地埋式污水處理廠除臭通風(fēng)設(shè)計研究
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[關(guān)鍵詞]地埋式污水處理廠；臭氣處理；除臭設(shè)計；生物除臭
1工程概況
該工程為汕尾市東部污水廠的新建工程。原東區(qū)污水處理廠超負荷運載，處理污水遠超項目初始設(shè)計規(guī)模8萬m3/d。現(xiàn)排放水質(zhì)標準為一級B，與城市規(guī)劃中要求的一級A標準不符。另外，污水處理廠地處城市中心，與城市發(fā)展方向不適應(yīng)。因此，服從城市規(guī)劃需求，符合國家排放標準要求，經(jīng)細致比選后，決定在紅海灣新建一座東部水質(zhì)凈化廠。東部水質(zhì)凈化廠為地埋式污水處理廠，工藝構(gòu)筑物設(shè)于地下，總設(shè)計規(guī)模為20萬m3/d，才采用MBBR工藝，處理后尾水排放至田墘大排洪渠。
2臭氣的來源與特點
地埋式污水處理廠的工藝構(gòu)筑物都在地下，污水處理過程中會產(chǎn)生一系列臭氣和污染物。臭氣的產(chǎn)生，來自污水預(yù)處理、(泵房、格柵、沉砂池)、生化區(qū)、污泥區(qū)等等。我們根據(jù)臭氣濃度的大小，將其分為高、中、低3個區(qū)域。天津市污水處理廠曾對污水處理過程中產(chǎn)生的臭氣進行詳細分析，監(jiān)測到臭氣的主要來源是NH3和H2S，主要污染物包括苯、甲苯、硫化氫、二甲二硫、甲硫醇等等。[1]這些物質(zhì)有刺激性，并且有一定毒性，當(dāng)吸入量大于某一臨界值，就會危害人體健康。國外調(diào)查結(jié)果顯示，80%以上的受訪污水處理工從業(yè)人員中，有42.2%存在呼吸道粘膜刺激癥狀。在我國，從業(yè)人員患有相關(guān)的呼吸系統(tǒng)疾病。[2]綜上所述，污水處理過程中產(chǎn)生的惡臭，成分復(fù)雜，而且嗅覺閾值低，想要在感官上達到無味的效果，需要進行多級聯(lián)合凈化。因此，除臭和通風(fēng)是一項系統(tǒng)性工程。
3除臭、通風(fēng)方法的選擇和實施
目前，污水處理工程一線的除臭方法包括加蓋、生物除臭系統(tǒng)、活性炭系統(tǒng)，通風(fēng)換氣等等。不同的方法適用于不同的臭氣濃度和使用環(huán)境。下面將根據(jù)具體的流程工藝、進行逐一介紹。
3.1加蓋
除臭工藝的第一步是臭氣的收集。也就是，把污染物密封在最小范圍內(nèi)，并直接收集。其中最有效的方法就是加蓋。東部污水處理廠對格柵池、沉砂池、裝泥間進行了局部加蓋。同建筑屋蓋相比，池體加蓋具有一定特殊性。要求輕質(zhì)和耐腐蝕。不同的工藝流程也有不同的材質(zhì)：(1)針對格柵和集水井。格柵采用鋼化玻璃+不銹鋼骨架，集水井由于跨度較小，采用拱形玻璃；(2)調(diào)節(jié)池。調(diào)節(jié)池跨度較大，污水停留時間長，有機物長時間釋放臭氣，對加蓋材料會有一定腐蝕性。因此，采用反吊氟碳纖維膜，加上碳鋼骨架結(jié)構(gòu)。(3)初沉淀池和污泥濃縮池，采用刷漆防腐鋼結(jié)構(gòu)和反吊氟碳纖維膜。(4)污泥脫水機房采用鋼化玻璃一體式集氣罩。
3.2密閉負壓排風(fēng)
楊鵬等利用仿真模型研究發(fā)現(xiàn)，立體送風(fēng)、側(cè)重點排風(fēng)的方式排污效率較高。也就是說，改善密閉空間的氣流組織，能夠降低工作區(qū)域惡臭濃度，提供良好的工作環(huán)境。[3]臭氣排風(fēng)收集系統(tǒng)，可以分為主排風(fēng)機收集系統(tǒng)和主排風(fēng)機和支管排風(fēng)機系統(tǒng)相結(jié)合的方式。主排風(fēng)系統(tǒng)中，各單位排除的臭氣并聯(lián)，進入主排風(fēng)管。優(yōu)點是便于管理，不會串味。缺點是風(fēng)機噪音大。主排風(fēng)收集系統(tǒng)和支管排風(fēng)，相結(jié)合的方式中，主排風(fēng)機和支排風(fēng)機之間有串聯(lián)、有并聯(lián)，使用靈活，但投資費用較高。本工程中采用了主排風(fēng)機和支排風(fēng)機相結(jié)合的系統(tǒng)。這種方法，有利于解決通風(fēng)和除臭無法截然分開的情形。在污水處理過程中，對格柵、沉砂池、裝泥間進行了局部加蓋和負壓抽吸。但在垃圾外運、運送污泥、設(shè)備檢修過程中，會使少量的臭氣散逸到負一層操作面。針對此類情形，將除臭器系統(tǒng)與通風(fēng)系統(tǒng)合并，經(jīng)除臭設(shè)備處理，滿足《惡臭污染物排放標準》要求之后，集中排放至高空。根據(jù)《工業(yè)建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》，適用該工程的實際情況：當(dāng)車間高度≤6m時，排風(fēng)量≥1次/換氣所得風(fēng)量；當(dāng)車間高度≥6m時，排風(fēng)量按照6m3計算。東部污水處理廠各構(gòu)筑空間換氣標準，見下表：
