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城市污水處理廠惡臭產(chǎn)生的機理及成份研究趙德駿（廣州市水務(wù)工程建設(shè)管理中心 510640）摘要：城市污水處理廠作為一種復(fù)雜的空氣污染面源排放形式，排放大量揮發(fā)性惡臭物質(zhì)而產(chǎn)生惡臭氣味，其中包含大量復(fù)雜的惡臭揮發(fā)性有機物（MVOC），易引發(fā)呼吸道系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)等多種疾病，本文選取廣州市典型污水處理廠，應(yīng)用吸附法，采集惡臭樣品，然后經(jīng)過熱解吸，通過氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（GC/MS），分析污水處理廠的揮發(fā)性惡臭成份，對城市污水處理廠惡臭的產(chǎn)生機理及成份進行了初步研究。關(guān)鍵詞：污水處理廠、惡臭、機理前言隨著城市污水處理廠的數(shù)量和規(guī)模亦不斷增長，作為一種復(fù)雜的空氣污染面源排放形式，該類污染源排放大量揮發(fā)性惡臭物質(zhì)而產(chǎn)生惡臭氣味，經(jīng)常成為周邊居民的投訴熱點。在這些惡臭污染物中既包括氨和硫化氫等無機氣體，也包括了大量復(fù)雜的惡臭揮發(fā)性有機物（MVOC）。長期高濃度的惡臭污染空氣環(huán)境還會引發(fā)呼吸道系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)等多種疾病，甚至誘發(fā)“致癌、致變和致突”等三致病癥；另外，MVOC物質(zhì)主要包括揮發(fā)性的含氮、含氧和含硫有機物，它們還是形成光化學(xué)煙霧和氣溶膠等大氣復(fù)合污染的重要前體物。為此，城市污水處理廠的MVOC惡臭產(chǎn)生的機理和主成份值得研究。1、 惡臭的定義及危害1.1惡臭的定義惡臭是指大氣、水、土壤、廢棄物等物質(zhì)中的異味物質(zhì)， 通過空氣介質(zhì)作用于人的嗅覺器官， 并有害人體健康的一類公害氣態(tài)污染物質(zhì)。 1.2惡臭的危害惡臭物質(zhì)數(shù)目繁多，惡臭源分布廣泛。人們在日常生活中難免會接觸到惡臭。處于高濃度惡臭環(huán)境或長期處于惡臭環(huán)境中的人會明顯感覺到惡臭對人體的不良影響。這表現(xiàn)在：（1）危害呼吸系統(tǒng)，人聞到惡臭時，對呼吸產(chǎn)生反射性抑制，甚至憋氣，妨礙正常呼吸功能。（2）危害消化系統(tǒng)，經(jīng)常接觸惡臭，會使人食欲不振、產(chǎn)生厭食、惡心，甚至嘔吐，進而發(fā)展到消化功能減退。（3）危害循環(huán)系統(tǒng)，隨呼吸變化，會出現(xiàn)脈搏和血壓變化。如氨會使血壓出現(xiàn)先下降后上升現(xiàn)象，硫化氫能阻礙氧的輸送，造成體內(nèi)缺氧。（4）危害內(nèi)分泌系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、影響精神狀態(tài)，經(jīng)常受惡臭刺激，會使人的內(nèi)分泌系統(tǒng)功能紊亂，導(dǎo)致大腦皮層興奮和抑制的調(diào)節(jié)功能失調(diào)除對人體的危害外，惡臭污染還能影響動、植物的生長和產(chǎn)量。2. 