城市污水处理厂恶臭产生机理成份
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城市污水处理厂恶臭产生的机理及成份研究
摘要:城市污水处理厂作为一种复杂的空气污染面源排放形式,
排放大量挥发性恶臭物质而产生恶臭气味,其中包含大量复杂的恶
臭挥发性有机物(mvoc),易引发呼吸道系统、神经系统、心血管
系统等多种疾病,本文选取广州市典型污水处理厂,应用吸附法,
采集恶臭样品,然后经过热解吸,通过气相色谱-质谱联用技术
(gc/ms),分析污水处理厂的挥发性恶臭成份,对城市污水处理厂
恶臭的产生机理及成份进行了初步研究。
关键词:污水处理厂、恶臭、机理
前言:随着城市污水处理厂的数量和规模亦不断增长,作为一
种复杂的空气污染面源排放形式,该类污染源排放大量挥发性恶臭
物质而产生恶臭气味,经常成为周边居民的投诉热点。在这些恶臭
污染物中既包括氨和硫化氢等无机气体,也包括了大量复杂的恶臭
挥发性有机物(mvoc)。长期高浓度的恶臭污染空气环境还会引发
呼吸道系统、神经系统、心血管系统等多种疾病,甚至诱发“致癌、
致变和致突”等三致病症;另外,mvoc物质主要包括挥发性的含氮、
含氧和含硫有机物,它们还是形成光化学烟雾和气溶胶等大气复合
污染的重要前体物。为此,城市污水处理厂的mvoc恶臭产生的机
理和主成份值得研究。
恶臭的定义及危害
1.1恶臭的定义
恶臭是指大气、水、土壤、废弃物等物质中的异味物质, 通过
空气介质作用于人的嗅觉器官, 并有害人体健康的一类公害气态
污染物质。
1.2恶臭的危害
恶臭物质数目繁多,恶臭源分布广泛。人们在日常生活中难免
会接触到恶臭。处于高浓度恶臭环境或长期处于恶臭环境中的人会
明显感觉到恶臭对人体的不良影响。这表现在:
(1)危害呼吸系统,人闻到恶臭时,对呼吸产生反射性抑制,
甚至憋气,妨碍正常呼吸功能。
(2)危害消化系统,经常接触恶臭,会使人食欲不振、产生厌
食、恶心,甚至呕吐,进而发展到消化功能减退。
(3)危害循环系统,随呼吸变化,会出现脉搏和血压变化。如
氨会使血压出现先下降后上升现象,硫化氢能阻碍氧的输送,造成
体内缺氧。
(4)危害内分泌系统、神经系统、影响精神状态,经常受恶臭
刺激,会使人的内分泌系统功能紊乱,导致大脑皮层兴奋和抑制的
调节功能失调
除对人体的危害外,恶臭污染还能影响动、植物的生长和产量。
2. 猎德污水处理厂的概况
猎德污水处理厂是广州中心城区规划总规模最大的污水处理
厂,已完成四期工程建设,分别于1999 年、2004 年、2006 年和
2010年投入运行,处理水量分别为22 万m3/d、22 万m3/d、20 万
m3/d和56m3/d,现有总规模为120 万m3/d。
猎德污水处理厂一期工程采用ab 工艺、二期采用组合交替式活
性污泥法工艺,三期工程采用改良a2/o 工艺,四期工程处理工艺
同三期工程一样,均为改良a2/o活性污泥处理法。污水在处理运
行过程中,从进水到污泥处理全过程中都会产生恶臭废气,尽管各
处理工艺不同,但是提升泵房及格栅、沉砂池、污泥浓缩池和脱水
机房等环节均是主要的恶臭污染源,生物处理设施因为微生物的作
用,水中有机物经微生物新陈代谢后也可向大气中排放大量mvoc。
试验方法
本研究应用吸附法,采集恶臭样品,然后经过热解吸,通过气
相色谱-质谱联用技术(gc/ms),分析污水处理厂的挥发性恶臭有
机物的组成含量。
首先将预浓缩-气相色谱-质谱仪与电子鼻气味指纹仪联用,
