目前,污水處理廠除臭已普遍受到人們的重視。由于城市化進程的加快導致城市用地日益緊張,已建或新建的城市污水處理廠周圍往往都有人口密集的居民生活區或公共活動區,但多數已建污水處理廠沒有除臭措施或除臭設施不完善。隨著城市污水處理廠惡臭污染的控制法規和對策的日益完善,建設污水處理廠的除臭系統勢在必行。

無錫市城北污水處理廠進行二期工程擴建時,由于進水水質的變化,在原污水處理工藝流程中增設了厭氧水解預處理,新增近1m左右水頭,且采用布水器布水的升流式污泥床水解池對細格柵的要求較高,一期工程已建旋流沉砂池無法滿足要求。因此,二期工程新設轉鼓式細格柵及平流沉砂池1座和升流式污泥床水解池2座。新增的該預處理區距離城市主要道路錫港路及周圍居民較近,為了消除其產生的惡臭對周圍居民的影響,設計增設了除臭系統。

1污水處理廠臭氣來源

污水處理過程的臭氣產生源主要分為污水處理系統和污泥處理系統。一些研究表明,城市污水處理廠的惡臭源主要分布在進水預處理區(進水泵房、格柵、沉砂池和厭氧水解池)以及生物反應中的厭氧調節池和污泥處理部分(濃縮池、儲泥池和脫水間等)[1]。由于城北污水處理廠提升泵選用潛水排污泵,對地面以上進行加蓋處理,有效防止了臭氣的溢出,而污水生化用長泥齡的氧化溝工藝,其有機負荷低,一般可不考慮除臭措施。

另外,污泥脫水機選用高效加密封罩的脫水機,臭氣濃度也較低。因此,除臭的重點為離廠界周圍居民較近的平流沉砂池和水解池。

2惡臭物質濃度設計值及排放標準

2.1主要惡臭物質濃度設計值

H2S0.75~1.50mg/m3,NH30.5~1.0mg/m3,臭氣濃度(氣味值)100~1000。

2.2除臭排放標準

由于城北污水處理廠位于廣益村居民、辦公混合區,環境空氣質量功能屬二類區,根據 環境空氣質量標準(GB3095!1996)的規定,其環境空氣質量執行二級標準。

臭氣處理后廠界排放需滿足 城鎮污水處理廠污染物排放標準(GB18918!2002)、 惡臭污染物排放標(GB14554!93)及惡臭物質最小感知濃度(臭閾值)的要求。據此確定除臭排放標準如下:H2S#0.00047mg/m3,NH3#0.1mg/m3,甲硫醇#0.0021mg/m3,甲硫醚#0.07mg/m3,二甲二硫#0.06mg/m3,臭氣濃度(氣味值)#20。

3除臭工藝的選擇

除臭工藝方法可以分為吸收吸附法和燃燒法兩大類,常見的方法有化學除臭法、活性炭吸附除臭法、氧離子基團除臭法、燃燒除臭法、純天然植物提取液噴灑除臭法和生物除臭法等。

3.1化學除臭法

化學除臭法是利用化學介質(NaOH、NaCl或NaClO)與H2S、NH3等無機類致臭成分進行反應,從而達到除臭的目的。該法對H2S、NH3等的吸收比較徹底,速度快,但對硫醇、揮發性脂肪酸或其他揮發性有機化合物的去除比較困難,不能保證完全消除異味。

3.2活性炭吸附除臭法

活性炭吸附除臭法是利用活性炭能吸附臭氣中致臭物質的特點,在吸附塔內設置各種不同性質的活性炭,致臭物質和各種活性炭接觸后,排出吸附塔,達到脫臭的目的。活性炭達到飽和后,需通過熱空氣、蒸汽或NaOH浸沒進行再生或替換。活性炭的再生與替換價格較昂貴、勞動強度大且再生后的活性炭吸附能力降低。

3.3氧離子基團除臭法

氧離子基團除臭法是利用高壓靜電裝置,在新風補給空氣中產生氧離子基團,在常溫常壓下將惡臭物質分解成CO2、H2O和H2SO4或是部分氧化的化合物的方法。

3.4燃燒除臭法

燃燒除臭法有直接燃燒法和觸煤燃燒法。根據惡臭物質的特點,在控制一定的溫度和接觸時間的條件下,臭氣直接燃燒,達到脫臭的目的。

3.5純天然植物提取液噴灑除臭法

該除臭法的原理是將一些特殊的植物提取液霧化,讓霧化后的分子均勻地分散在空氣中,吸附空氣中的異味分子,與異味分子發生分散、聚合、取代、置換和合成等化學反應或催化與空氣中的氧氣反應,使異味分子發生變化,改變原有的分子結構,使之失去臭味。反應的最后產物為H2O、氧和氮等無害的分子。

3.6生物除臭法

生物除臭法是通過微生物的生理代謝將惡臭物質加以轉化,達到除臭的目的。目前多采用生物濾池法。生物濾池法是把收集的臭氣先經過加濕處理,再通過長滿微生物的、濕潤多孔的生物濾層,利用微生物細胞對惡臭物質的吸附、吸收和降解功能以及微生物細胞個體小、表面積大、吸附性強和代謝類型多樣的特點,將惡臭物質吸附后分解成CO2和其他無機物。

