净水技术|污水厂除臭工程技术路线选择

小编导读臭气作为污水处理的副产物，在新建水厂的设计阶段应给予高度重视。来自北京市污水资源化工程技术研究中心的赵珊等人，在调研和总结国内外恶臭气体排放标准和工程实践经验的基础上提出污水厂除臭工程技术路线选择方案。2013年的统计数据显示目前全国已有3600余座污水处理厂，年处理污水量能达到344亿立方米，城市污水处理厂运行过程中有大量的恶臭气体产生，不仅影响人的感官，而且对人体健康及生态环境造成严重危害。在污水处理厂内对人体健康危害较大的恶臭物质主要有氨、硫化氢、硫醇类、酚类、挥发性有机酸等十几种,凭人的嗅觉能感觉到的恶臭物质有4000多种。其主要产生于进水部分和污泥处理部分, 即进水格栅、曝气沉砂池、污泥浓缩池及最终贮泥池等单元，随着国民经济水平的提高和对环境质量要求的上升，污水生化处理区散发的臭气，也日益受到关注。在2002年颁布了新修订的《城镇污水处理厂污染物排放标准》之后，许多已建和新建的城市污水处理厂为了达到恶臭排放标准并减少对周边环境和居民的影响纷纷开始建设除臭设施除臭技术在我国许多城市污水处理厂得到了一定推广和应用，除臭系统由封闭、收集传输、处理和辅助部分共同组成。2016年3月14日住房城乡建设部住房城乡建设部发布关行业标准《城镇污水处理厂臭气处理技术规程》的行业标准（编号CJJ/T243-2016）。其系统的阐述了城镇污水处理厂臭气收集和处理等相关规定，是未来污水厂除臭工程必须遵照的宝典。本研究给予上述基本事实，开展城镇污水处理厂除臭工程技术路线选择与核心技术的研究，以期为建设清洁型污水处理厂提供技术支撑。1城镇污水处理厂除臭标准体系1.1国内现行除臭标准目前除臭工程在环评审批阶段参考使用的除臭排放标准主要有《恶臭污染物排放标准》GB 14554-93，《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB 18918-2002，还有地方性标准，例如北京市的《大气污染物综合排放标准》DB11/501-2007，恶臭气体指标主要包括NH3、H2S和臭气浓度。以北京市某改扩建市政污水处理厂全厂封闭除臭工程为例，最终排放标准按上述三项标准中的最严格限值执行，其具体的标准限值见表1。表1 一般污染源大气污染物排放限值项目最高允许排放浓度排气筒高度最高允许排放速率厂界标准值氨5.0mg/m315m3.6kg/h1.0mg/m3硫化氢0.15mg/m315m0.11kg/h0.03mg/m3臭气浓度15m2000（无量纲）20（无量纲）该臭气标准限值将污水处理厂作为一个整体的污染面源，重点规定了排气筒和厂界的排放限值，未涉及厂区环境和工作场所的臭气要求，造成标准体系不完善，难以实现臭气收集可控，易造成臭气的不规则散逸，系统性和可操作性不强，缺乏针对性。为更高程度的保障厂界的稳定达标，建议应增加对厂区和工作环境等的规定。1.2国内外标准对比在调研国内相关标准的基础上，收集国际相关标准，与国内标准进行对标，查阅了世界卫生组织、欧盟、美国、英国、加拿大、澳大利亚、荷兰、日本、韩国和中国台湾的标准，得出如下结论，如表2所示。