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摘 要：污水处理对于现代的绿色生活至关重要，然而污水处理厂在处理污水、污泥等过程中将产生一定的恶臭气体，本文通过采用适当的构筑物加盖形式，设计合理的换气次数，并以紫外光催化氧化设备试行处理广东某污水处理厂的臭气，在试验结果中得出，该设备的除臭效率上较之现行其他设备具有一定的优越性，且操作相对简单，具有阻力小、不产生二次污染的优良性能，对于城市污水处理厂除臭工程具有较强的适用性，具有较好的市场前景与社会效益。
关键词：污水处理；除臭工程；紫外光催化氧化
污水处理对于现代的绿色生活至关重要，然而污水处理厂在处理污水、污泥等过程中将产生一定的恶臭气体，恶臭气体的散发将极大的影响甚至危害附近居民的正常生活，也易因恶臭气体的散发引发严重的环境污染问题。污水处理厂在处理污水、污泥中产生的臭味就成为当前环境生态发展的重要议题。本文以紫外光催化氧化为例，探析污水处理厂除臭工程的应用，以期为污水处理厂在处理污水、污泥中产生的臭味除臭给出一定对策。通过采用适当的构筑物加盖形式，设计合理的换气次数，并以紫外光催化氧化设备试行处理广东某污水处理厂的臭气，在试验结果中得出，该设备的除臭效率上较之现行其他设备具有一定的优越性，且操作相对简单，具有阻力小、不产生二次污染的优良性能，对于城市污水处理厂除臭工程具有较强的适用性，具有较好的市场前景与社会效益。
一、污水处理厂臭气的产生及其分解
（一）臭气的产生、臭气的类别
考察污水处理厂臭气的来源，可以观察知晓污水处理厂恶臭发生源主要构筑物有粗格栅、沉砂池、曝气池、生物反应池、储泥池（ 污泥浓缩池），主要建筑物有进水提升泵房、脱水机房及污泥堆场。以上不同的构筑物、建筑物产生恶臭气体有所不同，如初沉池污泥厌氧消化过程中产生的臭气以H2 S及其他含硫气体为主，污泥硷化稳定过程中会产生氨气和其他易挥发物质，污水处理厂的进水提升泵房产生的主要臭气为H2S，垃圾堆肥过程中会产生氨气、胺、含硫化合物、脂肪酸、芳香族和二甲基硫等臭气，污泥风干过程则会有一定的硫化氢，但主要以硫醇和二甲基硫气体为主。经过臭气产生及其类别的分析，可知污水、污泥处理过程中产生的恶臭气体对人体与生活都可能造成极大的危害，如何应用现代工程进行污水处理的除臭工程，首先对其产生的臭气成分及其进行分析。
（二）污水处理中产生的臭气成分分析
污水处理工艺过程中产生的恶臭气体主要由碳、氢和硫元素组成。其成分构成种类与浓度值则与污水本身的性质及种类有关。作者选取污水处理中的H2S、NH3作为恶臭污染物样本，在七天的监测与样品对比后，得出H2S、NH3的浓度分别为0～8.7mg /m3与0～0.7mg /m3。在检测的样本中可发现，臭气的浓度较高且对人体有一定的影响。
二、惡臭气体加罩收集系统
（一）恶臭气体加罩收集系统的设计
恶臭气体加罩收集系统的设计理念主要是在最小范围对臭气进行封闭与直接收集，以免其扩散或加强，以加罩的方法对其进行封闭与收集。目前我国，加盖除臭的结构形式主要有钢筋混凝土顶板加盖；轻型骨架覆面加盖，采用彩色压型钢板、聚酯玻璃钢、PC 板（ 玻璃卡普隆或阳光板） 和夹丝（ 钢化） 玻璃等作为覆面结构；钢支撑反吊膜结构加盖等三种方法。以上方法的选择与设计主要是考虑当地的经济条件、场地条件、设备条件等，应充分考虑设备维护如何更为简便、设备的检修或更换如何更为便利；加罩的方式要尽量周全与便捷；材质要考虑其轻便、抗老化、耐腐蚀，具有较高的实用性。同时应充分考虑其运行成本，尽量降低其费用的投入，包括材料与人本成本。