根據以上各種脫臭方法的分析,化學除臭法必須配備較多的附屬設施,如藥液貯存裝置、藥液輸送裝置和排出裝置等,運行管理較為復雜,運行費用較高,與藥液不反應的惡臭物質較難去除,效率較低。活性炭吸附除臭法、燃燒除臭法和氧離子基團除臭法設備投資高,管理復雜,運行成本高。而植物提取液噴灑除臭法雖然運行費用較高,但投資較低、運行管理簡便靈活且見效快。生物除臭法雖然占地面積較大,但投資適中且運行管理簡單。因此,城北污水處理廠除臭的方法選用植物提取液噴灑除臭法和生物除臭法。

4除臭工藝方案的確定

除臭工藝方案的確定不僅要考慮投資的經濟性、工藝的可靠性,還必須考慮與工程現場情況的互適性和操作運行的便利性。

4.1平流沉砂池除臭工藝

由于平流沉砂池上有轉鼓式細格柵、螺旋輸送機、行車式吸砂機和閘門等設備以及相應的電纜橋架、控制柜等,如果進行密封加罩則必須采用加高罩的方式,一來增加了除臭空間,增大了除臭氣量;二來臭氣中的酸性物質會對鋼制件造成腐蝕;且密封罩內的操作環境不佳會給操作人員帶來不利的影響。針對上述情況同時考慮到平流沉砂池占地面積較小,確定對其采用植物提取液噴灑除臭法。

4.2水解池除臭工藝

水解池占地面積較大,單座平面尺寸為56.0m∃33.6m,共2座,除臭氣量較大。若采用植物提取液噴灑除臭法,則異味控制面大、投資偏高。由于生物濾池法除臭具有除臭效率高、使用壽命長、能耗低、運行管理簡單和運行費用低等優點,因此水解池確定采用生物濾池法除臭。

5除臭系統的工程設計

城北污水處理廠有以下構筑物需要進行臭氣的收集和處理:%平流沉砂池;&厭氧水解池。除臭系統由臭源密封系統、臭氣收集及輸送系統和臭氣處理系統3大系統組成。具體參見http://www.dowater.com更多相關技術文檔。

5.1平流沉砂池除臭系統工程設計

平流沉砂池采用植物提取液噴灑除臭法,不需要安裝臭源密封系統和臭氣收集及輸送系統,只需要臭氣處理系統。

植物提取液噴灑臭氣處理系統分為除臭控制裝置系統和霧化噴嘴裝置系統。在平流沉砂池上產生異、臭味的主要工作區域范圍內按照現場實際,設計安裝1套ECOLO的LCU10天然植物提取液除臭控制系統裝置和10個霧化噴嘴裝置系統,控制系統由控制裝置、時間控制器、程序控制器、高級真空泵分氣系統、穩壓系統和氣液導管等組成;霧化系統由AG9噴嘴、溶液桶、止回閥和送料管組成。植物提取液通過泵輸送到各個噴嘴,經噴嘴霧化出來的植物提取液分散在空間,交錯相向噴灑,對格柵區域和沉砂區域空間的異味進行分解,使平流沉砂池中不斷揮發出來的臭氣在沒有散發到周圍之前予以分解消除。同時根據臭氣產生的特點,隨時調節控制器的操作參數,通過3個霧化時間控制組成的電路系統(程序控制和時間控制器),可使它形成一個連續工作或間隔霧化的工作狀態以達到最佳除臭效果。

除臭控制系統裝置外形尺寸:247.7mm∃381.0mm∃273.1mm,功率260W;霧化噴嘴裝置系統安裝高度距地面2.0m。

5.2水解池除臭系統工程設計

5.2.1臭源密封系統

對任何一個高效的惡臭控制和處理系統而言,臭源密封系統都是一個極為重要的關鍵要素。因為該系統從源頭決定了惡臭控制和處理系統的處理大小。由于水解池的土建先于臭源密封系統建設,故在池頂加設鋼骨架(熱鍍鋅防腐)外罩陽光板(采用鉚釘方式連接)的形式,密封蓋基本與水解池頂齊平(略呈弧形)。考慮到本次設計的升流式污泥床水解池內無需起吊的設備,采用了凈高約0.5m的矮罩,將操作走道、池頂布水器和檢測儀表等露在外面,這樣既縮小了除臭空間、減小了除臭氣量,同時為操作人員創造了良好的操作環境,而且延長了設備和加罩材料的使用壽命。為便于業主檢修以及構筑物的日常維護工作,布水器、出水堰及槽上面鋪設活動密封蓋板。

5.2.2臭氣收集及輸送系統

與臭源密封系統一樣,作為惡臭控制和處理系統的一個重要組成部分,臭氣收集及輸送系統設計也是一個極為重要的關鍵要素。臭氣收集及輸送系統設計得合理與否很大程度上影響著整個惡臭控制和處理系統的處理效果。