表2 国内外臭气排放标准特点对标列表欧美(美国、欧盟、澳大利亚为代表)亚洲（日本、韩国、中国台湾为代表）我国标准制定起步时间20世纪70年代20世纪90年代（日本60年代）20世纪90年代（1993年）区域特点地广人稀、污染源分散人口密度大、污染源复杂、密集人口密度大、污染源复杂、密集标准针对对象周边环境敏感点恶臭排放源\厂界恶臭排放源\厂界检测项目单一恶臭物质、臭气浓度单一恶臭物质、臭气浓度单一恶臭物质、臭气浓度判断方法排放源臭气浓度测定+大气扩散模型现场样品采集、检测现场样品采集、检测从对标的结论可以看出，我国国情与亚洲其他国家相似度较高，其借鉴价值更高。目前我国执行的厂界标准限值已与亚洲其他国家的要求持平，达到了国际水平。我国与亚洲其他国家标准的主要差异点在于检测项目的选择，日韩的检测项目为22种，主要包括含硫化合物、含氮化合物和挥发性有机物，我国目前对于挥发性有机物项目的限制较少，建议根据实际发展的需求，逐渐增加恶臭气体的检测项目，提高臭气处理的可控性。并且，不同污染源产生的恶臭气体的主要物质种类有着明显的区别，如果能检测出明确的致臭物质，也可为环保监察溯源提供技术支持。并且臭气浓度作为人群感官性指标，在整个标准控制项目中占有比较重要的地位。应进一步强化对于除臭设备排放口臭气浓度的限制，恶臭给与人的感觉量（臭气强度，Ｉ）与恶臭物质对人的嗅觉刺激量（臭气浓度，Ｃ）的对数成正比，它们之间的关系符合韦伯-费希纳公式，如公式1-1所示。在臭气浓度增加两倍时，给人的感觉量并不会增加两倍；反之，即使臭气浓度减少97%，人的嗅觉感也就减少50%。臭气强度、臭气浓度和人体嗅觉感觉之间的关系如表4所示。因此，需要严格要求除臭设备对于常规化验指标（例如：硫化氢、氨气）的处理效率，才能有效的控制排放口的臭气浓度。

表4 臭气强度、臭气浓度和人体嗅觉感觉之间的关系臭气强度臭气浓度嗅觉感觉010无臭123能稍微感觉到极弱臭味，臭味似有似无251能辨别出何种气味的臭味，例如可以勉强嗅到酸味或焦糊味3117能明显嗅到臭味，例如医院里明显的来苏水气味4265强烈臭气味，例如管理不善的厕所发出的气味5600强烈恶臭气味，使人感到恶心、呕吐、头痛、进而可以引起气管炎的强烈气味2污水厂除臭技术路线2.1除臭系统封闭、收集传输（1）除臭系统封闭目前国内对于污水处理厂除臭方法的研究已有相当的经验，但除臭收集系统作为除臭工艺及污水处理工艺中的一个重要部分，对其重视程度还远远不够。对于新建污水厂及其他设施，构筑物密封方式可与厂区绿化相结合，美化环境。对于已有污水厂及其他设施，封闭加盖是在原有的构筑物上增加新的荷载，常见的几种水池类封闭结构形式对比如表5所示。表5 常见的水池类几种封闭结构形式对比加盖形式优点缺点推荐使用场合普通碳钢骨架（内嵌）＋玻璃钢板（外侧）结构防腐性能好，使用年限长跨度比较小，造型单一适于跨度在8m以内的池体，使用年限在10年以上。普通碳钢骨架（外侧）＋氟碳纤膜（反吊）防腐性好，自重轻，对大跨度池体具优势，造型多样膜内部的封闭空间大适于各种跨度的池体，使用年限膜部分10-15年，钢结构部分40-50年弧形玻璃钢板结构防腐性能好，自重轻，价格具优势造型单一跨度小于15m以下的池体，使用年限为10年普通碳钢骨架（内侧）＋阳光板（外侧）结构经济性好易老化，耐久性差，使用年限短；钢支撑结构件受腐蚀严重，使用年限较短适用于跨度在10m以内的池体，使用年限在2-4年左右土建与加盖相结合结构经济性好，承载力好水厂建设与除臭同步设计新建水厂以北京市某改扩建市政污水处理厂全厂封闭除臭工程为例，其厌氧池和生化池选用的封闭方案是普通碳钢骨架（加防腐，内侧）＋中空型平板玻璃钢盖板，这种封闭方式的优点是结构防腐性能好，自重轻，封闭空间小，适用于跨度在10m以上的池体，使用年限20年。