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摘 要：污泥产生的气体其组成成分较为复杂，具有高毒性、大气量，排放持续时间长等特点。引起恶臭的主要物质有硫化氢、氨气等无机物和一些有机化合物，如甲基硫醇，其中氨浓度最高，其次是硫化氢，甲硫醇气味强度最大。不仅对金属设备、污泥排放管道和仪表具有很强的腐蚀性，而且对污泥周围居民具有极大的健康危害，因此恶臭气体的处理显得非常重要。本文以污泥中转站为例，利用生物-光催化联用工艺对其进行臭气处理，结果表明气味浓度明显降低，显著改善了周围的空气质量。
关键词：生物-光催化联用工艺；污泥臭气；应用
0 引言
污泥由有机残骸，细菌，无机粒子和胶体复杂的非均质体，含水量高，含有大量高浓度的污染物，因此在污泥处理过程中，一些不稳定的物质产生化学反应，导致恶臭气体释放出来，导致严重的气味污染，导致一系列的社会问题。
1 污泥臭气的特点及成分
污泥臭气具有成分复杂、毒性强、气量大、排放持续性长的特点，该类臭气成分可以分为4类：第一，含硫化合物，如硫化氢、硫醇类、硫醚类和噬吩类等；第二，含氮化合物，如氨、胺类、酞胺类以及吲哚类等；第三，烃类化合物，如烷烃、烯烃、炔烃以及芳香烃等；第四，含氧有机物，如醇、醛、酮、酚以及有机酸等，其中影响最大的臭气有氨气、硫化氢、甲硫醇、丙硫醇、甲基硫等。
2 污泥臭气处理工艺分析
2.1 单一工艺
在淤泥臭气处理方面，人们试图用焚烧法、生物法、光催化作用、低温等离子体等方法，其中，生物法是一种最常用的气味净化技术。生物除臭的常用的方法包括土壤处理、生物过滤和除臭。使用生物法这种方法去处理淤泥臭气具有低投资和运营成本，净化效果好，方便操作和维护等优点，在发达国家已广泛应用于低浓度处理恶臭气体；焚烧法所需的设备庞大，基建投资大，且容易产生二次污染；光催化过程和低温等离子体废气净化技术在最近几年由于污泥气味复杂的构成物质，在废气处理过程中经常遇到以下问题：单一使用低温等离子体技术耗能较高、降解不完全，而且很难控制臭氧排放；因为一些导致恶臭的物质难以降解，使用单一光催化过程的方法将污泥气味浓度降低效果不明显；通过使用紫外线光催化去处理污泥气味，但是效果不稳定而且难以处理高浓度的臭空气气体。
2.2 組合工艺
为了克服单一的除臭方式在气味处理中的缺陷，目前国内外学者在研究过程中发现：低温等离子体光催化法与低温等离子体生物方法去除恶臭气体，显示出强大的协同效应。（1）低温等离子体光催化方法。低温等离子体会释放二氧化钛所必须的紫外线，在紫外线的影响下，光催化剂可以有选择地与等离子体产生中间副产品反应，并得到有效的降解物质。因此，低温等离子体与光催化联合可以产生更好的除臭效果，并能有效地抑制中间产品的形成。目前，这种方式被广泛地应用在氮氧化物的去除和除臭。（2）低温等离子体生物方法。结合等离子体和生物处理技术使用大量活性粒子的等离子体，对有毒、有害污染物直接分解和去除，使用等离子体的生物学方法分解产品和气味可以将有毒物质降解成无害的物质，从而减少生物除臭装置和等离子体生成的副产物，避免污染的二次发生。它不仅可以降低等离子体电能消耗，还可以控制有害副产物的形成，提高了恶臭气体处理的投入与产出的比率。采用低温等离子体-生物法处理H2S恶臭气体，H2S的去除效率比单独使用等离子体提高了83.4%～90.1%，而且可有效消除等离子体氧化H2S产生的SO2等二次污染物。目前对低温等离子法与光催化或生物法联用工艺研究较多，已经有大量成功的科研及工程应用案例，而对于光催化-生物联用工艺实际工程应用的报道较少。本文介绍了一个生物法联用光催化技术在脱水污泥臭气处理中的工程应用，希望为同行业提供一些技术参考。
3 生物-光催化联用工艺的应用分析
本文以某污泥码头污泥中转站为例，采用生物+光催化联合除臭工艺对所收集的臭气进行处理，以改变污泥中转站的操作环境和周边的空气质量。
