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城鎮污水處理空氣污染物排放特征與監管技術 版權信息
- ISBN：9787030723147
- 條形碼：9787030723147 ; 978-7-03-072314-7
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
城鎮污水處理空氣污染物排放特征與監管技術 內容簡介
作者在"環保公益性行業科研專項經費項目"的資助下，針對城市污水處理廠氣態污染物的監測方法、排放特征與規律、廠區邊界氣態污染物濃度限值、城市污水處理廠氣態污染物的控制方法及監督管理技術開展了相關研究。在本著作中將針對上述研究內容進行深入論述，展現給讀者一個近期新、*全面的城市污水處理廠氣態污染物的相關研究成果。
城鎮污水處理空氣污染物排放特征與監管技術 目錄
目錄
序言
前言
第1章 緒論 1
1.1 污水處理過程中空氣污染物 1
1.1.1 污水處理過程中惡臭氣體的來源與種類 1
1.1.2 污水處理過程中VOCs的來源與種類 4
1.1.3 污水處理過程中生物氣溶膠的來源與種類 5
1.2 空氣污染物的危害 9
1.2.1 惡臭氣體的危害 9
1.2.2 VOCs的危害 10
1.2.3 生物氣溶膠的危害 11
1.3 空氣污染物的環境標準與排放標準 12
1.3.1 惡臭氣體的環境標準與排放標準 12
1.3.2 VOCs的環境標準與排放標準 20
1.3.3 生物氣溶膠的環境標準與排放標準 24
1.4 我國污水處理廠空氣污染物控制存在的問題 28
1.4.1 惡臭氣體方面 28
1.4.2 VOCs方面 28
1.4.3 生物氣溶膠方面 29
1.5 本書編寫的目的與內容 29
參考文獻 30
第2章 城鎮污水處理廠空氣污染物監測方法 32
2.1 城鎮污水處理廠空氣污染物監測方法的現狀分析 32
2.1.1 惡臭氣體監測方法的現狀分析 32
2.1.2 VOCs監測方法的現狀分析 40
2.1.3 生物氣溶膠監測方法現狀分析 40
2.2 城鎮污水處理廠空氣污染物監測方法的確定 45
2.2.1 樣品采集 45
2.2.2 惡臭氣體分析方法 53
2.2.3 VOCs分析方法 56
2.2.4 生物氣溶膠分析方法 61
參考文獻 62
第3章 城鎮污水處理廠惡臭氣體排放特征研究 63
3.1 惡臭氣體產生機理概述 63
3.1.1 城鎮污水處理過程中惡臭氣體產生機理 63
3.1.2 污泥處理過程中惡臭氣體的產生機理 65
3.2 城鎮污水處理廠惡臭氣體的排放特征 66
3.2.1 污水處理過程中預處理單元惡臭氣體的排放特征 66
3.2.2 污水處理過程中A2/O單元惡臭氣體的排放特征 74
3.2.3 污水處理過程中氧化溝單元惡臭氣體的排放特征 80
3.2.4 污水處理過程中SBR單元惡臭氣體的排放特征 85
3.2.5 污水處理過程中深度處理單元排放特征 90
3.2.6 污泥處理過程中惡臭氣體排放特征 93
3.3 城鎮污水處理廠惡臭氣體環境空氣濃度評估 98
3.3.1 城鎮污水處理廠惡臭氣體環境空氣濃度和臭味活性值 98
3.3.2 城鎮污水處理廠環境空氣中惡臭氣體感官影響評估 109
3.3.3 城鎮污水處理廠環境空氣中惡臭氣體健康風險評估 113
3.4 污水處理廠惡臭氣體排放系數與總量估算 118
3.4.1 污水處理過程惡臭氣體排放系數 118
3.4.2 污水處理過程惡臭氣體排放總量估算 122
3.4.3 污泥處理過程惡臭氣體排放系數 122
3.4.4 污泥處理過程惡臭氣體排放總量估算 123
