭的全过程控制。与生物土壤除臭相比，全过程除臭系统的特点在于让污水与微生物直接接触，吸附和生物降解的作用更强;结构更简单，不需要对各构筑物加盖抽气，投资建设成本低;且不占地面积小，不需要新建设施，利于对原有除臭系统进行改造。
4改造效果
除臭系统改造提升后，除臭效果得到提升，厂界恶臭气体检测结果稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918－2002)中二级标准臭气浓度。采用电子鼻测量4个厂界点的臭气浓度。与工艺段臭气相比，臭气在处理后各组分强度均明显减小。
结语
总之，城镇污水处理厂产生的恶臭污染物通过收集及各类除臭技术处理后达标排放，可以有效减少大气污染，改善空气环境质量。污水中致臭物质通过越来越精密的检测手段，种类库存会不断增加，有助于针对性地采取措施消除；随着除臭技术的高速研发改进，相关臭气排放标准规范逐步完善，无疑使得污水厂新建及现有污水厂提标改造时，相关专业技术人员更应综合细致考量影响除臭效率的各种因素，选用最优化的除臭技术并设计出最符合时宜的除臭系统。
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