活性炭吸附与高能光催化联合技术在污水处理站异味治理的实践

摘要：本文探讨活性炭吸附与高能光催化联合技术在污水处理站异味治理中的应用。阐述该联合技术原理，分析其在实际项目中的工艺设计、设备选型及运行效果，总结技术优势与不足，为污水处理站异味高效治理提供参考，助力环保达标与环境改善。

关键词：污水处理站；异味治理；活性炭吸附；高能光催化

引言

污水处理站在处理污水过程中会产生大量异味气体，这些气体不仅影响周边环境空气质量，还对工作人员健康造成威胁。常见异味成分包括硫化氢、氨气、挥发性有机物（VOCs）等。传统异味治理方法如生物滤池法、化学洗涤法等，在处理效率、运行成本或适用范围上存在一定局限。活性炭吸附与高能光催化联合技术作为一种新型治理手段，具有高效、环保等潜在优势，逐渐受到关注。本文将结合实际项目，探讨该联合技术在污水处理站异味治理中的实践应用。

一、活性炭吸附与高能光催化联合技术原理

（一）活性炭吸附原理

活性炭具有丰富的孔隙结构和巨大的比表面积，其吸附作用主要基于物理吸附和化学吸附。物理吸附是由于分子间的范德华力，异味气体分子被吸附在活性炭孔隙表面。化学吸附则是活性炭表面的官能团与异味气体发生化学反应，形成化学键，从而将气体固定在活性炭上。对于污水处理站异味中的硫化氢、氨气等，活性炭能通过物理吸附大量捕获，部分成分还可能发生化学吸附。

（二）高能光催化原理

高能光催化技术利用特定波长的光照射光催化剂（如二氧化钛），使光催化剂产生电子 - 空穴对。这些电子 - 空穴对具有很强的氧化还原能力，能与吸附在催化剂表面的氧气和水反应，生成具有强氧化性的羟基自由基（·OH）和超氧阴离子自由基（·O₂⁻）。这些自由基可将异味气体中的有机成分氧化分解为二氧化碳、水等无害物质，对于硫化氢等无机异味气体，也能通过氧化反应将其转化为硫酸根等稳定无机物。

（三）联合技术协同作用

在联合技术中，活性炭先对异味气体进行初步吸附，富集异味成分，提高局部浓度，为后续光催化反应提供更有利条件。光催化反应产生的自由基又可对活性炭进行原位再生，分解活性炭上吸附的部分物质，恢复活性炭吸附能力，延长其使用寿命。二者协同作用，实现对污水处理站异味的高效、持续治理。

二、联合技术在污水处理站的工艺设计

（一）异味收集系统

在污水处理站各异味产生源，如格栅间、曝气池、污泥脱水间等，设置密封罩或集气管道。根据不同区域异味产生量和空间布局，合理设计集气罩的形状、尺寸和位置，确保能有效收集异味气体。例如，在格栅间设置槽边吸气罩，将格栅运行时产生的异味及时收集。集气管道采用耐腐蚀材料，如玻璃钢，以防止异味气体腐蚀。通过风机将收集的异味气体输送至处理设备。

（二）预处理单元

喷淋洗涤：异味气体首先进入喷淋洗涤塔，塔内喷淋碱性溶液（如氢氧化钠溶液），可去除部分水溶性异味成分，如氨气，同时对气体进行降温、除尘。喷淋液通过循环泵不断循环使用，定期补充和更换。

除雾装置：经过喷淋洗涤后的气体含有大量水汽，通过除雾器去除水汽，防止水汽进入后续处理单元影响活性炭吸附和光催化效果。常见除雾器有折板除雾器和丝网除雾器，本工艺选用折板除雾器，其具有结构简单、除雾效率高的特点。

（三）活性炭吸附 - 光催化反应单元

活性炭吸附床：经过预处理的气体进入活性炭吸附床，吸附床内填充颗粒状活性炭，气体在床层内缓慢通过，异味成分被活性炭吸附。根据处理气量和吸附容量计算活性炭填充量，设计吸附床的尺寸和气体流速。为保证吸附效果，吸附床设置多层活性炭，且定期对活性炭进行检查和更换。

