城市污水处理厂恶臭产生的机理及成份研究

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