3.3生物除臭系統(tǒng)
生物法是用特定的微生物捕獲氣體，并進行消化。其原理主要由3步構(gòu)成：(1)惡臭氣體溶解于水，并和微生物接觸，從氣態(tài)轉(zhuǎn)為液態(tài)；(2)惡臭氣體在液體中擴散并被微生物吸收。(3)惡臭氣體作為微生物的營養(yǎng)物質(zhì)被分解、利用。本工程采用氣液逆流操作。污水由泵傳輸至濾池頂部，然后利用噴淋裝置淋噴填料。臭氣通過管道由濾池底部進入，在上升過程中與附著在濾池填料表面的生物膜接觸而得以凈化，凈化后的氣體從濾池上部排出。[4]在生物法使用的過程中需要注意：(1)微生物需要預(yù)先繁殖和培養(yǎng)。(2)微生物的生存需要適宜的溫度、濕度和pH值，因此需要動態(tài)地進行監(jiān)控。生物除臭系統(tǒng)應(yīng)用范圍較廣，除了污水處理過程中常見的H2S和NH3等，對硫醇、硫醚等臭氣也有一定的效果。
3.4活性炭法
針對其他情況逸出的氣惡臭氣體，采用活性炭進行吸附。活性炭法利用了活性炭的物理性質(zhì)，直接吸收臭氣分子。這種方法優(yōu)點是設(shè)備簡單、效果好。但因為活性炭具有飽和期限，過期之后，需要更換，成本較高。更適合于偶爾逸出的臭氣，或者作為保障措施。在本工程中，活性炭主要用于地表綜合樓以及人員活動較為頻繁的區(qū)域。[4]
3.5其他
對于地表綜合樓，考慮到汕尾地區(qū)的氣候特點，主要采用自然通風(fēng)。對于綜合樓衛(wèi)生間，采用自然進風(fēng)、機械排風(fēng)相結(jié)合的方式。
4其他有害氣體
4.1可燃性氣體
市政污水處理過程中，可能會有一定的可燃性氣體。如前所述，污水臭氣中的主要成分是氨氣和硫化氫。但上述可燃氣體只有在濃度水平達到一定濃度時才會發(fā)生爆炸。目前監(jiān)測到的可燃氣體不具備爆炸的條件。如下表所示，為市政污水典型構(gòu)筑物中硫化氫和氨氣的標準值，具有一定的參考意義。比較可能有隱患的是甲烷。甲烷來自于污泥的厭氧消化。但污水處理廠的地下部分產(chǎn)生的甲烷濃度水平為微量，而且因為本工程中的除臭和通風(fēng)系統(tǒng)排出場外。故而，相應(yīng)的安全隱患也隨之消除。
4.2噪音
鼓風(fēng)機帶來的噪音污染，可以視為因臭氣和通風(fēng)帶來的次生污染。針對噪音，采用的措施有：(1)采用雙層隔音門等控制噪音擴散，設(shè)有吸音吊頂和吸音裙墻消除噪音。(2)各生產(chǎn)車間，優(yōu)先考慮自然通風(fēng)，自然通風(fēng)不能滿足要求時，采用機械通風(fēng)和自然通風(fēng)相結(jié)合的方式。(3)在有氣味的建筑物胖選擇抗污染強的樹種，在鼓風(fēng)機、配電室旁，種植一些灌木、花卉，達到吸音降噪的效果，同時還能有美化環(huán)境的效果。
5結(jié)語
本工程利用全流程的除臭和同通風(fēng)系統(tǒng)，實現(xiàn)了對惡臭氣體的多級聯(lián)合凈化。從整體設(shè)計思路來看，實現(xiàn)了最初的設(shè)計目的，完全符合了國家排放要求，以及市政規(guī)劃中相應(yīng)的綠色和人文理念。
參考文獻
[1]楊慶，李洋，崔斌，等．城市污水處理過程中惡臭氣體釋放的研究進展[J]．環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2019，02，28．
[3]楊鵬，劉雪峰，陳思維，等．立體送風(fēng)氣流組織對地下污水廠除臭效果的影響[J]．環(huán)境工程學(xué)報，2019，01，26．
[4]黃重成．地埋式污水處理廠生物除臭工藝設(shè)計[J]．能源與環(huán)境，2014．
[5]溫翔．地下式污水處理廠的設(shè)計研究[D]．重慶交通大學(xué)，2014，06，09．
作者：周雙玉 單位：廣東省建筑設(shè)計研究院有限公司