臭气污染物，是指刺激嗅觉器官，引起人们不愉快和损害环境的气体物质^[2]。污水厂的臭气组分来源广泛，特征污染物主要包括氨、硫化氢等无机物，甲硫醇等含硫有机物，此外还有胺类、低脂肪酸、醛酮类以及卤代烃等有机物^[3]。现有国家及地方标准对于污水厂界臭气排放的限值标准，见表1。其中，臭气浓度作为一项重要排放指标，其监测方法采用三点比较式臭袋法^[4]，委托经过培训的专业嗅辨员，其日常监管难度较大。此外，许多臭气组分的嗅觉阈值比较低，增加了其处理难度。

污水厂臭气主要来自于预处理段、生化段中的厌氧池及污泥浓缩/脱水处理/储存运输段。预处理段包括进水、粗格栅、提升泵房、细格栅及曝气沉沙池，污水在长距离的管道运输中产生厌氧环境，在厌氧微生物作用下，污水中的硫酸盐被还原成为硫化氢^[7]，有机物被降解生成硫醇、硫醚和氨气等恶臭气体。在进水、粗格栅、提升泵、细格栅和沉沙池等工段，水流扰动剧烈，污水及栅渣等若在敞开体系操作，势必会造成臭气组分外溢，产生浓烈异味，会引起极度不适。污水经过生化处理后，臭气浓度相对于预处理段会大幅减轻，含有厌氧工艺的生化段，也会产生高浓度废气。污泥中富集了大量的难挥发物质，在脱水、储存和运输过程中都会产生浓郁的臭味。污水厂的预处理段及污泥处理区是异味最严重的区域，见表2^[2]，应加强监管和治理。

对于新建污水厂来讲，在设计建设过程中就涵盖了臭气的收集处理，然而，对于大多数现有污水厂，加盖收集系统往往是后期改造。臭气加盖收集系统需要考虑以下几方面因素：密封效果；检修方便性；材料抗腐蚀性；抗击强风、雨雪等恶劣天气的性能；美观性；投入及运维成本；使用寿命等。污水厂常见的加盖形式有玻璃房加盖、混凝土加盖、玻璃钢加盖、反吊膜加盖和充气膜加盖等。

对于现有项目的改造，往往根据臭气源构筑物的种类、臭气源的水面面积选择最合适的加盖方式。收集方式应采用吸气式负压收集，防止无组织臭气外泄，构筑物尺寸较大时，吸气管道应均匀的分布在构筑物内，吸气管道材质应选用耐腐蚀的玻璃钢、不锈钢、UPVC等。

玻璃房一般采用金属骨架做支撑，由耐腐蚀的玻璃板或类玻璃材质组建。整体密封性好，经久耐用，透明材质可视性好，便于观察设备运行状况，投资小，检修及维护方便。常用于粗细格栅、污泥提升泵房、污泥脱水设施以及污泥卸料间等小型构筑物的局部加盖收集。

对于新建污水厂来讲，往往采用混凝土加盖方式进行密封^[8]。钢筋混凝土作为传统建筑，具有较好的密封性和耐腐蚀性，可连续使用50年以上。在盖板顶部覆土，种植绿色植物，既可美化环境，又可净化空气，盖顶根据设备维修需求设置检修口。针对于现有构筑物的除臭改造，跨度较小的提升泵房、沉沙池、污泥浓缩池等，混凝土加盖是较为优选的加盖方式。然而对于跨度较大的构筑物，在改造的过程中，为了保证整体强度，往往需要增设基桩，施工难度较大，费用较高，几乎等同于新建费用，对于初沉池、二沉池等尺寸较大且需要随动刮泥的构筑物，混凝土加盖的适用性较差。

玻璃纤维增强化塑料，简称玻璃钢（FRP），作为一种质轻、绝缘性好、耐腐蚀性强、经济实惠的材料被广泛的应用于污水处理领域。玻璃钢作为一种增强型塑料，其可成型性好，可以根据需要设计成为平板式、拱形、扇形等不同形式，以适应不同构筑物的加盖需求。此外玻璃钢本身质轻，强度好，拆卸和移动都较为简便，便于检修。日常检修口较小，可根据设备位置布点，采用滑轨式设计，仅需松开紧固件即可实现日常巡检的目的。玻璃钢盖板整体移动式检修口尺寸较大，当设备出现较大故障需要外运维修时，可运送到此位置进行吊装外运。