弥补了常见的几种封闭结构形式的缺点。特别是中空型平板玻璃钢盖板引进国外的设计和制作理念，从形式结构、工艺尺寸和制作方法上区别于国内现有玻璃钢盖板。污水厂内除了水池类构筑物需要封闭，还有设备和厂房需要进行封闭。污水厂中比较典型的设备有粗格栅、细格栅、污泥浓缩机、污泥脱水机、污泥传送螺旋，其特点是体积小、恶臭气体浓度高，一般使用304不锈钢骨架+耐腐蚀板材（例如：304不锈钢板、阳光板、耐力板等）进行封闭。设备封闭时应特别注意设备的检修维护的便利性，建议采用易于拆卸重组的封闭方式。污水厂中比较典型的厂房有粗格栅间、细格栅间、进水泵房、污泥脱水间、污泥转运间，在其中的设备进行封闭除臭之后，为进一步治理散落泥水产生的恶臭，对环境空间还应进行除臭。特别是污泥转运车间，应对大门进行改造，采用自动感应门，既方便了运泥车辆的进出，也防止了恶臭气体的散逸。（2）臭气收集与传输收集与传输是城镇污水处理厂脱臭系统能耗关键节点，封闭系统宜采用负压吸气式。一般的收集与传输的原则是：宜采用耐腐蚀性强的材料；架空经过道路时，不得影响设备进出；各并联收集风管的阻力应保持平衡；风机和进出风管应采用法兰连接并设置柔性连接管。除臭工程的处理气量在严格遵照《城镇污水处理厂臭气处理技术规程》（CJJ/T243-2016）的前提下，建议还应关注以下几点：除臭系统依附于污水处理系统之上，应该特别专注两者之间的相互作用。例如1：除臭是将恶臭气体从水面/泥面抽走，封闭系统内气压要保持微负压，必将导致新鲜的空气进入到构筑物内。因此，如果判断封闭系统的漏风点不足以补气的时候，还应另设补风口。特别是在我国的北方，冬季气温低，还应考虑冬季补风的增温。例如2：设计院在暖通设计时，已经考虑了房间内的应急强制排风，一般来将，除臭系统正常运行时，不会用到应急排风，因此，除臭和应急强制排风应进行联动。例如3：常有人进行操作的室内空间，建议设计新风系统，在操作人员的工位附近输送室外清新的空气，保障工作人员的工作环境的舒适。建议新风系统的风量为室内除臭风量的50%，其余50%的除臭风量由门窗缝补齐。一般来讲，污水厂进水井、粗格栅间、进水提升泵房水面之上、盖板之下的气相空间是相对对立的，因此，在进行除臭工程时，这三部分的气体应该单独收集。并且，由于污水在污水收集管网中可能已经厌氧分解出硫化氢、甲烷等可燃气体，因此在进水井、粗格栅间、进水提升泵房的气相空间除了应设计除臭，为了避免爆炸风险，还应设置气体应急排放系统，并且应急排风应和可燃气探头联动。由于粗格栅、细格栅此类设备和污水渠道相连，对污水渠道进行除臭吸风的同时，可以将补风口设计在格栅封闭罩的顶部，让清新的空气始终流经设备的电机，保护电机，防止其在恶臭气体和水蒸气的共同作用下被腐蚀。污水处理构筑物的臭气风量宜根据构筑物种类、散发臭气的水面面积、臭气空间体积等因素综合确定；设备臭气风量宜根据设备的种类、封闭程度、封闭空间体积等因素综合确定。封闭系统的换风次数（或者空间换气量）是指相对独立的除臭空间在单位时间内被抽走的恶臭气体的体积（以相当于除臭空间体积的倍数表示），单位为次/h。对于人员需要经常进入的构筑物，抽气量宜按换气次数不小于6次/h计算。建议对于体积相对较小、直接接触污泥的设备（例如：污泥浓缩机、污泥脱水机）宜适当增加换风次数（或者空间换气量），可增加至12次/h。