參考文獻 123
第4章 城鎮污水處理廠VOCs排放特征研究 126
4.1 污水處理廠VOCs產生與排放機理概述 126
4.2 城鎮污水處理廠VOCs排放特征 126
4.2.1 預處理單元VOCs的排放特征 126
4.2.2 A2/O單元VOCs的排放特征 127
4.2.3 氧化溝單元VOCs的排放特征 129
4.2.4 SBR單元VOCs的排放特征 130
4.3 城鎮污水處理廠VOCs排放系數和總量估算 131
4.3.1 城鎮污水處理廠VOCs的排放系數 131
4.3.2 城鎮污水處理廠VOCs排放總量估算 133
參考文獻 133
第5章 城鎮污水處理廠生物氣溶膠排放特征研究 134
5.1 典型污水處理廠生物氣溶膠的逸散特征 134
5.1.1 逸散水平 134
5.1.2 粒徑分布 135
5.2 典型污水處理廠生物氣溶膠的組成分析 138
5.2.1 微生物種群 138
5.2.2 化學物質 140
5.3 典型工藝污水處理廠生物氣溶膠的排放量及來源解析 142
5.3.1 排放量 142
5.3.2 主要逸散位點及產生原因 143
5.3.3 來源解析 144
參考文獻 145
第6章 城鎮污水處理廠空氣污染物擴散規律 147
6.1 污水處理廠A2/O工藝空氣污染物擴散規律 147
6.1.1 A2/O污水處理廠惡臭氣體擴散規律 147
6.1.2 A2/O污水處理廠VOCs擴散規律 154
6.2 氧化溝污水處理廠空氣污染物擴散規律 157
6.2.1 氧化溝污水處理廠惡臭氣體擴散規律 157
6.2.2 氧化溝污水處理廠VOCs擴散規律 163
6.3 SBR污水處理廠空氣污染物擴散規律 165
6.3.1 SBR污水處理廠惡臭氣體擴散規律 165
6.3.2 SBR污水處理廠VOCs擴散規律 171
6.4 污水處理廠生物氣溶膠擴散規律 174
6.4.1 生物氣溶膠垂直擴散規律 174
6.4.2 生物氣溶膠水平擴散規律 175
6.4.3 環境因子對生物氣溶膠擴散的影響 177
參考文獻 178
第7章 城鎮污水處理廠典型空氣污染物控制技術方案 179
7.1 城鎮污水處理廠典型空氣污染物控制技術概述 179
7.1.1 城鎮污水處理廠空氣污染物的控制技術 179
7.1.2 工程案例 194
7.2 城鎮污水處理典型空氣污染物控制技術評估 203
7.2.1 污水處理廠空氣污染物控制技術評估體系的構建 203
7.2.2 關鍵技術評估 212
7.3 城鎮污水處理典型空氣污染物控制技術規范的編制 217
7.3.1 編制總體思路和方法 217
7.3.2 主要內容 218
7.3.3 編制說明 218
參考文獻 221
第8章 城鎮污水處理典型空氣污染物廠界排放限值 225
8.1 典型空氣污染物的選擇 225
8.1.1 篩選原則 225
8.1.2 篩選依據 225
8.1.3 典型空氣污染物的確定 226
8.2 濃度限值 227
8.2.1 限值的確定方法 227
8.2.2 惡臭氣體的濃度限值確定 229
8.2.3 VOCs 232
8.2.4 生物氣溶膠 233
8.3 與國內現行標準的比較 235
8.4 達標技術措施 235
第9章 城鎮污水處理空氣污染物排放監管體系的構建 237
9.1 構建城鎮污水處理空氣污染物排放監測體系 237
9.1.1 監測的準備 237
9.1.2 現場監測 238
9.1.3 數據處理與結果表達 239
9.1.4 質量保證和質量控制 240
9.2 控制技術體系 242
9.2.1 源頭控制 242
9.2.2 過程控制 243