3.1 生物除臭装置和光催化装置
生物脱臭装置包括一个预洗涤池和生物滤池两部分，其主要组成部分包括离心风机、水泵、塔体和碳质生物媒体填充物。其中，过滤器是不锈钢做的。填料是无机和有机混合填料。光催化装置主要由5部分组成的，一个预处理设备，泡沫镍网与纳米二氧化钛、紫外线灯、电气控制系统和设备外壳。污泥臭气在收集系统收集后，先进到生物脱臭设备通过填料层，与填料进行接触，生物除臭装置排出的气味继续进入光催化装置，并保持一段时间，净化气体通过排气口直接排放到大气中。
3.2 样品采集与分析
分别在该处理装置中设置取样点1、取样点2和取样点3进行采样）。样品选择容量为2.7L内表面硅烷化处理的苏玛罐进行采集，采样前使用清洗系统进行清洗，抽真空至200Pa以下备用。在采样点将苏玛罐打开进行瞬时采样，采样时间为10～30s，每次采样设置3个平行样，采样结束后关好罐阀，记录采样有关数据，带回实验室进行分析。样品成分用大气预浓缩仪连接气质联用仪进行分析，联用仪配火焰离子/质量选择检测器。以氦气做载气，气体样品先用HP-1毛细管柱分为2路，1路进入PLOT-Q柱，随后进入FID检测器；另1路经不锈钢管线进入MSD检测器。GC柱温升温程序：-50℃，保持3min，以15℃/min的速率升温至10℃，然后以5℃/min的速率升温至120℃，再以10℃/min的速率升温至250℃，保持10min。C2～C3和C4～C11的VOC分别用FID和MSD检测器识别和定量，样品臭气浓度根据GB/T14675-93《空气质量恶臭测定三点比较式臭袋法》测定。
3.3 数据分析与讨论
污泥臭气中主要成分为氮化物、硫化物和挥发性有机物。本研究针对污泥中转站臭气采样分析，得到相似结论。测量结果表明：这些主要成分占总臭气总量的99.7%，其在生物段的去除率为90.0%，在光催化段的去除率为7.6%，总去除率可达97.6%。污泥臭气中氨气浓度最高，这是由于污泥中大量的有机成分如蛋白质等在好氧细菌的作用下产生；未检出硫化氢可能是由于硫化氢不稳定，在样品保存过程中已经分解；挥发性有机物供检出39种，其中甲苯浓度最高，占总挥发性有机成分的55%。对检测到的污泥臭气成分进行分类。通过对比可以看出：污泥臭气中氮化物、苯系物及酮类大部分在生物处理段被微生物降解，去除率在90%以上；紫外光催化段对烷烃类及其他成分，如酯类、醇等的去除能力明显优于生物法，表明微生物对于低浓度烷烃、酯及醇的降解效果较差。因此，通过生物-光催化组合工艺可以弥补单一生物法的不足，不仅增强了对生物易降解物质的去除能力，而且能提高微生物难分解物质的去除效率。
根据GB14554-93《恶臭污染物排放标准》，污泥中转站主要受控恶臭物质有氨气、二甲基硫醚和二甲基二硫醚，这3种物质经生物段处理后都能达到二级排放标准，其中氨气和二甲基二硫醚含量远低于标准限值，因此经生物段处理后的臭气浓度降低幅度可达92.5%；经生物段处理的废气再通过光催化装置后，这3种致臭物质的浓度进一步降低，但仍然高于GB14554-93规定的厂界标准限值，这可能是由于二甲基硫醚去除效果不明显，总去除率低于50%，虽然排放浓度达到了标准要求，但由于其阈值非常低，对臭气浓度的贡献很大；还有可能是收集污泥臭气中存在现有标准的8种受控物以外的致臭物质，且其去除效率不高，导致臭气浓度不达标；另外码头污泥臭气的无组织排放也会导致臭气浓度升高。
4 结语
从上面可以看出，生物-光催化技术的运用可以弥补单一生物方法的不足，它不仅可以提高生物降解物质的清除能力，同时也提高难降解物质的分解率。废气经过整个处理过程后达到了相应的国家排放标准，气味的浓度下降，这个实际例子为国内淤泥废气处理提供了理论依据和参考依据。
参考文献
[1]刘璐，陈同斌，郑国砥，等.污泥堆肥厂臭气的产生和处理技术研究进展[J].中国给水排水，2010，（13）：120-124.