（二）恶臭气体加罩收集系统风量的计算
本工程恶臭气体排风量根据各构筑物臭气空间容积和换气次数确定，设计缺氧池排气次数为7次/ h，其余池体换气次数为3次/ h；调节池和接触池设有曝气系统，臭气排风量在换气次数3次/ h的基础上还需要加曝气量。本工程恶臭气体排风量取值4000m3/h。
三、恶臭物质的处理方法
除臭处理技术目前主要有土壤法、生物滤池法、化学洗涤法、植物提取液净化法、高能离子净化法及紫外光催化氧化法等。其中土壤法、生物滤池法、高能离子净化法等方法占地较大，投资较大。植物提取液净化法虽能除臭但却有一种植物提取液的特殊气味。化学洗涤法需要使用酸、碱及氧化剂，且设备阻力大，能耗高。紫外光催化氧化技术具有反应条件温和、能耗低、操作简便、能矿化绝大多数有机物及可减少二次污染等突出优点。故本工程选用紫外光催化氧化设备除臭。
四、紫外光催化氧化的应用
（一）紫外光催化氧化的应用原理
在紫外光催化氧化设备内，高能紫外线光束与空气、TiO2反应产生臭氧、羟基自由基对恶臭气体进行协同分解氧化反应，生成水和CO2，达标后经排风管排入大气，整个分解氧化过程在2s内完成。其原理包括产生臭氧、产生羟基自由基和灭菌脱臭。
1、臭氧的产生
通过紫外光催化氧化，在100nm ～ 200 nm属真空紫外，在空气中很快被氧吸收，形成臭氧。该设备以紫外线灯使产生的臭氧，可以氧化分解有机物和无机物，与主要臭气硫化氢、氨、苯乙烯、二硫化碳、甲硫醇等，都可发生反应。在臭氧的作用下，这些恶臭气体由大分子物质分解为小分子物质，直至矿化。
2、产生羟基自由基
纳米TiO2受到波长小于387.5 nm的紫外光照射时，当能量等于或大于禁带宽度（ 也称带隙，Eg） ，价带上的电子跃迁到导带，激发电离出电子同时产生正电性的空穴，形成电子-空穴对，分布在表面上的空穴将空气中的水分子氧化成·OH，·OH能氧化大部分有机和无机污染物，在光催化氧化中起着决定性的作用。
3、灭菌与除臭
高能紫外光能穿透细菌、病毒的细胞膜，使核酸（ DNA） 损伤，导致细胞失去繁殖能力，再通过·OH、O3进行氧化反应，彻底达到杀灭细菌的目的并脱臭。 简单来说，污水处理厂臭气的除去，先是通过恶臭气体加罩收集系统，再通过紫外光催化氧化设备，经抽风机，再达标排放，既缓解了传统方法占地大、耗资高的问题，也达到了更好的除臭效果。
（二）紫外光催化氧化設备的性能与成本
1、紫外光催化氧化设备的性能
UVCY 紫外光催化氧化设备包括带盖板的外壳，外壳上设置有仪表及控制系统； 外壳的前后端分别设置有臭气进气口以及净化气出口，进气口后面设有空气过滤模块，出气口前面设有活性碳纤维过滤模块；在空气过滤模块和活性碳纤维过滤模块之间交替布置着多个光触媒（ 纳米TiO2） 模块和紫外线灯模块；紫外光催化氧化设备具有较高的除臭效率，且占地相对传统处理设备有一定的优势，操作起来相对简单，人力成本也随之降低，设备在运转除臭过程中还能起到杀菌的作用，也不带来二次污染。
2、紫外光催化氧化设备的成本
紫外光催化氧化设备目前市面价值大约为15万元，每小时每立方米臭气对应的紫外线灯功率为0.5-1W，紫外灯功率为2880W，风机功率为1.1kW，排风量为3000m3/h，相对其他设备紫外光催化氧化设备在成本上具有一定的优势。