9.2.3 末端處理 246
9.3 監督管理體系 247
9.3.1 污水處理廠運營方 247
9.3.2 環境監管部門 255
序言
前言
第1章 緒論 1
1.1 污水處理過程中空氣污染物 1
1.1.1 污水處理過程中惡臭氣體的來源與種類 1
1.1.2 污水處理過程中VOCs的來源與種類 4
1.1.3 污水處理過程中生物氣溶膠的來源與種類 5
1.2 空氣污染物的危害 9
1.2.1 惡臭氣體的危害 9
1.2.2 VOCs的危害 10
1.2.3 生物氣溶膠的危害 11
1.3 空氣污染物的環境標準與排放標準 12
1.3.1 惡臭氣體的環境標準與排放標準 12
1.3.2 VOCs的環境標準與排放標準 20
1.3.3 生物氣溶膠的環境標準與排放標準 24
1.4 我國污水處理廠空氣污染物控制存在的問題 28
1.4.1 惡臭氣體方面 28
1.4.2 VOCs方面 28
1.4.3 生物氣溶膠方面 29
1.5 本書編寫的目的與內容 29
參考文獻 30
第2章 城鎮污水處理廠空氣污染物監測方法 32
2.1 城鎮污水處理廠空氣污染物監測方法的現狀分析 32
2.1.1 惡臭氣體監測方法的現狀分析 32
2.1.2 VOCs監測方法的現狀分析 40
2.1.3 生物氣溶膠監測方法現狀分析 40
2.2 城鎮污水處理廠空氣污染物監測方法的確定 45
2.2.1 樣品采集 45
2.2.2 惡臭氣體分析方法 53
2.2.3 VOCs分析方法 56
2.2.4 生物氣溶膠分析方法 61
參考文獻 62
第3章 城鎮污水處理廠惡臭氣體排放特征研究 63
3.1 惡臭氣體產生機理概述 63
3.1.1 城鎮污水處理過程中惡臭氣體產生機理 63
3.1.2 污泥處理過程中惡臭氣體的產生機理 65
3.2 城鎮污水處理廠惡臭氣體的排放特征 66
3.2.1 污水處理過程中預處理單元惡臭氣體的排放特征 66
3.2.2 污水處理過程中A2/O單元惡臭氣體的排放特征 74
3.2.3 污水處理過程中氧化溝單元惡臭氣體的排放特征 80
3.2.4 污水處理過程中SBR單元惡臭氣體的排放特征 85
3.2.5 污水處理過程中深度處理單元排放特征 90
3.2.6 污泥處理過程中惡臭氣體排放特征 93
3.3 城鎮污水處理廠惡臭氣體環境空氣濃度評估 98
3.3.1 城鎮污水處理廠惡臭氣體環境空氣濃度和臭味活性值 98
3.3.2 城鎮污水處理廠環境空氣中惡臭氣體感官影響評估 109
3.3.3 城鎮污水處理廠環境空氣中惡臭氣體健康風險評估 113
3.4 污水處理廠惡臭氣體排放系數與總量估算 118
3.4.1 污水處理過程惡臭氣體排放系數 118
3.4.2 污水處理過程惡臭氣體排放總量估算 122
3.4.3 污泥處理過程惡臭氣體排放系數 122
3.4.4 污泥處理過程惡臭氣體排放總量估算 123
參考文獻 123
第4章 城鎮污水處理廠VOCs排放特征研究 126
4.1 污水處理廠VOCs產生與排放機理概述 126
4.2 城鎮污水處理廠VOCs排放特征 126
4.2.1 預處理單元VOCs的排放特征 126
4.2.2 A2/O單元VOCs的排放特征 127
4.2.3 氧化溝單元VOCs的排放特征 129
4.2.4 SBR單元VOCs的排放特征 130
4.3 城鎮污水處理廠VOCs排放系數和總量估算 131
4.3.1 城鎮污水處理廠VOCs的排放系數 131
4.3.2 城鎮污水處理廠VOCs排放總量估算 133
參考文獻 133
第5章 城鎮污水處理廠生物氣溶膠排放特征研究 134
5.1 典型污水處理廠生物氣溶膠的逸散特征 134
