南方城市污水處理廠惡臭污染源調(diào)查與分析
薛勇剛1,2 章婷婷1 戴曉虎1,2 馮可
(1 同濟(jì)大學(xué)蘇州研究院;
2 同濟(jì)大學(xué)污染控制和資源化研究國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室)
目前,由于對(duì)城市污水處理廠惡臭污染源排放規(guī)律缺乏認(rèn)識(shí),導(dǎo)致除臭工藝選取不當(dāng)或工藝運(yùn)行效率較低,除臭效果不理想。因此,有必要對(duì)城市污水處理廠主要惡臭污染源和各構(gòu)筑物的惡臭氣體排放特點(diǎn)和規(guī)律進(jìn)行調(diào)查與分析,由此選擇合適的除臭工藝與規(guī)模以有效的去除臭氣。
1 調(diào)查方法
1.1 污水處理廠概況與采樣點(diǎn)設(shè)置
對(duì)南方某市的主要污水處理廠進(jìn)行采樣監(jiān)測(cè),選取該市主要典型的污水處理廠,包括不同的污水處理規(guī)模、不同的污水處理工藝、不同的污泥脫水方式等,具體見表1。同時(shí)從以上采樣污水處理廠中選取A污水處理廠進(jìn)行臭氣濃度連續(xù)監(jiān)測(cè),研究臭氣季節(jié)排放規(guī)律。采樣點(diǎn)設(shè)置如下,進(jìn)水處理工段包括:進(jìn)水泵房、格柵井、曝氣沉砂池、綜合反應(yīng)進(jìn)水口;污泥處理工段包括:污泥濃縮池、儲(chǔ)泥池、污泥脫水機(jī)房;廠界敏感點(diǎn)。
1.2 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目與方法
H2S:便攜式氣體檢測(cè)儀MX6;NH3:便攜式氣體檢測(cè)儀SA-JSA8;溫濕度:數(shù)顯溫濕度計(jì);監(jiān)測(cè)方法:在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)定,記錄實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。監(jiān)測(cè)時(shí)間:2011年9月至2012年9月每月選取一日監(jiān)測(cè),其中2012年8月8~14日每日進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
2 結(jié)果與分析
2.1 污水處理廠惡臭污染物排放特征
對(duì)某市主要典型污水處理廠臭氣H2S和NH3濃度進(jìn)行了長(zhǎng)期監(jiān)測(cè),結(jié)果如圖1、圖2所示。
從圖1、圖2中可以看出,在各種類型的污水處理廠臭氣濃度整體分布趨勢(shì)基本相同,均是H2S濃度較高,NH3濃度較低,臭氣的主要污染物為H2S。臭氣污染主要集中在進(jìn)水區(qū)、曝氣沉砂池以及污泥處理區(qū)域,惡臭污染嚴(yán)重,需要控制。H2S在進(jìn)水區(qū)和曝氣沉砂池工段濃度較高,隨著污水的深度處理,其濃度逐漸降低;NH3濃度也呈現(xiàn)相對(duì)相同的趨勢(shì),到污泥處理區(qū)濃度稍有所回升,可見污水處理廠的惡臭污染控制應(yīng)在進(jìn)水區(qū)和曝氣沉砂池區(qū)域增加強(qiáng)度。就某市選取監(jiān)測(cè)的污水處理廠廠界臭氣濃度均較低,均達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)要求。A污水處理廠進(jìn)出水水質(zhì)、場(chǎng)內(nèi)構(gòu)筑物臭氣濃度和廠界臭氣濃度在調(diào)研的污水廠中均具有代表性,因此選取A污水處理廠進(jìn)行進(jìn)一步研究。
2.2 污水處理廠惡臭污染物季節(jié)排放特征
A污水處理廠主要惡臭污染源有:進(jìn)水提升泵、格柵、進(jìn)水泵房、曝氣沉砂池、污水輸送管道、除磷池、污泥濃縮池、污泥儲(chǔ)泥房、脫水機(jī)房、污泥料倉等。
2.2.1 進(jìn)水處理工段
從2011年9月~2012年9月對(duì)進(jìn)水處理工段排放的H2S和NH3濃度進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè),結(jié)果如圖3所示。
從圖3中可以看出,2011年9~10月以及2012年4~9月,進(jìn)水泵房、格柵、曝氣沉砂池以及綜合反應(yīng)池進(jìn)水口的H2S和NH3排放濃度均較高。進(jìn)入到10月份以后,進(jìn)水泵房、格柵、曝氣沉砂池以及綜合反應(yīng)池進(jìn)水口的H2S和NH3的排放濃度明顯降低,進(jìn)入到12月以后,其H2S和NH3的排放濃度進(jìn)一步降低,最低接近于0。因此,進(jìn)水處理工段的H2S和NH3排放濃度呈現(xiàn)夏、秋季節(jié)較高而冬、春季節(jié)較低的特征。
2.2.2污泥處理工段
從2011年9月~2012年9月對(duì)進(jìn)水處理工段排放的H2S和NH3濃度進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè),結(jié)果如圖4所示。在污泥處理工段測(cè)得H2S和NH3排放濃度變化不大,但從曲線的變化規(guī)律看,也基本符合呈現(xiàn)夏、秋季節(jié)較高而冬、春季節(jié)較低的特征。
2.2.3廠界敏感點(diǎn)