五、紫外光催化氧化设备运行结果
2012年10月对紫外光催化氧化设备投入广东省某污水处理厂运营，2013年4月在当地环境保护监测站对其运行效果进行验收检测，验收结果表明，各项指标符合国家污水处理除臭标准。具体的除臭值为，对恶臭污染物氨、硫化氨、臭气浓度、甲烷的去除效果检测为氨的最小值为0.087mg·m-3，最大值为0.431mg·m-3，平均值为0.221mg·m-3，而国家标准值为1.5mg·m-3，远远超出国家标准预期；硫化氨未检出，国家标准值为0.05mg·m-3；臭气浓度最小值为-10，最大值为15，平均值为10，国家标准值为20；甲烷的数据最小值为3.2€？10-6，最大值为7.78€？10-6，平均值为4.57€？10-6，国家标准值为1000€？10-6。
六、结论
由以上试验与运行结果可知，恶臭气体加罩收集系统在污水处理的除臭工程中至关重要，恶臭气体排风的量与度均由臭气空间容积以确定，紫外光催化氧化设备在城市污水处理厂除臭工程的应用中具有较强的经济效益与社会效益，该设备的除臭效率上较之现行其他设备具有一定的优越性，且操作相对简单，具有阻力小、不产生二次污染的优良性能，对于城市污水处理厂除臭工程具有较强的适用性，具有较好的市场前景。
参考文献：
[1]张金龙.光催化[M].华东理工大学出版社，2012.
[2]蔡伟民，龙明策.环境光催化材料与光催化净化技术[M].上海交通大学出版社，2012.
[3]崔玉民，李慧泉，张坤.三氧化钨光催化剂制备及应用[M].化学工业出版社，2013.
[4]谷晋川，蒋文举，雍毅.城市污水厂污泥处理与资源化[M].化学工业出版社，2011.
[5]曹伟华，孙晓杰，赵由才.污泥处理与资源化应用实例[M].冶金工业出版社，2010.
作者简介：林培真（1981-），女，广东饶平人，广东省南方环保生物科技有限公司，工程师；吴艳娣（1983.7-），女，广东省南方环保生物科技有限公司研发工程师，研究方向：环保工程。
关键词：污水处理；除臭工程；紫外光催化氧化
污水处理对于现代的绿色生活至关重要，然而污水处理厂在处理污水、污泥等过程中将产生一定的恶臭气体，恶臭气体的散发将极大的影响甚至危害附近居民的正常生活，也易因恶臭气体的散发引发严重的环境污染问题。污水处理厂在处理污水、污泥中产生的臭味就成为当前环境生态发展的重要议题。本文以紫外光催化氧化为例，探析污水处理厂除臭工程的应用，以期为污水处理厂在处理污水、污泥中产生的臭味除臭给出一定对策。通过采用适当的构筑物加盖形式，设计合理的换气次数，并以紫外光催化氧化设备试行处理广东某污水处理厂的臭气，在试验结果中得出，该设备的除臭效率上较之现行其他设备具有一定的优越性，且操作相对简单，具有阻力小、不产生二次污染的优良性能，对于城市污水处理厂除臭工程具有较强的适用性，具有较好的市场前景与社会效益。
一、污水处理厂臭气的产生及其分解
（一）臭气的产生、臭气的类别
考察污水处理厂臭气的来源，可以观察知晓污水处理厂恶臭发生源主要构筑物有粗格栅、沉砂池、曝气池、生物反应池、储泥池（ 污泥浓缩池），主要建筑物有进水提升泵房、脱水机房及污泥堆场。以上不同的构筑物、建筑物产生恶臭气体有所不同，如初沉池污泥厌氧消化过程中产生的臭气以H2 S及其他含硫气体为主，污泥硷化稳定过程中会产生氨气和其他易挥发物质，污水处理厂的进水提升泵房产生的主要臭气为H2S，垃圾堆肥过程中会产生氨气、胺、含硫化合物、脂肪酸、芳香族和二甲基硫等臭气，污泥风干过程则会有一定的硫化氢，但主要以硫醇和二甲基硫气体为主。经过臭气产生及其类别的分析，可知污水、污泥处理过程中产生的恶臭气体对人体与生活都可能造成极大的危害，如何应用现代工程进行污水处理的除臭工程，首先对其产生的臭气成分及其进行分析。