建立mvoc化学成分、含量和恶臭气味指纹同步分析测试方法;其
次,进行模拟试验,对实验室方法进行验证和校准;最后,通过现
场布点同步采样,开展外场观测实验。
选取猎德污水处理厂各期的提升泵房、沉砂池、生化池、污泥
浓缩池和污泥脱水间作为取样点进行取样分析。
4、结果分析
4.1 恶臭的基本组成
在污水处理厂中的产生的气体组分主要有氮(n2)、氧(o2)、
二氧化碳(co2)、硫化氢(h2s)、氨(nh3)、甲烷(ch4)以及一
些产生臭味的气体,如胺类、硫醇、有机硫化物、粪臭素、吲哚等
微量mvoc气体。
其中氮(n2)、氧(o2)、二氧化碳(co2)是空气中的常见组分,
对污水处理厂不构成任何危害,不需要对其进行处理。
硫化氢(h2s)会产生臭味,影响大气质量,硫化氢是酸性气体,
其水溶液为氢硫酸,是一种二元酸,硫化氢酸性气体会对污水管道、
建构筑物、污水泵、控制柜、设备等产生酸性腐蚀。
氨(nh3)会产生臭味。
甲烷(ch4)是易燃易爆气体,给污水处理厂带来爆炸的危险。
其它一些有机组分产生臭味,影响居民生活和大气质量。
因而污水处理厂需要处理的气体是硫化氢(h2s)、氨(nh3)等
无机气体以及胺类、硫醇、有机硫化物、粪臭素、吲哚等mvocs。
4.2 监测分析结果
通过监测分析,污水厂微量mvoc气体的构成如下:
4.3污水厂恶臭产生机理
臭气被感觉到是因为它从液体中转移到气态,故污水中的臭味
物质和促进物质转移的条件是否存在是臭气形成的两个不可缺少
的重要条件。广义上讲, 污水处理系统中的臭气可以分为两类: 一
类是直接从污水中挥发出来的; 另一类是来自于污水中有机物由
于微生物的生物化学反应而新形成的分解物, 尤其与厌氧菌的活
动有很大的关系另外,由于污水处理系统大具有较大的气液表面,
加上水流的紊动, 曝气充氧和搅拌设备各种因素使得臭气的发生
具有良好的条件。污水处理系统中各单元恶臭的产生原因如下:
( 1) 污水在长距离输送过程中, 由于水流紊动,废水中所含
硫化氢等臭气物质在窨井等节点处散发出来的; 另外,污水水位差
引起水流强烈翻动及曝气过程产生较强臭味。同时由于集水池中污
泥的淤积, 在厌氧细菌的作用下会产生h2s 等臭气物质;
( 2) 曝气沉砂池进水中如果含有恶臭物质, 或是因为高有机
负荷造成污水产生亏氧, 在厌氧菌作用下产生大量还原性恶臭物
质,水中的恶臭气体就会挥发出来进入到大气中。;
( 3) 污水生化处理装置一般采用好氧处理, 此时恶臭气体的
散发也许并不占太大的比例, 但在曝气不足或停留时间不够和厌
氧的情况下, 发生厌氧过程而使其散发的恶臭气体量大大增加。
( 4) 污泥浓缩、脱水等过程由于污泥停留时间较长造成缺氧环
境, 而产生臭气。此外, 污泥浓缩、过滤和离心分离等过程都会
因湍动而引起恶臭气体的排放。
5.结论
(1)城市污水处理厂作为一种复杂的空气污染面源排放形式,
排放大量挥发性恶臭物质而产生恶臭气味,其中包含大量复杂的恶
臭挥发性有机物(mvoc),易引发呼吸道系统、神经系统、心血管
系统等多种疾病,因此,各污水处理厂应对各处理环节进行加盖除
臭处理。
(2)城市污水处理厂恶臭气体成份主要有氮(n2)、氧(o2)、
二氧化碳(co2)、硫化氢(h2s)、氨(nh3)、甲烷(ch4)外,含
有微量的如胺类、硫醇、有机硫化物、粪臭素、吲哚等微量mvoc
气体。
(3)城市污水处理厂除臭工艺研发和选择应根据其恶臭的各种
成分进行有针对性的选择。
注:文章内所有公式及图表请用pdf形式查看。