5.1.1 逸散水平 134
5.1.2 粒徑分布 135
5.2 典型污水處理廠生物氣溶膠的組成分析 138
5.2.1 微生物種群 138
5.2.2 化學物質 140
5.3 典型工藝污水處理廠生物氣溶膠的排放量及來源解析 142
5.3.1 排放量 142
5.3.2 主要逸散位點及產生原因 143
5.3.3 來源解析 144
參考文獻 145
第6章 城鎮污水處理廠空氣污染物擴散規律 147
6.1 污水處理廠A2/O工藝空氣污染物擴散規律 147
6.1.1 A2/O污水處理廠惡臭氣體擴散規律 147
6.1.2 A2/O污水處理廠VOCs擴散規律 154
6.2 氧化溝污水處理廠空氣污染物擴散規律 157
6.2.1 氧化溝污水處理廠惡臭氣體擴散規律 157
6.2.2 氧化溝污水處理廠VOCs擴散規律 163
6.3 SBR污水處理廠空氣污染物擴散規律 165
6.3.1 SBR污水處理廠惡臭氣體擴散規律 165
6.3.2 SBR污水處理廠VOCs擴散規律 171
6.4 污水處理廠生物氣溶膠擴散規律 174
6.4.1 生物氣溶膠垂直擴散規律 174
6.4.2 生物氣溶膠水平擴散規律 175
6.4.3 環境因子對生物氣溶膠擴散的影響 177
參考文獻 178
第7章 城鎮污水處理廠典型空氣污染物控制技術方案 179
7.1 城鎮污水處理廠典型空氣污染物控制技術概述 179
7.1.1 城鎮污水處理廠空氣污染物的控制技術 179
7.1.2 工程案例 194
7.2 城鎮污水處理典型空氣污染物控制技術評估 203
7.2.1 污水處理廠空氣污染物控制技術評估體系的構建 203
7.2.2 關鍵技術評估 212
7.3 城鎮污水處理典型空氣污染物控制技術規范的編制 217
7.3.1 編制總體思路和方法 217
7.3.2 主要內容 218
7.3.3 編制說明 218
參考文獻 221
第8章 城鎮污水處理典型空氣污染物廠界排放限值 225
8.1 典型空氣污染物的選擇 225
8.1.1 篩選原則 225
8.1.2 篩選依據 225
8.1.3 典型空氣污染物的確定 226
8.2 濃度限值 227
8.2.1 限值的確定方法 227
8.2.2 惡臭氣體的濃度限值確定 229
8.2.3 VOCs 232
8.2.4 生物氣溶膠 233
8.3 與國內現行標準的比較 235
8.4 達標技術措施 235
第9章 城鎮污水處理空氣污染物排放監管體系的構建 237
9.1 構建城鎮污水處理空氣污染物排放監測體系 237
9.1.1 監測的準備 237
9.1.2 現場監測 238
9.1.3 數據處理與結果表達 239
9.1.4 質量保證和質量控制 240
9.2 控制技術體系 242
9.2.1 源頭控制 242
9.2.2 過程控制 243
9.2.3 末端處理 246
9.3 監督管理體系 247
9.3.1 污水處理廠運營方 247
9.3.2 環境監管部門 255
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城鎮污水處理空氣污染物排放特征與監管技術 節選