反吊膜是以钢结构为支撑架，将膜材料吊装在池体上方进行密封，既发挥了膜材料防腐性能好的优势，又可保护钢结构免受盖内高浓度臭气的腐蚀，钢结构采用普通建筑的防腐标准即可达到50年的耐久性。膜材料一般采用氟碳纤维膜，使用年限可达15年之久，典型的氟碳纤维膜的构造^[9]。

以高张力的聚酯纤维为基材，聚氯乙烯（PVC）及聚二氟乙烯（PVDF）或者UV光固化双层涂层，增加膜材料的强度、抗老化及抗污染性能，膜材透光性好，膜表面涂层具有较好的自洁性能，可长期保持光洁如新。反吊膜材料比较轻盈，仅靠钢结构骨架即可实现大跨度构筑物的加盖密封，膜材料的密封安装比较便捷，依靠现场的热熔焊接即可实现，检修口可根据需求设置在边膜上。膜材及钢骨架外观漂亮，强度较好，抗雨雪及强风性能优异，尤其适用于大跨度的沉淀池、生化池和污泥浓缩池等。

1917年，英国的W.LANCHERSTER首次提出了充气膜的概念^[10]，直至1970年日本的万国博览会上，充气膜建筑的形式才被全世界熟知，1997年上海体育馆的面世，开启了充气膜技术在中国的应用^[11]。污水池充气膜加盖是一种无骨架的密封方式，王虎等^[12]提出了一种将双层膜通过边缘密封形成一个密封腔体，膜边缘固定池壁上，通过智能控压设备向双层膜腔内充气，膜体自然膨胀成为设计好的光滑曲面，具有一定的强度可以承载负荷。该加盖方式为气囊式膜结构，整体密封性好，膜材的透光性好，可以根据不同的防腐需求选择合适的膜材质（PVDF/PTFE/ETFE等）。与反吊膜、混凝土等加盖方式相比，充气膜钢结构用量小，膜受力均匀，膜的使用寿命受长，抗恶劣天气影响能力强；膜体可根据构筑物尺寸提前预制好，现场仅需必要的密封固定，不需要到池体上方施工，安全、快速，可开展个性化美观设计。

以上几种加盖密封方式是污水厂常见的方式，各具优缺点，在实际应用中，往往会结合已有构筑物的布局、结构等特点选择最合适的加盖收集方式。

臭气经过加盖装置进行收集，必须经过处理才能排放到大气中。目前常用的臭气处理方法有吸收法、化学法、吸附法、光催化、等离子法和生物法等^[13]。

吸收法是采用水或低挥发性的溶剂作为吸收剂，利用废气组分在溶剂中的溶解度差异，在吸收装置中进行充分的气液传质，从而降低废气浓度的方法。吸收剂的选择对于吸附效果起到了关键性作用，一般要求挥发性低、溶解度高、价格低、流动性好、安全无害和腐蚀性低^[14]。对于复杂的臭气组分来讲，单一的吸收液很难将臭气组分完全吸收，往往采用水洗、酸洗、碱洗多种吸收液组合或者与其它的除臭工艺组合使用。

化学法又分为化学吸收法和化学氧化法。化学吸收法一般采用氢氧化钠碱液或者硫酸等酸液与臭气中的酸性或碱性组分进行反应，从而达到部分除臭的目的，对于臭气中的有机组分，几乎没有效果，因此化学吸收往往作为预处理工艺和其它工艺组合使用。化学氧化法往往采用一些强氧化物质如高锰酸钾、双氧水和次氯酸钠等来实现对恶臭组分的彻底氧化分解。王黎虹等^[15]采用化学吸收和化学氧化组合工艺，通过第一级氢氧化钠碱洗第二级酸性高猛酸钾氧化，实现了对氨、硫化氢及甲硫醇的高效脱除。

吸附法工业上最常用的处理有机废气的方法之一，利用多孔材料和臭气之间的分子引力，将臭气分子锁定在吸附质内。常用的吸附剂有活性炭、活性炭纤维、分子筛和大孔树脂等，其中活性炭以其较高的比表面积、较大的吸附容量和较好的再生性能在废气治理领域得到了广泛的应用。对于污水厂臭气，含水量往往较高，应选用疏水性较好的活性炭。活性炭的吸附是可逆的，吸附饱和后可在线再生，脱附出来的废气必须进入燃烧炉或催化燃烧炉彻底除去，即吸附-燃烧/催化燃烧工艺，此种方法投入成本较大，工艺操作复杂，运行和维护成本也较高。对于低浓度臭气，为节省设备投入，可将活性炭作为一次性材料定期更换，更换周期一般为1～3月，吸附有机物的活性炭属于危废，需转交有危废处理资质的厂家进行处理，后期的材料成本较高。综上，高昂的运维成本，导致吸附法在污水厂臭气处理领域的应用较少。