[2]冯霞，罗亚田.光催化与其他技术联用处理废水的研究进展[J].辽宁化工，2005，（9）：398-400.
[3]施瑾，郑弘.光催化技术与生物处理法联合工艺处理废水的研究进展[J].上海水务，2010，（3）：3-5.
（作者单位：偃师市环境监测站）
关键词：生物-光催化联用工艺；污泥臭气；应用
0 引言
污泥由有机残骸，细菌，无机粒子和胶体复杂的非均质体，含水量高，含有大量高浓度的污染物，因此在污泥处理过程中，一些不稳定的物质产生化学反应，导致恶臭气体释放出来，导致严重的气味污染，导致一系列的社会问题。
1 污泥臭气的特点及成分
污泥臭气具有成分复杂、毒性强、气量大、排放持续性长的特点，该类臭气成分可以分为4类：第一，含硫化合物，如硫化氢、硫醇类、硫醚类和噬吩类等；第二，含氮化合物，如氨、胺类、酞胺类以及吲哚类等；第三，烃类化合物，如烷烃、烯烃、炔烃以及芳香烃等；第四，含氧有机物，如醇、醛、酮、酚以及有机酸等，其中影响最大的臭气有氨气、硫化氢、甲硫醇、丙硫醇、甲基硫等。
2 污泥臭气处理工艺分析
2.1 单一工艺
在淤泥臭气处理方面，人们试图用焚烧法、生物法、光催化作用、低温等离子体等方法，其中，生物法是一种最常用的气味净化技术。生物除臭的常用的方法包括土壤处理、生物过滤和除臭。使用生物法这种方法去处理淤泥臭气具有低投资和运营成本，净化效果好，方便操作和维护等优点，在发达国家已广泛应用于低浓度处理恶臭气体；焚烧法所需的设备庞大，基建投资大，且容易产生二次污染；光催化过程和低温等离子体废气净化技术在最近几年由于污泥气味复杂的构成物质，在废气处理过程中经常遇到以下问题：单一使用低温等离子体技术耗能较高、降解不完全，而且很难控制臭氧排放；因为一些导致恶臭的物质难以降解，使用单一光催化过程的方法将污泥气味浓度降低效果不明显；通过使用紫外线光催化去处理污泥气味，但是效果不稳定而且难以处理高浓度的臭空气气体。
2.2 組合工艺
为了克服单一的除臭方式在气味处理中的缺陷，目前国内外学者在研究过程中发现：低温等离子体光催化法与低温等离子体生物方法去除恶臭气体，显示出强大的协同效应。（1）低温等离子体光催化方法。低温等离子体会释放二氧化钛所必须的紫外线，在紫外线的影响下，光催化剂可以有选择地与等离子体产生中间副产品反应，并得到有效的降解物质。因此，低温等离子体与光催化联合可以产生更好的除臭效果，并能有效地抑制中间产品的形成。目前，这种方式被广泛地应用在氮氧化物的去除和除臭。（2）低温等离子体生物方法。结合等离子体和生物处理技术使用大量活性粒子的等离子体，对有毒、有害污染物直接分解和去除，使用等离子体的生物学方法分解产品和气味可以将有毒物质降解成无害的物质，从而减少生物除臭装置和等离子体生成的副产物，避免污染的二次发生。它不仅可以降低等离子体电能消耗，还可以控制有害副产物的形成，提高了恶臭气体处理的投入与产出的比率。采用低温等离子体-生物法处理H2S恶臭气体，H2S的去除效率比单独使用等离子体提高了83.4%～90.1%，而且可有效消除等离子体氧化H2S产生的SO2等二次污染物。目前对低温等离子法与光催化或生物法联用工艺研究较多，已经有大量成功的科研及工程应用案例，而对于光催化-生物联用工艺实际工程应用的报道较少。本文介绍了一个生物法联用光催化技术在脱水污泥臭气处理中的工程应用，希望为同行业提供一些技术参考。
3 生物-光催化联用工艺的应用分析
本文以某污泥码头污泥中转站为例，采用生物+光催化联合除臭工艺对所收集的臭气进行处理，以改变污泥中转站的操作环境和周边的空气质量。
3.1 生物除臭装置和光催化装置
生物脱臭装置包括一个预洗涤池和生物滤池两部分，其主要组成部分包括离心风机、水泵、塔体和碳质生物媒体填充物。其中，过滤器是不锈钢做的。填料是无机和有机混合填料。光催化装置主要由5部分组成的，一个预处理设备，泡沫镍网与纳米二氧化钛、紫外线灯、电气控制系统和设备外壳。污泥臭气在收集系统收集后，先进到生物脱臭设备通过填料层，与填料进行接触，生物除臭装置排出的气味继续进入光催化装置，并保持一段时间，净化气体通过排气口直接排放到大气中。
