南方城市污水處理廠惡臭污染源調查與分析
薛勇剛1,2 章婷婷1 戴曉虎1,2 馮可
（1 同濟大學蘇州研究院；
2 同濟大學污染控制和資源化研究國家重點實驗室）
目前，由于對城市污水處理廠惡臭污染源排放規律缺乏認識，導致除臭工藝選取不當或工藝運行效率較低，除臭效果不理想。因此，有必要對城市污水處理廠主要惡臭污染源和各構筑物的惡臭氣體排放特點和規律進行調查與分析，由此選擇合適的除臭工藝與規模以有效的去除臭氣。
1 調查方法
1.1 污水處理廠概況與采樣點設置
對南方某市的主要污水處理廠進行采樣監測，選取該市主要典型的污水處理廠，包括不同的污水處理規模、不同的污水處理工藝、不同的污泥脫水方式等，具體見表1。同時從以上采樣污水處理廠中選取A污水處理廠進行臭氣濃度連續監測，研究臭氣季節排放規律。采樣點設置如下，進水處理工段包括：進水泵房、格柵井、曝氣沉砂池、綜合反應進水口；污泥處理工段包括：污泥濃縮池、儲泥池、污泥脫水機房；廠界敏感點。
1.2 監測項目與方法
H2S：便攜式氣體檢測儀MX6；NH3：便攜式氣體檢測儀SA-JSA8；溫濕度：數顯溫濕度計；監測方法：在現場進行測定，記錄實時數據。監測時間：2011年9月至2012年9月每月選取一日監測，其中2012年8月8~14日每日進行監測。
2 結果與分析
2.1 污水處理廠惡臭污染物排放特征
對某市主要典型污水處理廠臭氣H2S和NH3濃度進行了長期監測，結果如圖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水區、曝氣沉砂池以及污泥處理區域，惡臭污染嚴重，需要控制。H2S在進水區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濃度也呈現相對相同的趨勢，到污泥處理區濃度稍有所回升，可見污水處理廠的惡臭污染控制應在進水區和曝氣沉砂池區域增加強度。就某市選取監測的污水處理廠廠界臭氣濃度均較低，均達到國家標準要求。A污水處理廠進出水水質、場內構筑物臭氣濃度和廠界臭氣濃度在調研的污水廠中均具有代表性，因此選取A污水處理廠進行進一步研究。
2.2 污水處理廠惡臭污染物季節排放特征
A污水處理廠主要惡臭污染源有：進水提升泵、格柵、進水泵房、曝氣沉砂池、污水輸送管道、除磷池、污泥濃縮池、污泥儲泥房、脫水機房、污泥料倉等。
2.2.1 進水處理工段
從2011年9月~2012年9月對進水處理工段排放的H2S和NH3濃度進行連續監測，結果如圖3所示。
從圖3中可以看出，2011年9~10月以及2012年4~9月，進水泵房、格柵、曝氣沉砂池以及綜合反應池進水口的H2S和NH3排放濃度均較高。進入到10月份以后，進水泵房、格柵、曝氣沉砂池以及綜合反應池進水口的H2S和NH3的排放濃度明顯降低，進入到12月以后，其H2S和NH3的排放濃度進一步降低，最低接近于0。因此，進水處理工段的H2S和NH3排放濃度呈現夏、秋季節較高而冬、春季節較低的特征。
2.2.2污泥處理工段
從2011年9月~2012年9月對進水處理工段排放的H2S和NH3濃度進行連續監測，結果如圖4所示。在污泥處理工段測得H2S和NH3排放濃度變化不大，但從曲線的變化規律看，也基本符合呈現夏、秋季節較高而冬、春季節較低的特征。
2.2.3廠界敏感點
廠界敏感點的臭氣分布見圖5。從圖5可以看出：將所得數據與相關國家標準對比發現，該廠廠界惡臭污染物濃度均滿足《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918—2002)中的一級標準。
2.3 臭氣問題嚴重時段情況與分析
夏季（8月）的臭氣問題比較嚴重，格柵、曝氣沉砂池等處理段的H2S濃度非常高，該階段的監測數據更具有一定的代表性。因此，對2012年8月8日~8月14日每日監測A污水處理廠的數據進行詳細分析。
表2為2012年8月8日~8月14日A污水處理廠每日水質與天氣情況等基礎數據,由表中數據可知：該階段內水質pH和水溫基本穩定，pH在6.9~7.2，水溫在28℃~30℃。
圖6為8月8~14日污水處理廠內各段臭氣濃度值。其中：1號位點：進水泵房，2號位點：格柵，3號位點：曝氣沉砂池，4號位點：綜合反應池進水口，5號位點：污泥濃縮池，6號位點：儲泥池，7號位點：污泥脫水機房。
由圖可知：
（1）進水區域（進水泵房、格柵、曝氣沉砂池）臭氣問題較為嚴重。進水區域由于污水中有機物、硫化物等含量較高，因此產生的惡臭物質如硫化氫、氨氣、甲硫醇、甲硫醚等惡臭有機物質也較多。同時在進水區域，由于污水泵將廢水提升、輸送的過程中也會加速惡臭氣體的溢出彌散，導致該區域的臭氣問題較為嚴重。
（2）季節、溫度對臭味的影響。8月夏季的臭氣問題比較嚴重，冬、春季節時，隨著溫度的下降，H2S的濃度也有明顯的下降。這主要是因為，水溫較低時，細菌活性受抑制，產生的臭氣物質較少，且H2S隨著溫度的變化，在水中的溶解度也逐漸減小。
夏季時，水溫較高，一般在25℃以上，而冬、春季節，水溫較低，一般在10℃以下。從溶解度表中發現，這兩個溫度下，硫化氫的溶解度相差了將近40%，因此。在夏季溫度較高時，細菌較活躍，且H2S溶解度較低，極易逸散，造成臭氣濃度較高的問題。
（3）天氣對臭味問題的影響。對8月夏季高溫天氣連續監測中，其中8月10日和8月12日各工段臭氣濃度值遠遠低于其他時間，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，這兩天在監測中或監測前均在下雨，水中污染物濃度變低，且雨水會將空氣中的H2S沉降，因此當日的H2S也比其他時間較低。
3 結論
（1）對污水處理廠主要惡臭源的惡臭物質排放濃度的監測表明，進水區和曝氣沉砂池是惡臭污染嚴重區域。H2S的排放濃度明顯高于NH3濃度，因此應對H2S進行重點控制。
（2）進水處理區和污泥處理區的H2S和NH3排放濃度均呈現夏、秋季高而冬、春季低的特點，表現出明顯的季節變化。并且，污泥處理區的H2S和NH3排放濃度相對于進水處理區要低得多。與相關文獻報道傳質劇烈的進水區域是污水處理廠惡臭物質主要散發源這一描述相符。
（3）污水的水溫會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，使得H2S極易逸散，造成臭氣排放濃度較高。同時，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，是雨天惡臭物質排放濃度較低的主要原因。
（4）構筑物的覆蓋面積和污泥脫水間脫水方式對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。
（5）當氣溫、水溫較低時或降雨比較明顯時，可以適當考慮調整除臭處理裝置的運行強度、時間或關閉部分除臭處理裝置，以降低污水廠的除臭運行成本，取得更好的經濟和環境效益。