光催化法是通过紫外灯发出的紫外光子或催化剂受紫外光激发产生各种活性粒子作用于气体分子，将有臭气分子长链打断为短链，进一步彻底分解为二氧化碳和水。用于废气治理的紫外灯等多用低压汞灯，发出的波长是185及254 nm，两者的光子能量大于大部分臭气组分的键能，可以将臭气分子断链、氧化；此外空气中的氧气和水可以在紫外光的作用下分别产生臭氧和羟基自由基，两者都具有强氧化性，可进一步实现臭气的彻底分解。然而，光催化法在实际工业应用中存在处理效率不高的问题，一方面是因为185 nm的光子很容易被空气中的氧气和水吸收，光子能量利用率低，另外一方面，紫外灯需要足够的功率才能发挥作用，实际工程应用中，由于成本、空间的限制，紫外灯的功率远低于实际需要的功率。

等离子除臭法是利用高压静电的原理，产生的高能离子、正负氧离子、激发态粒子和具有强氧化性的自由基等，其氧化能高于大部分有机物的化学键能，可以将有机物分子长链打断成为短链，进一步将其彻底氧化成为二氧化碳和水，对于常见VOCs具有较好的处理效果。等离子装置高压放电会产生大量臭氧，臭氧虽然可以促进臭气的分解，但是也会给环境带来二次污染，此类设施末端需增设除臭氧装置。

生物法是利用微生物对硫化氢、氨等恶臭污染物进行降解，进而达到较好的除臭效果，常用的方法有土壤法、生物滤池和生物滴滤等。

土壤法是污水厂应用较广的一种除臭方式，其优点是地下式，投资维护成本较低，土壤上方往往覆盖绿色植被，增加厂区绿化率。蔡泉生等^[16]提出了一种高效率土壤除臭工艺，臭气进入预处理器进行加湿，同时除去溶解性组分，随后进入布气管道将废气均匀分布在土壤本体装置中，废气自下而上经过富含微生物的火山岩层、土壤填料层、腐植土填料层进行多重反应，经由最顶层的植被草坪进一步吸收降解后进行无组织排放，从而达到优异的处理效果^[16]，见图1。

生物滤池法是臭气经过加湿除尘等预处理措施后，自下而上经过填料层，与填料层进行气液传质，液膜中的臭气组分在浓度差的作用下扩散到生物膜内，与微生物充分接触，被微生物作为营养物质参与代谢活动消耗掉。自1953年生物滤池首次应用于污水厂臭气处理，该项技术经过几十年的发展已得到了广泛应用，对于硫化氢、氨气的处理效率可达90%以上。郭兵兵等^[17]采用有机质生物填料滤池处理石化企业污水装置中逸散的恶臭气体，结果证明在选取合适的菌种，调节到最佳运行状态下，对于入口平均浓度为4.34 mg/m³的硫化氢气体，生物滤池的去除效率可达100%，对于300 mg/m³的苯系物，平均处理效率可达97.2%。

生物滴滤池的除臭原理与生物滤池类似，两者最大的区别是填料类型。生物滤池的填料一般选用富含营养物质及微生物的有机填料，如土壤、泥炭、堆肥等，填料本身即可为微生物的生长繁殖提供充足的养分，无需外加营养物质，而生物滤池的填料为本身不提供营养物质的惰性材料，如聚氨酯、聚丙烯、陶粒等，这些填料往往具有较高的比表面积及较大的孔隙率，给微生物提供生长的空间同时可防止微生物的快速繁殖造成堵塞

对于生物滴滤法，微生物的营养组分主要来自于喷淋的营养液，操作温度、喷淋液浓度pH、微生物菌种和布气均匀性等都会影响其处理效率。相对于生物滤池系统来讲，生物滴滤法的滤料压损低、更换周期较长，臭气处理负荷更大，操作工艺条件更易控制，已成为生物除臭的主流工艺之一。

在实际应用过程中，臭气组分比较复杂的情况下，单一的处理工艺不能达到理想的除臭效果，往往采用两种或两种以上技术组合使用。本研究的实地调研中发现，某污水处理厂的生化池玻璃钢加盖收集处理系统，采用等离子、化学吸收和土壤法的组合工艺，现场处理效果较好。除了上述处理方法外，一些厂界臭气达标的污水厂，可在厂界处或非封闭区域喷洒植物液以助进一步改善环境。