獵德污水處理廠的概況獵德污水處理廠是廣州中心城區(qū)規(guī)劃總規(guī)模最大的污水處理廠，已完成四期工程建設(shè)，分別于1999 年、2004 年、2006 年和2010年投入運行，處理水量分別為22 萬m3/d、22 萬m3/d、20 萬m3/d和56m3/d，現(xiàn)有總規(guī)模為120 萬m3/d。表2-1 一、二、三和四期工程設(shè)計進出水水質(zhì) 名稱BOD5CODCrSSNH4+NTN磷酸鹽一期進水（mg/L水（mg/L）2525103.5處理程度（%）83.386.15030二期進水（mg/L）120250150204出水（mg/L）206020100.5處理程度（%）83.37686.75087.5三期進水（mg/L）14027018025304出水（mg/L）2040208200.5處理程度（%）8585886833.387.5四期進水（mg/L）16027022030354.5出水（mg/L）1040105（8）150.5處理程度（%）948595835789獵德污水處理廠一期工程采用AB 工藝、二期采用組合交替式活性污泥法工藝，三期工程采用改良A2/O 工藝，四期工程處理工藝同三期工程一樣，均為改良A2/O活性污泥處理法。污水在處理運行過程中，從進水到污泥處理全過程中都會產(chǎn)生惡臭廢氣，盡管各處理工藝不同，但是提升泵房及格柵、沉砂池、污泥濃縮池和脫水機房等環(huán)節(jié)均是主要的惡臭污染源，生物處理設(shè)施因為微生物的作用，水中有機物經(jīng)微生物新陳代謝后也可向大氣中排放大量MVOC。2、 試驗方法本研究應(yīng)用吸附法，采集惡臭樣品，然后經(jīng)過熱解吸，通過氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（GC/MS），分析污水處理廠的揮發(fā)性惡臭有機物的組成含量。首先將預(yù)濃縮氣相色譜質(zhì)譜儀與電子鼻氣味指紋儀聯(lián)用，建立MVOC化學(xué)成分、含量和惡臭氣味指紋同步分析測試方法；其次，進行模擬試驗，對實驗室方法進行驗證和校準；最后，通過現(xiàn)場布點同步采樣，開展外場觀測實驗。選取獵德污水處理廠各期的提升泵房、沉砂池、生化池、污泥濃縮池和污泥脫水間作為取樣點進行取樣分析。4、結(jié)果分析4.1 惡臭的基本組成在污水處理廠中的產(chǎn)生的氣體組分主要有氮（N2）、氧（O2）、二氧化碳（CO2）、硫化氫（H2S）、氨（NH3）、甲烷（CH4）以及一些產(chǎn)生臭味的氣體，如胺類、硫醇、有機硫化物、糞臭素、吲哚等微量MVOC氣體。其中氮（N2）、氧（O2）、二氧化碳（CO2）是空氣中的常見組分，對污水處理廠不構(gòu)成任何危害，不需要對其進行處理。硫化氫（H2S）會產(chǎn)生臭味，影響大氣質(zhì)量，硫化氫是酸性氣體，其水溶液為氫硫酸，是一種二元酸，硫化氫酸性氣體會對污水管道、建構(gòu)筑物、污水泵、控制柜、設(shè)備等產(chǎn)生酸性腐蝕。氨（NH3）會產(chǎn)生臭味。甲烷（CH4）是易燃易爆氣體，給污水處理廠帶來爆炸的危險。其它一些有機組分產(chǎn)生臭味，影響居民生活和大氣質(zhì)量。因而污水處理廠需要處理的氣體是硫化氫（H2S）、氨（NH3）等無機氣體以及胺類、硫醇、有機硫化物、糞臭素、吲哚等MVOCs。