廠界敏感點(diǎn)的臭氣分布見圖5。從圖5可以看出:將所得數(shù)據(jù)與相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比發(fā)現(xiàn),該廠廠界惡臭污染物濃度均滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918—2002)中的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
2.3 臭氣問題嚴(yán)重時(shí)段情況與分析
夏季(8月)的臭氣問題比較嚴(yán)重,格柵、曝氣沉砂池等處理段的H2S濃度非常高,該階段的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)更具有一定的代表性。因此,對(duì)2012年8月8日~8月14日每日監(jiān)測(cè)A污水處理廠的數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)分析。
表2為2012年8月8日~8月14日A污水處理廠每日水質(zhì)與天氣情況等基礎(chǔ)數(shù)據(jù),由表中數(shù)據(jù)可知:該階段內(nèi)水質(zhì)pH和水溫基本穩(wěn)定,pH在6.9~7.2,水溫在28℃~30℃。
圖6為8月8~14日污水處理廠內(nèi)各段臭氣濃度值。其中:1號(hào)位點(diǎn):進(jìn)水泵房,2號(hào)位點(diǎn):格柵,3號(hào)位點(diǎn):曝氣沉砂池,4號(hào)位點(diǎn):綜合反應(yīng)池進(jìn)水口,5號(hào)位點(diǎn):污泥濃縮池,6號(hào)位點(diǎn):儲(chǔ)泥池,7號(hào)位點(diǎn):污泥脫水機(jī)房。
由圖可知:
(1)進(jìn)水區(qū)域(進(jìn)水泵房、格柵、曝氣沉砂池)臭氣問題較為嚴(yán)重。進(jìn)水區(qū)域由于污水中有機(jī)物、硫化物等含量較高,因此產(chǎn)生的惡臭物質(zhì)如硫化氫、氨氣、甲硫醇、甲硫醚等惡臭有機(jī)物質(zhì)也較多。同時(shí)在進(jìn)水區(qū)域,由于污水泵將廢水提升、輸送的過程中也會(huì)加速惡臭氣體的溢出彌散,導(dǎo)致該區(qū)域的臭氣問題較為嚴(yán)重。
(2)季節(jié)、溫度對(duì)臭味的影響。8月夏季的臭氣問題比較嚴(yán)重,冬、春季節(jié)時(shí),隨著溫度的下降,H2S的濃度也有明顯的下降。這主要是因?yàn),水溫較低時(shí),細(xì)菌活性受抑制,產(chǎn)生的臭氣物質(zhì)較少,且H2S隨著溫度的變化,在水中的溶解度也逐漸減小。
夏季時(shí),水溫較高,一般在25℃以上,而冬、春季節(jié),水溫較低,一般在10℃以下。從溶解度表中發(fā)現(xiàn),這兩個(gè)溫度下,硫化氫的溶解度相差了將近40%,因此。在夏季溫度較高時(shí),細(xì)菌較活躍,且H2S溶解度較低,極易逸散,造成臭氣濃度較高的問題。
(3)天氣對(duì)臭味問題的影響。對(duì)8月夏季高溫天氣連續(xù)監(jiān)測(cè)中,其中8月10日和8月12日各工段臭氣濃度值遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其他時(shí)間,以格柵和曝氣沉砂池的H2S濃度值變化最大,這主要是受到天氣氣候的影響,這兩天在監(jiān)測(cè)中或監(jiān)測(cè)前均在下雨,水中污染物濃度變低,且雨水會(huì)將空氣中的H2S沉降,因此當(dāng)日的H2S也比其他時(shí)間較低。
3 結(jié)論
(1)對(duì)污水處理廠主要惡臭源的惡臭物質(zhì)排放濃度的監(jiān)測(cè)表明,進(jìn)水區(qū)和曝氣沉砂池是惡臭污染嚴(yán)重區(qū)域。H2S的排放濃度明顯高于NH3濃度,因此應(yīng)對(duì)H2S進(jìn)行重點(diǎn)控制。
(2)進(jìn)水處理區(qū)和污泥處理區(qū)的H2S和NH3排放濃度均呈現(xiàn)夏、秋季高而冬、春季低的特點(diǎn),表現(xiàn)出明顯的季節(jié)變化。并且,污泥處理區(qū)的H2S和NH3排放濃度相對(duì)于進(jìn)水處理區(qū)要低得多。與相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道傳質(zhì)劇烈的進(jìn)水區(qū)域是污水處理廠惡臭物質(zhì)主要散發(fā)源這一描述相符。
(3)污水的水溫會(huì)影響惡臭污染物的排放濃度,溫度越高,H2S的溶解度越低,因此,夏季溫度較高時(shí),使得H2S極易逸散,造成臭氣排放濃度較高。同時(shí),降雨可以降低污水處理廠的惡臭污染物排放濃度,雨水能稀釋污染物、提高溶解氧濃度和降低水溫,是雨天惡臭物質(zhì)排放濃度較低的主要原因。
(4)構(gòu)筑物的覆蓋面積和污泥脫水間脫水方式對(duì)惡臭污染物的排放濃度有影響作用,B污水處理廠的污泥采用離心機(jī)封閉脫水方式,縮小了惡臭污染物與外界的接觸面積, NH3和H2S排放較低。因此采用封閉或者較大覆蓋面積也能減少惡臭污染物的散發(fā)。
(5)當(dāng)氣溫、水溫較低時(shí)或降雨比較明顯時(shí),可以適當(dāng)考慮調(diào)整除臭處理裝置的運(yùn)行強(qiáng)度、時(shí)間或關(guān)閉部分除臭處理裝置,以降低污水廠的除臭運(yùn)行成本,取得更好的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。