随着现代化城市的建设，污水厂恶臭投诉事件频发，经济条件较为发达的地区，已加强了对污水厂臭气污染物的治理工作，上海于2016年出台了《城镇污水处理厂臭气治理技术规范》，为臭气的加盖收集治理提供了技术指导，然而全国范围内的标准规范并未得到全面推广^[18]。

本工作组实地走访了南京、苏州、无锡和常州等地区的37家污水处理厂，对苏南地区的污水厂的臭气加盖、收集、处理系统进行了系统的摸查。37家污水厂的污水处理量在1.25～40万/m³之间，处理规模在10万/m³以上的占比37.8%，涵盖了生活及工业污水处理厂，距离居民区小于200 m的共有15家，对周边居民生活品质影响较大。绝大多数的臭气收集处理系统都是后期改造，加盖收集后的厂家厂界处异味情况得到明显改善，居民投诉率降低，散发异味较重的预处理段及污泥浓缩处理段的加盖收集率最高。

在臭气收集方面，10家污水厂完全未加盖，在厂界处即可嗅到明显异味，27家污水厂对关键构筑物进行了加盖收集，占总走访数量的73%。臭气收集后必须进行处理才能将异味彻底除去，27家进行收集的污水厂共有112套废气处理系统，土壤法、生物滤池和化学吸收法的应用最广，由于造价成本等因素，59.8%的处理系统为单一工艺，处理效率相对较差，化学吸收+土壤法、等离子+土壤法、生物滤池+土壤法等组合工艺处理效果相对较好，占处理系统总量的35.71%，化学吸收+等离子+土壤法3种处理工艺结合的处理装置共有5套，臭气处理效果最优，现场土壤滤池排气上方无明显异味。

由于缺乏统一的标准和监管手段，各厂家臭气收集处理水平参差不齐，主要存在以下问题：①加盖不完全，生化池等散发异味严重的构筑物没有加盖，栅渣、污泥出料等局部异味严重区域未加盖收集；②已有加盖方式密封性不好，构筑物周围有明显异味；③收集系统不完善，部分构筑物仅进行加盖密封，并未对臭气进行处理；④臭气处理系统处理效率不高，部分土壤法无组织排放的土壤滤池上方可闻到明显异味。此外，臭气的加盖收集也给污水厂带来了新的问题和挑战，加盖后的密闭空间增加了臭气浓度，设备腐蚀速度加快，设备的检修维护维护难度增大等都是亟待解决的难题。

传统污水厂一般采用地上式建筑，占地面积大，靠近居民区，地下式污水厂的构筑物位于地下，操作层密封，可以有效的减少臭气及噪声污染，同时，地面层可以再利用，建设公园、体育场馆等公共设施。截至2019年2月，全国地下式污水处理厂已有70座，总处理水量超700万t^[19]。2019年12月，中国环境保护产业协会发布了地下式城镇污水处理厂工程技术指南^[20]，对于臭气的收集治理提出了更明确的要求：对于与臭气相关的设备及构筑物必须加盖收集处理；此外，整体空间的加盖除臭也必须在设计建设阶段考虑进去。地下式污水厂以其资源利用率高、环境友好的优势，将成为未来城市新建污水厂的首选方式。

污水站臭气处理系统包括臭气源加盖、收集、处理系统组成。臭气加盖的主要方式包括密封式玻璃房加盖、混凝土加盖、反吊膜加盖和充气膜加盖，需根据构筑物的种类、尺寸、水面面积等选择合适的加盖方式。臭气处理工艺有吸收法、吸附法、光催化、化学法、等离子法、生物法和植物液掩蔽法等，在污水厂应用较多的有吸收法、等离子法、生物法，单一工艺往往难以应对复杂的臭气组分，一般采用2种或2种以上组合工艺可达到较高的处理效率。

对于经济较为发达的苏南地区进行考察调研，结果显示，在37家样本厂家中，臭气的收集处理率为73%，臭气经处理后明显改善了厂区的异味状况，居民投诉率也显著降低。然而，由于缺乏明确的技术规范及监管措施，部分污水厂的臭气治理状况堪忧，政府部门应加强监管，相应的标准和规范也应尽快出台。半地下式和全地下式的污水处理厂技术已经成熟，以其土地资源利用率高、生态环境友好的优势，会逐渐替代地上式污水厂，成为城市新建污水厂的主要发展方向。