高能光催化反应器：吸附后的气体进入高能光催化反应器，反应器内安装有光催化剂涂层的反应管和紫外光源。紫外光照射使光催化剂产生自由基，分解剩余异味成分。通过合理布置光源和反应管，提高光催化反应效率。同时，反应器设置温度和湿度监测装置，确保反应在适宜条件下进行。

（四）后处理与排放单元

二次吸附：经过光催化反应后的气体可能仍含有少量未完全分解的异味成分，通过设置二次活性炭吸附装置进一步吸附净化。

排放监测：净化后的气体通过烟囱排放，在烟囱排放口设置在线监测设备，实时监测硫化氢、氨气、VOCs 等污染物浓度，确保排放符合环保标准。

三、设备选型与关键参数确定

（一）风机选型

根据异味收集系统的风量需求和管道阻力计算风机风量和风压。考虑到系统漏风等因素，风量选择有一定余量。例如，某污水处理站异味收集系统计算风量为 10000m³/h，最终选用风量为 12000m³/h 的离心风机，以保证异味气体能顺利输送至处理设备。

（二）活性炭选型

根据异味成分和吸附性能要求，选择木质活性炭或煤质活性炭。木质活性炭具有发达的中孔结构，对有机异味吸附效果好；煤质活性炭机械强度高，吸附容量大。对于本污水处理站，综合考虑选择碘值为 800mg/g 以上的煤质活性炭，其对硫化氢、氨气等吸附性能良好。

（三）光催化反应器参数

光催化剂：选用纳米级二氧化钛作为光催化剂，其具有较高的光催化活性。通过特殊工艺将二氧化钛负载在反应管表面，形成均匀的催化涂层。

紫外光源：选择波长为 254nm 和 365nm 的紫外灯组合，254nm 紫外光可有效激发二氧化钛产生电子 - 空穴对，365nm 紫外光可促进部分有机物的直接光解。根据反应器体积和处理气量，合理确定紫外灯数量和功率，保证光催化反应所需光照强度。

四、联合技术的运行效果与成本分析

（一）运行效果

异味去除率：经过联合技术处理后，污水处理站异味中的硫化氢去除率达到 95% 以上，氨气去除率达到 90% 以上，VOCs 去除率达到 85% 以上。周边环境空气质量明显改善，厂界异味浓度符合《恶臭污染物排放标准》要求。

稳定性：在连续运行一年的监测中，联合技术设备运行稳定，未出现因活性炭饱和或光催化剂失活导致的处理效果大幅下降情况。通过定期维护和再生措施，保证了设备的持续高效运行。

（二）成本分析

设备投资成本：包括异味收集系统、预处理设备、活性炭吸附 - 光催化反应设备、后处理与排放监测设备等，总投资约为 200 万元。

运行成本：主要包括电费、药剂费、活性炭更换费和设备维护费。电费约为 0.5 元 /m³（处理气量），药剂费（喷淋液）约为 0.05 元 /m³，活性炭更换费约为 0.1 元 /m³，设备维护费约为 0.05 元 /m³，综合运行成本约为 0.7 元 /m³。与传统异味治理技术相比，在处理效果相当的情况下，运行成本基本持平，但联合技术占地面积小，处理效率更高。

五、结论

活性炭吸附与高能光催化联合技术在污水处理站异味治理中展现出良好的应用效果。通过合理的工艺设计、设备选型和运行管理，能高效去除污水处理站产生的各类异味气体，改善周边环境质量。该联合技术具有协同作用强、处理效率高、运行稳定等优点，同时在成本控制上具有一定竞争力。然而，在实际应用中，仍需关注光催化剂的长期稳定性和活性炭再生的优化，以进一步提升技术性能和降低成本。未来，随着技术的不断发展，活性炭吸附与高能光催化联合技术有望在污水处理站异味治理及其他异味治理领域得到更广泛应用。

参考文献

[1]鞠庆玲.高要求下污水处理厂臭气深度处理工艺发展方向思考[J].给水排水，2022，58（S1）：139-144.DOI：10.13789/j.cnki.wwe1964.2021.08.17.0007.

[2]李晓宁.煤化工企业污水处理站异味治理工艺方案设计[D].山东大学，2018.

2.作者简介：

姓名：杨建锋   出生年月：1985年12月   性别：男   民族：汉族   籍贯：陕西省安塞县   学历：本科   职称：助理工程师   职位：工人   研究方向：自动化及仪器仪表