（二）污水处理中产生的臭气成分分析
污水处理工艺过程中产生的恶臭气体主要由碳、氢和硫元素组成。其成分构成种类与浓度值则与污水本身的性质及种类有关。作者选取污水处理中的H2S、NH3作为恶臭污染物样本，在七天的监测与样品对比后，得出H2S、NH3的浓度分别为0～8.7mg /m3与0～0.7mg /m3。在检测的样本中可发现，臭气的浓度较高且对人体有一定的影响。
二、惡臭气体加罩收集系统
（一）恶臭气体加罩收集系统的设计
恶臭气体加罩收集系统的设计理念主要是在最小范围对臭气进行封闭与直接收集，以免其扩散或加强，以加罩的方法对其进行封闭与收集。目前我国，加盖除臭的结构形式主要有钢筋混凝土顶板加盖；轻型骨架覆面加盖，采用彩色压型钢板、聚酯玻璃钢、PC 板（ 玻璃卡普隆或阳光板） 和夹丝（ 钢化） 玻璃等作为覆面结构；钢支撑反吊膜结构加盖等三种方法。以上方法的选择与设计主要是考虑当地的经济条件、场地条件、设备条件等，应充分考虑设备维护如何更为简便、设备的检修或更换如何更为便利；加罩的方式要尽量周全与便捷；材质要考虑其轻便、抗老化、耐腐蚀，具有较高的实用性。同时应充分考虑其运行成本，尽量降低其费用的投入，包括材料与人本成本。
（二）恶臭气体加罩收集系统风量的计算
本工程恶臭气体排风量根据各构筑物臭气空间容积和换气次数确定，设计缺氧池排气次数为7次/ h，其余池体换气次数为3次/ h；调节池和接触池设有曝气系统，臭气排风量在换气次数3次/ h的基础上还需要加曝气量。本工程恶臭气体排风量取值4000m3/h。
三、恶臭物质的处理方法
除臭处理技术目前主要有土壤法、生物滤池法、化学洗涤法、植物提取液净化法、高能离子净化法及紫外光催化氧化法等。其中土壤法、生物滤池法、高能离子净化法等方法占地较大，投资较大。植物提取液净化法虽能除臭但却有一种植物提取液的特殊气味。化学洗涤法需要使用酸、碱及氧化剂，且设备阻力大，能耗高。紫外光催化氧化技术具有反应条件温和、能耗低、操作简便、能矿化绝大多数有机物及可减少二次污染等突出优点。故本工程选用紫外光催化氧化设备除臭。
四、紫外光催化氧化的应用
（一）紫外光催化氧化的应用原理
在紫外光催化氧化设备内，高能紫外线光束与空气、TiO2反应产生臭氧、羟基自由基对恶臭气体进行协同分解氧化反应，生成水和CO2，达标后经排风管排入大气，整个分解氧化过程在2s内完成。其原理包括产生臭氧、产生羟基自由基和灭菌脱臭。
1、臭氧的产生
通过紫外光催化氧化，在100nm ～ 200 nm属真空紫外，在空气中很快被氧吸收，形成臭氧。该设备以紫外线灯使产生的臭氧，可以氧化分解有机物和无机物，与主要臭气硫化氢、氨、苯乙烯、二硫化碳、甲硫醇等，都可发生反应。在臭氧的作用下，这些恶臭气体由大分子物质分解为小分子物质，直至矿化。
2、产生羟基自由基
纳米TiO2受到波长小于387.5 nm的紫外光照射时，当能量等于或大于禁带宽度（ 也称带隙，Eg） ，价带上的电子跃迁到导带，激发电离出电子同时产生正电性的空穴，形成电子-空穴对，分布在表面上的空穴将空气中的水分子氧化成·OH，·OH能氧化大部分有机和无机污染物，在光催化氧化中起着决定性的作用。