4.2 監(jiān)測分析結(jié)果 通過監(jiān)測分析，污水廠微量MVOC氣體的構(gòu)成如下：表4-1 污水處理系統(tǒng)中產(chǎn)生臭氣的物質(zhì)物質(zhì)名稱分子式分子量臭氣描述臭味閥值（ppmv）乙醛CH3CHO44果實味0.067乙酸CH3COOH60酸味的1.0烯丙基硫醇CH2CHCH2SH74大蒜味0.0001氨NH317刺激的47戊基硫醇CH3(CH2)4SH104腐爛的0.0003苯甲基硫醇C6H5CH2SH124強烈的、討厭的0.0002丁胺CH3(CH2)3NH273氨味0.0802，2-丁烯硫醇CH3CHCHCH2SH88臭鼬味0.00003二丁基胺(C4H9)2NH129魚腥味0.016二異丙基胺(C3H7)2NH101魚腥味0.13二甲胺(CH3)2NH45腐爛的、魚腥味的0.34二硫二甲烷(CH3)2S294腐敗的蔬菜味0.0001二甲基硫(CH3)2S62腐敗的卷心菜味0.001硫化二苯(C6H5)2S186令人不愉快的0.0001乙胺C2H5NH245類似氨味0.27乙硫醇C2H5SH62腐敗的卷心菜味0.0003硫化氫H2S34臭雞蛋味0.0005吲哚C6H4(CH)2NH117令人作嘔的0.0001甲胺CH3NH231腐肉的、魚腥味4.7甲硫醇CH3SH48臭雞蛋味0.0005苯硫醇C6H5SH110大蒜味0.0003丙硫醇C3H7SH76令人不愉快的0.0005嘧啶C5H5N79辛辣味0.66糞臭素C9H9N131令人作嘔的0.001硫甲酚CH3C6H4SH124臭鼬味0.0001苯硫酚C6H5SH110類似大蒜味0.00006三甲胺(CH3)3N59刺激的、魚腥味0.00044.3污水廠惡臭產(chǎn)生機理臭氣被感覺到是因為它從液體中轉(zhuǎn)移到氣態(tài)，故污水中的臭味物質(zhì)和促進物質(zhì)轉(zhuǎn)移的條件是否存在是臭氣形成的兩個不可缺少的重要條件。廣義上講， 污水處理系統(tǒng)中的臭氣可以分為兩類: 一類是直接從污水中揮發(fā)出來的; 另一類是來自于污水中有機物由于微生物的生物化學(xué)反應(yīng)而新形成的分解物， 尤其與厭氧菌的活動有很大的關(guān)系另外，由于污水處理系統(tǒng)大具有較大的氣液表面， 加上水流的紊動， 曝氣充氧和攪拌設(shè)備各種因素使得臭氣的發(fā)生具有良好的條件。污水處理系統(tǒng)中各單元惡臭的產(chǎn)生原因如下：( 1) 污水在長距離輸送過程中， 由于水流紊動，廢水中所含硫化氫等臭氣物質(zhì)在窨井等節(jié)點處散發(fā)出來的; 另外，污水水位差引起水流強烈翻動及曝氣過程產(chǎn)生較強臭味。同時由于集水池中污泥的淤積， 在厭氧細菌的作用下會產(chǎn)生H2S 等臭氣物質(zhì);( 2) 曝氣沉砂池進水中如果含有惡臭物質(zhì)， 或是因為高有機負荷造成污水產(chǎn)生虧氧， 在厭氧菌作用下產(chǎn)生大量還原性惡臭物質(zhì)，水中的惡臭氣體就會揮發(fā)出來進入到大氣中。( 3) 污水生化處理裝置一般采用好氧處理， 此時惡臭氣體的散發(fā)也許并不占太大的比例， 但在曝氣不足或停留時間不夠和厭氧的情況下， 發(fā)生厭氧過程而使其散發(fā)的惡臭氣體量大大增加。( 4) 污泥濃縮、脫水等過程由于污泥停留時間較長造成缺氧環(huán)境， 而產(chǎn)生臭氣。此外， 污泥濃縮、過濾和離心分離等過程都會因湍動而引起惡臭氣體的排放。5結(jié)論（1）城市污水處理廠作為一種復(fù)雜的空氣污染面源排放形式，排放大量揮發(fā)性惡臭物質(zhì)而產(chǎn)生惡臭氣味，其中包含大量復(fù)雜的惡臭揮發(fā)性有機物（MVOC），易引發(fā)