(1)除臭風量計算

單座水解池的尺寸為56.0m∃33.6m,密封罩平均凈高為0.5m,兩座池除臭的總空間約為1900m3換氣次數2次/h,系統設計除臭風量為4000m3/h。

(2)收集風管的選擇

利用升流式污泥床水解池每池上部的28條出水槽和1條出水總渠作為臭氣的集氣通道,由總出風口引風至450mm引風總管,在抽風機的作用下,將臭氣收集入生物濾池。

(3)風機的選擇

風機風量為系統設計除臭風量(4000m3/h),風機風壓包括風機前收集管道的風壓損失約500~800Pa,除臭設備的阻力損失約800~1000Pa,尾氣收集及排放阻力損失約200Pa,考慮20%的其他壓降,則設計出口壓力為2400Pa。選用離心式高性能不銹鋼風機1臺,風機風量為4000m3/h,出口風壓為2600Pa,轉速為2900r/min,功率為5.5kW。

5.2.3臭氣處理系統

(1)填料選擇

生物濾池的最主要部分是填料。一種好的填料必須滿足:容許生長的微生物種類多;供微生物生長的表面積大;營養成分合理(氮、P、K和痕量元素);吸水性好;自身的氣味少;吸附性好;結構均勻孔隙率大;價格便宜;腐爛慢(運行時間長、養護周期長)。單成分填料一般只滿足上述的部分要求,配方合適的多成分混合物可以較全面地滿足要求。設計采用的生物濾池除臭裝置采用多種惰性填料配合多種有機質以特定的比例完全混合,滿足了生物填料所需要的各種條件,具有比表面積大、孔隙率高、吸水性好和微生物承載量大等優點。

生物濾池填料的堆放高度取決于所要求的停留時間和表面負荷。工程上填料高度一般為1.00~1.25m,最低高度可以為0.50m;表面負荷一般為100~150m3/(m2∀h),最大可達200m3/(m2∀h)。設計填料高度和表面負荷分別為1.25m和150m3/(m2∀h)。

(2)尺寸確定

設計接觸時間為30s,表面負荷取150m3/(m2∀h),設備總長包括加濕區長0.40m、隔板間距0.20m和濾床長8.40m,計9.00m。設備總高包括出口段0.60m、散水段0.30m、濾床1.25m、配氣0.20m和排水0.25m,計2.60m。將加濕區與生物濾池組成一體,其設備外形尺寸為9.00m∃3.20m∃2.60m。

(3)溫度控制

較低的溫度有利于惡臭物質被填料表面的生物膜吸收,但會影響微生物的生長;而在較高的溫度下恰恰相反。生物濾池的操作溫度在10~45∋,最佳溫度在25~35∋。設計采用對除臭裝置進行保溫,保證池體內濾床和微生物的熱量不散發出去。同時,對進氣進行電加熱升溫。根據進氣量、無錫地區的最低氣溫(-5∋),匹配合適的電加熱功率(18kW),可將空氣溫度升高到不低于10∋,保證微生物良好的生長。并將電加熱設計成2組,由溫度控制系統對電加熱裝置進行分組控制,既保證合適的氣體溫度,又盡可能降低能耗。

(4)濕度控制

對于生物濾池的運行來說,由于惡臭物質要先被液相吸收并被微生物氧化,所以要求保持臭氣有一定的濕度。生物濾床濕度太低則水溶性惡臭物質難以及時進入液相,且造成填料易干燥,降低床內生物活性,既影響了整體除臭效率,又使得代謝產物不易排出濾池。但是,當生物濾池的濕度過高時傳質效率也會受到影響,且因氣體穿過阻力增大還可能造成局部厭氧而影響除臭效率。

本次采用的生物濾池除臭裝置設計有噴霧加濕區,在臭氣進入生物氧化區前進行噴霧加濕和洗滌氣體。由于采用高揚程的循環泵和高質量的噴霧噴嘴,使臭氣得到高效、充分的洗滌和加濕,進入生物氧化區的臭氣相對濕度達到90%~100%,完全滿足了生物濾池的需要。

另外,在生物氧化區上方增設散水裝置,便于菌種接種時直接將菌種稀釋液投入濾床。并可通過PLC控制設置定時定量的散水,以保證濾床保持合理的濕度。

6設計特點

無錫市城北污水處理廠除臭系統已運行近1年,經過測試除臭效果完全滿足設計要求。其設計特點如下:

(1)針對平流沉砂池上設備較多且必須為工作區的特點,采用無需密封的植物提取液噴灑除臭法;對于厭氧水解池,由于表面積和除臭氣量較大,采用生物濾池法除臭。

(2)由于厭氧水解池頂無設備且密閉區間為非工作區,設計采用鋼骨架外罩陽光板的低加罩形式,縮小了除臭空間、減小了除臭氣量,并創造了良好的操作環境。

(3)利用升流式污泥床水解池上部的出水槽和出水總渠作為臭氣的集氣通道,可有效保證集氣的均勻,同時可大大減少集氣支管的數量。（無錫市政設計研究院有限公司）