3、灭菌与除臭
高能紫外光能穿透细菌、病毒的细胞膜，使核酸（ DNA） 损伤，导致细胞失去繁殖能力，再通过·OH、O3进行氧化反应，彻底达到杀灭细菌的目的并脱臭。 简单来说，污水处理厂臭气的除去，先是通过恶臭气体加罩收集系统，再通过紫外光催化氧化设备，经抽风机，再达标排放，既缓解了传统方法占地大、耗资高的问题，也达到了更好的除臭效果。
（二）紫外光催化氧化設备的性能与成本
1、紫外光催化氧化设备的性能
UVCY 紫外光催化氧化设备包括带盖板的外壳，外壳上设置有仪表及控制系统； 外壳的前后端分别设置有臭气进气口以及净化气出口，进气口后面设有空气过滤模块，出气口前面设有活性碳纤维过滤模块；在空气过滤模块和活性碳纤维过滤模块之间交替布置着多个光触媒（ 纳米TiO2） 模块和紫外线灯模块；紫外光催化氧化设备具有较高的除臭效率，且占地相对传统处理设备有一定的优势，操作起来相对简单，人力成本也随之降低，设备在运转除臭过程中还能起到杀菌的作用，也不带来二次污染。
2、紫外光催化氧化设备的成本
紫外光催化氧化设备目前市面价值大约为15万元，每小时每立方米臭气对应的紫外线灯功率为0.5-1W，紫外灯功率为2880W，风机功率为1.1kW，排风量为3000m3/h，相对其他设备紫外光催化氧化设备在成本上具有一定的优势。
五、紫外光催化氧化设备运行结果
2012年10月对紫外光催化氧化设备投入广东省某污水处理厂运营，2013年4月在当地环境保护监测站对其运行效果进行验收检测，验收结果表明，各项指标符合国家污水处理除臭标准。具体的除臭值为，对恶臭污染物氨、硫化氨、臭气浓度、甲烷的去除效果检测为氨的最小值为0.087mg·m-3，最大值为0.431mg·m-3，平均值为0.221mg·m-3，而国家标准值为1.5mg·m-3，远远超出国家标准预期；硫化氨未检出，国家标准值为0.05mg·m-3；臭气浓度最小值为-10，最大值为15，平均值为10，国家标准值为20；甲烷的数据最小值为3.2€？10-6，最大值为7.78€？10-6，平均值为4.57€？10-6，国家标准值为1000€？10-6。
六、结论
由以上试验与运行结果可知，恶臭气体加罩收集系统在污水处理的除臭工程中至关重要，恶臭气体排风的量与度均由臭气空间容积以确定，紫外光催化氧化设备在城市污水处理厂除臭工程的应用中具有较强的经济效益与社会效益，该设备的除臭效率上较之现行其他设备具有一定的优越性，且操作相对简单，具有阻力小、不产生二次污染的优良性能，对于城市污水处理厂除臭工程具有较强的适用性，具有较好的市场前景。
参考文献：
[1]张金龙.光催化[M].华东理工大学出版社，2012.
[2]蔡伟民，龙明策.环境光催化材料与光催化净化技术[M].上海交通大学出版社，2012.
[3]崔玉民，李慧泉，张坤.三氧化钨光催化剂制备及应用[M].化学工业出版社，2013.
[4]谷晋川，蒋文举，雍毅.城市污水厂污泥处理与资源化[M].化学工业出版社，2011.
[5]曹伟华，孙晓杰，赵由才.污泥处理与资源化应用实例[M].冶金工业出版社，2010.
作者简介：林培真（1981-），女，广东饶平人，广东省南方环保生物科技有限公司，工程师；吴艳娣（1983.7-），女，广东省南方环保生物科技有限公司研发工程师，研究方向：环保工程。