第1章緒論 隨著我國城鎮化進程的快速發展和城鎮人口的增長，導致城鎮污水排放量增加，市政污水處理行業也進入了快速發展階段。截至2019年，我國運行的污水處理廠總計9213座，平均每日處理污水量達18117萬m3。城鎮污水處理廠污水、污泥處理過程中會產生并逸散惡臭氣體、揮發性有機物和生物氣溶膠等典型空氣污染物（簡稱“空氣污染物”），這些排出的空氣污染物不僅對污水處理廠內員工及周邊居民的身體健康產生不良影響，而且還會影響周邊城鎮環境空氣質量。與此同時，我國污水的排放標準在逐步提高，人們對生活環境的要求也顯著提高，使得城鎮污水處理廠排放的空氣污染物受到越來越多的關注。此外，污水處理廠產生并逸散的空氣污染物也成為區域細顆粒污染及灰霾復合污染的重要來源，表明城鎮污水處理廠排放的空氣污染物已經由單一的環境問題，演變為環境和社會的綜合性問題。由此可見，研究城鎮污水處理廠空氣污染物的監測方法、控制技術及管理手段，減少這些典型空氣污染物對城鎮污水處理廠周邊大氣環境的影響，已經成為城鎮生態環境管理部門亟待解決的重要問題之一。 1.1污水處理過程中空氣污染物 1.1.1污水處理過程中惡臭氣體的來源與種類 1.惡臭氣體來源 城鎮污水處理廠的惡臭氣體主要來源于污水和污泥處理單元中各類化合物的生物降解過程，主要集中在預處理段、生化處理段和污泥處理段。 污水處理預處理單元的惡臭氣體是污水在排水管網中長距離傳輸過程中產生的。污水在排水管網中的停留時間較長，溶解氧逐漸被消耗，產生了厭氧環境，此時厭氧微生物會大量繁殖，使得污水中的硫酸鹽被還原產生硫化氫（H2S），污水中的有機物被生物降解而產生氨（NH3）、胺類、硫醇和硫醚類等惡臭氣體。這些排水管網中產生的惡臭氣體在污水經過進水泵站、格柵和沉砂池構筑物時，水流產生巨大的擾動和跌水現象，導致溶解于污水中和不溶解于污水中的惡臭氣體大量逸出。此外，污水處理廠格柵攔截的較大漂浮物中含有較多的有機物，柵渣的堆積也會造成有機物厭氧發酵產生惡臭氣體。 污水在生化處理單元也會產生并排放惡臭氣體，但其濃度低于預處理單元和污泥處理單元。在污水流速過高或曝氣不足時，生化處理區會出現厭氧區域，致使厭氧微生物通過還原作用產生NH3、揮發性硫化物（volatile sulfur compounds，VSCs）等惡臭氣體和揮發性有機物（volatile organic compounds，VOCs）。這些惡臭氣體在強烈的曝氣狀態下大量逸出，使污水生化處理單元也成為一個惡臭氣體的排放源。此外，城鎮污水處理為了實現高效脫氮除磷，經常在好氧區前段設置厭氧區。厭氧區產生惡臭氣體是不可避免的，并在好氧區大量逸散。 污泥處理單元也是惡臭氣體產生的主要場所之一。一方面，污泥的成分較為復雜，污水中存在的含氮或含硫有機物會隨著污泥下沉，致使污泥在自然堆放條件下內部形成厭氧環境，造成NH3和VSCs等惡臭氣體的產生并釋放。另一方面，城鎮污水處理廠常見的污泥濃縮和脫水工藝在實現污泥中微生物破壁和脫水的過程中，也會將其中的大量惡臭氣體釋放出來。在污泥處理處置過程中，污泥處理負荷、污泥穩定程度、堆放方式、氣候條件（包括日照、氣溫、適度和風速等）都會顯著影響惡臭氣體的排放。有研究表明，城鎮污水處理廠的污泥處理單元與污水進水區產生的惡臭氣體量相當。 表1.1列出了城鎮污水處理廠主要構筑物惡臭散發率。 2.惡臭氣體種類 城鎮污水處理廠產生和散發的惡臭氣體大都由碳、氮、硫三種元素構成，包括有機化合物和無機化合物。現有文獻報道的城鎮污水處理廠釋放的惡臭氣體，一般可以分為以下五類： (1)含硫化合物（VSCs），如H2S、硫醇類和硫醚類； (2)含氮化合物，如NH3、胺類和吲哚類等； (3)烴類化合物，如烷烴、烯烴、炔烴和芳香烴等； (4)含氧有機物，如醇、醛、酮、酚以及有機酸等； (5)鹵素及其衍生物，如氯氣和氯代烴等。 其中，(3)、(4)和(5)類成分復雜，種類繁多，更多以VOCs的形式體現。 表1.2列舉了典型的惡臭氣體成分嗅閾值和氣味描述，包括NH3、H2S、甲硫醇（MT）、甲硫醚（DMS）、二甲基二硫醚（DMDS）和二硫化碳（CS2）等惡臭氣體成分。