1 污泥气主要成分与除臭机理分析

　　在污水处理或污泥处置工艺过程中产生的气味物质主要由碳、氮和硫元素组成。只有少数(并非少量)的气味物质是无机物，如：氨(NH3)和硫化氢(H2S);大多数的气味物质是有机物，如：低分子脂肪酸、胺类、醛类、酮类、醚类、卤代烃以及脂肪族的、芳香族的、杂环的氮或硫化物。

　　对于污泥堆肥(生物干化)项目来讲，污泥气主要成分分为三类：NH3、H2S、VOC(可挥发性有机物)。在类似的运行条件下，VOC的产生量一般与污泥中的固有量成正比例;而NH3、H2S的量与工艺运行参数选择和运行实际工况紧密相关。影响NH3产生量的重要指标是堆肥物料的C/N，适合的C/N值应介于25～30之间，但由于大多数市政污泥的C/N值远低于这个值，因此N转化成NH3 挥发出来。影响H2S产生量的主要原因是物料堆体内氧含量，由于曝气过程间断进行，固体物料中空气扩散过程极其复杂，因此不可避免会有厌氧环境存在，也会有部分H2S产生。

　　针对以上三类物质的特性，可以采用化学+生物+植物液喷淋组合除臭技术加以控制。

　　1.1 污泥气化学除臭机理

　　臭气中所含的污染物是多样而复杂的，既有疏水性物质，也有亲水性物质。通过喷淋化学溶解吸附过程， 可去除大部分亲水性物质。可以用较少的成本降低后续工艺的负荷。

　　1.2 污泥气生物除臭机理

　　无法溶于水的臭源物质需要依靠生物方法去除。污泥气中的臭源物质大都带有活性基团，容易发生化学反应，特别是被氧化。当活性基团被氧化后，气味就消失，生物除臭就是基于这一原理(见下图)。

　　生物除臭法主要有生物滤池、生物洗涤塔和生物滴滤池。在应用中，方法的选择应根据废气中污染物的类型与性质而定。常规的除臭生物反应器，主要采用细菌作为微生物的主体，细菌适合于在水中或潮湿的环境中生存。因此，对于水溶性好的污染物，利用细菌进行生物降解，会得到很好的去除效果。但是，对于在水中溶解度低的物质，细菌表面的水层将影响传质速率，导致处理效率降低。

　　利用真菌降解疏水性或水溶性差的污染物，其降解效率高于细菌的降解效率。真菌可在较干燥的环境中生长， 无需连续喷洒水来维持湿润环境，这就使得臭味物质可直接与微生物接触并被降解;真菌适应的pH值为3～6，处理酸性臭气或出现酸性积累时，不需要加碱调整pH值。特别是对于某些有机物的真菌的降解能力高于细菌。

　　1.3 污泥气植物液除臭机理

　　植物液除臭作为无法完全封闭空间与外界接触面除臭安全保障措施对于污泥堆肥(生物干化)项目是必要的。工作液通过控制设备经专用喷嘴雾化成雾状，溶液的表面不仅能有效地吸附空气中的异味分子，同时也能使吸附的异味分子的立体构型发生改变。工作液与臭气分子的反应为：工作液通过控制设备经专用喷嘴雾化成雾状，在空间扩散液滴的半径≤0.04mm，液滴形成巨大的表面能，平均每摩尔为几十千卡;这个数量级的能量已是很多元素中键能的1/3～1/2，此时，溶液中的有效分子可以向臭气分子提供电子，与臭气分子发生反应;该表面能可以吸附空气中的臭气分子，并使臭气分子中的立体结构发生变化，变得不稳定;同时，吸附在液滴表面的臭气分子也能与空气中的氧气发生反应。经过植物提取液作用，臭气分子将生成无味无毒的分子， 如水、无机盐等等，从而消除臭气，并且反应的产物不会形成二次污染。

　　(1)酸碱反应：如植物提取液中含有生物碱，它可以与硫化氢等酸性臭气分子反应。与一般酸碱反应不同的是，一般的碱是有毒的，不可食用的，不能生物降解的。而天然植物提取液能进行生物降解，无毒。

　　(2)催化氧化反应：如硫化氢在一般情况下，不能与空气中的氧进行反应。但在天然植物提取液的催化用下，可以与空气中的氧气发生反应。

　　(3)路易斯酸碱反应：在有机化学中，能吸收电子云的分子或原子团称为路易斯酸，在有机硫的化合物中，硫原子的外层有空轨道，可以接受外来的电子云， 因此可称这类有机物为路易斯酸。相反，能提供电子云的分子或原子团称为路易斯碱。一般带负电荷的原子团、含氮的有机物属于路易斯碱。例如，苯硫醚与天然植物提取液的反应就属于这一类。苯硫醚是一个路易斯酸，而在其中的含氮化合物属路易斯碱。两者可以反应。

　　(4)从热力学的角度讨论。经过雾化的天然植物提取液液滴，其直径在0.04mm以下。在这种情况下， 液滴的表面能已达到一些有机化合物键能的1/3和1/4。在这种情况下，可以破坏臭气分子中的键，使它们不稳定，易分解。

　　(5)氧化还原反应：例如，甲醛具有氧化性，而在天然植物提取液中有的有效分子具有还原性，它们可以直接进行反应。

　　2 适用的除臭系统及设计

　　2.1 收集系统

　　目前尚没有专门针对污泥堆肥(生物干化)项目的设计规范，一般可以参照相关污水设计规范中的规定并结合实际情况取值：无人作业空间1～3次/小时;非发酵仓有人作业空间6～8次/小时;发酵仓有人作业空间12次/小时。

　　此外，应根据曝气量校核换气量，确保车间内任何部分都保持负压。风机设置应考虑可以调节风量，以适应变化的气候和运行情况。非隧道仓建筑物形式应设计空气收集管道，并应重点考虑防腐蚀。

　　2.2 处理系统

　　处理系统的设置可以考虑化学生物组合除臭系统与植物液喷淋系统相互独立。

　　化学生物组合除臭系统中的化学系统根据预计处理亲水物质量核算(与污泥处理工艺相关);生物系统主要应考虑的参数(以生物滤池为例)见表2。

　　植物液喷淋系统主要应考虑以下部位：车间与外界连接的门窗，有人操作空间与无人操作空间之间的连接部位(包括门窗、设备连接通道、管沟等)。根据所选型的植物液雾化喷头的能力确定最终设置数量，由总能力和最不利点位置核算选型植物液喷淋系统泵的型号。

　　3 结语

　　(1)为了避免对环境产生二次污染和保障操作人员的健康安全，污泥堆肥(生物干化)系统应重视考虑除臭问题，并应选择不同配置的除臭系统。

　　(2)造价和运行成本是限制污泥堆肥(生物干化) 项目除臭技术应用的主要制约因素，针对污泥气主要成分考虑组合除臭工艺，可以在较低成本的前提下取得良好的效果。

　　(3)在污泥堆肥(生物干化)工艺设计中考虑除臭问题，如调解合适C/N值，减少臭气溢出量，减少建筑物空间容积，可以收到事半功倍的效果。