3.2 样品采集与分析
分别在该处理装置中设置取样点1、取样点2和取样点3进行采样）。样品选择容量为2.7L内表面硅烷化处理的苏玛罐进行采集，采样前使用清洗系统进行清洗，抽真空至200Pa以下备用。在采样点将苏玛罐打开进行瞬时采样，采样时间为10～30s，每次采样设置3个平行样，采样结束后关好罐阀，记录采样有关数据，带回实验室进行分析。样品成分用大气预浓缩仪连接气质联用仪进行分析，联用仪配火焰离子/质量选择检测器。以氦气做载气，气体样品先用HP-1毛细管柱分为2路，1路进入PLOT-Q柱，随后进入FID检测器；另1路经不锈钢管线进入MSD检测器。GC柱温升温程序：-50℃，保持3min，以15℃/min的速率升温至10℃，然后以5℃/min的速率升温至120℃，再以10℃/min的速率升温至250℃，保持10min。C2～C3和C4～C11的VOC分别用FID和MSD检测器识别和定量，样品臭气浓度根据GB/T14675-93《空气质量恶臭测定三点比较式臭袋法》测定。
3.3 数据分析与讨论
污泥臭气中主要成分为氮化物、硫化物和挥发性有机物。本研究针对污泥中转站臭气采样分析，得到相似结论。测量结果表明：这些主要成分占总臭气总量的99.7%，其在生物段的去除率为90.0%，在光催化段的去除率为7.6%，总去除率可达97.6%。污泥臭气中氨气浓度最高，这是由于污泥中大量的有机成分如蛋白质等在好氧细菌的作用下产生；未检出硫化氢可能是由于硫化氢不稳定，在样品保存过程中已经分解；挥发性有机物供检出39种，其中甲苯浓度最高，占总挥发性有机成分的55%。对检测到的污泥臭气成分进行分类。通过对比可以看出：污泥臭气中氮化物、苯系物及酮类大部分在生物处理段被微生物降解，去除率在90%以上；紫外光催化段对烷烃类及其他成分，如酯类、醇等的去除能力明显优于生物法，表明微生物对于低浓度烷烃、酯及醇的降解效果较差。因此，通过生物-光催化组合工艺可以弥补单一生物法的不足，不仅增强了对生物易降解物质的去除能力，而且能提高微生物难分解物质的去除效率。
根据GB14554-93《恶臭污染物排放标准》，污泥中转站主要受控恶臭物质有氨气、二甲基硫醚和二甲基二硫醚，这3种物质经生物段处理后都能达到二级排放标准，其中氨气和二甲基二硫醚含量远低于标准限值，因此经生物段处理后的臭气浓度降低幅度可达92.5%；经生物段处理的废气再通过光催化装置后，这3种致臭物质的浓度进一步降低，但仍然高于GB14554-93规定的厂界标准限值，这可能是由于二甲基硫醚去除效果不明显，总去除率低于50%，虽然排放浓度达到了标准要求，但由于其阈值非常低，对臭气浓度的贡献很大；还有可能是收集污泥臭气中存在现有标准的8种受控物以外的致臭物质，且其去除效率不高，导致臭气浓度不达标；另外码头污泥臭气的无组织排放也会导致臭气浓度升高。
4 结语
从上面可以看出，生物-光催化技术的运用可以弥补单一生物方法的不足，它不仅可以提高生物降解物质的清除能力，同时也提高难降解物质的分解率。废气经过整个处理过程后达到了相应的国家排放标准，气味的浓度下降，这个实际例子为国内淤泥废气处理提供了理论依据和参考依据。
参考文献
[1]刘璐，陈同斌，郑国砥，等.污泥堆肥厂臭气的产生和处理技术研究进展[J].中国给水排水，2010，（13）：120-124.
[2]冯霞，罗亚田.光催化与其他技术联用处理废水的研究进展[J].辽宁化工，2005，（9）：398-400.
[3]施瑾，郑弘.光催化技术与生物处理法联合工艺处理废水的研究进展[J].上海水务，2010，（3）：3-5.
（作者单位：偃师市环境监测站）