在城鎮污水處理廠散發的惡臭氣體中，從嗅閾值（表1.2）來看，MT嗅閾值*低，NH3和CS2的嗅閾值較高。 1.1.2污水處理過程中VOCs的來源與種類 目前我國常用標準中，對VOCs的定義主要表述為參與大氣光化學反應的有機化合物，或者根據有關規定確定的有機化合物。VOCs種類繁多，按其化學結構的不同，可以進一步分為八類：烷類、芳烴類、烯類、鹵烴類、酯類、醛類、酮類和其他，是當前人類面臨的*為復雜的一類污染物，它們具有較強的毒性，長期接觸可嚴重危害人體健康。在表征VOCs總體排放情況時，根據行業特征和環境管理要求，可采用總揮發性有機物（以TVOC表示）、非甲烷總烴（以NMHC表示）作為污染物控制項目。 VOCs來源廣泛，主要有自然源和人為源兩大類，其中人為源包括工業企業排放、機動車尾氣排放、油品揮發泄漏、溶劑使用排放等，而污水處理廠是其中不容忽視的人為排放源之一。城鎮污水處理過程中排放的VOCs主要是從原污水直接揮發出來或者由微生物對污水中有機物分解而來。污水處理過程中釋放的VOCs成分非常復雜，目前已發現城鎮污水處理排放的VOCs包括烷烴、烯烴、芳香烴、鹵代烴、乙腈、含氧有機物和含硫有機物等80余種(劉舒樂等，2011;楊慶等，2019)。同時，有研究成果表明，初沉池、曝氣單元、污泥處理單元排放的VOCs濃度相對較高(杜亞峰等，2018;周咪等，2011)。已有研究對城鎮污水處理廠不同處理工藝、不同處理單元排放的VOCs種類進行了匯總，分別見表1.3和表1.4。 1.1.3污水處理過程中生物氣溶膠的來源與種類 生物氣溶膠是懸浮于空氣中包含細菌、真菌、病毒等微生物或生物大分子物質的膠體性微粒，廣泛存在于自然界中，其來源分為自然逸散和人為逸散。自然逸散包括水體、植被的自然蒸發；人為逸散包括畜禽養殖、污水及固廢處理。20世紀80年代以來，人為逸散源生物氣溶膠特征及潛在健康風險引起越來越多的關注，尤其是污水生物處理過程。目前的城鎮污水處理普遍采用二級生物處理工藝，即利用微生物吸附、降解、轉化污水中的有機物和某些無機物。因此，污水及其處理系統中含有大量的微生物，包括各種細菌、真菌、病毒和原生動物等。國內外許多學者通過監測、調研等手段，研究污水處理廠生物氣溶膠的逸散。有研究發現，污水處理的各個階段均可產生生物氣溶膠，其中進水格柵、曝氣池、污泥脫水機房等單元是主要的逸散源，在充氧曝氣、推動水流、污泥脫水等過程中，因機械設備攪拌和曝氣擾動，污水或污泥中的一些粒徑較小的微生物（粒徑范圍在1～100μm）很容易逸散到空氣中，這些微小粒子在空氣中發生氣溶膠化，形成生物氣溶膠。監測結果顯示，曝氣沉砂池、生物反應池以及污泥脫水機房散發的生物氣溶膠在空氣中的濃度達到10～1000CFU/m3(Pascual et al，2003;Sanchez Monedero et al，2005)。 在污水處理廠，生物氣溶膠的種類主要包括細菌、真菌、病毒、內毒素等，其中細菌占絕大多數。Bacillus sp、Escherichia sp、Pseudomonas sp和Staphylococcus sp是生物氣溶膠中常見的細菌，Penicillium sp、Rhizopus sp和Aspergillus sp是常見的真菌。污水處理廠空氣中檢出金黃色葡萄球菌和肺炎雙球菌等致病菌以及大腸桿菌和草綠色鏈球菌等條件致病菌（表1.5）。 從以上分析可以得出，在城鎮污水處理廠不同功能區產生的生物氣溶膠的種類和濃度均不同。因此，應全面對城鎮污水處理廠中產生的生物氣溶膠特性及影響因素進行分析，針對不同的生物氣溶膠采取相應的措施進行控制。
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