2.2臭气处理系统（1）臭气处理主要技术在城市污水处理厂中，气味污染已经成为一种普遍问题。其主要产生于进水部分和污泥处理部分，即进水格栅、曝气沉砂池、污泥浓缩池及最终贮泥池等单元。城市污水处理厂恶臭气体的特点是气量大、浓度低，生物法具有处理效率高、环境友好、能耗低、运行费用低廉等优点,已经广泛应用于恶臭污染问题的解决。目前处理方法主要以生物法为主，辅以化学法、氧化法和吸附法，形成整体解决方案，其技术经济性对比如表6所示。表6 城镇污水处理厂臭气处理主要经济技术对比表（以1万m3/h气量估算）技术方法处理效果使用范围一次投资运行成本占地面积生物法对硫化氢、氨效果好，对VOCS气体效果好溶解度较高气体40～60万100～300元/天（电耗）30～60m2化学吸收法硫化氢、氨等无机气体效果好，对VOCS气体效果差化学稳定性差浓度高的气体35～70万酸碱两级吸收，约500～800元/天25～55m2氧化法对硫化氢、氨等无机气体效果差，对VOCS气体较好针对小气量的气体20～35万350～500元/天（离子管更换、电耗）20～45m2吸附法（活性炭）对硫化氢、氨等无机气体效果好，对VOCS气体效果好处理低浓度气体30～45万500～1000元/天（主要是填料更换费用）20～45m2注:占地面积指除臭反应器自身占地面积,未包含控制柜、风机、排气筒等（2）生物处理技术细分生物除臭方法又分为生物过滤法、生物滴滤法、生物洗涤法、废气直接通入曝气池法和土壤法。目前城市污水处理厂采用的生物技术主要有3种：生物过滤法、生物滴滤法、生物洗涤法。资料表明，当亨利系数较低（Hc≤0.01），易溶于水的污染物质适用于生物洗涤塔处理；亨利系数较高（Hc≥1），难溶于水的污染物质适用于生物滤池处理；溶解性介于两者之间的污染物质（0.01＜Hc＜1）则可用生物滴滤池处理。25℃条件下，硫化氢的亨利系数是0.398，宜采用生物滴滤池处理。2.3除臭技术路线       综上所述，城镇污水处理厂除臭是由封闭、传输和处理三大部分组成，缺一不可。特别是封闭和传输，关系到整个除臭系统的成败，对于新建污水厂及其他设施，构筑物密封方式在设计阶段即应充分考虑。对于已有污水厂及其他设施，封闭方式应一事一议。臭气处理系统推荐技术路线如表7所示。表7 城镇污水处理厂除臭处理系统技术路线对象推荐除臭技术污水厂进水段处理系统宜采用生物滴滤+化学洗涤联合除臭，辅助新风系统、应急排风系统污水厂生化段处理系统宜采用生物滴滤除臭污水厂污泥段处理系统宜采用生物滴滤+化学洗涤联合除臭特殊点位（例如：污泥脱水车间、洗砂间）除了臭气收集处理系统外，环境空间根据需要可设置提取液喷淋系统或新风系统3结论及建议        除臭系统由封闭、收集传输、处理和辅助部分共同组成，整个系统的协调配套运转才能确保达到除臭的目的。对于封闭系统，应区别新建厂和改扩建厂。新建厂构筑物密封方式可与厂区绿化相结合，美化环境。对于改扩建厂，封闭加盖存在多条技术路线，应根据实际工程，综合考虑谨慎选择。对于处理系统，目前推荐的处理路线是以生物法为主，辅以化学法、氧化法和吸附法。臭气作为污水处理的副产物在新建水厂的设计阶段就应给予高度重视，纳入到设计、建设之中。除臭系统的运行成本应该纳入污水处理厂的日常运行维护成本之中，确保除臭系统正常、稳定运行。城镇污水处理厂在高度重视除臭技术研究和开发的基础上，还应开展封闭和收集方面的试验和实践。阅读文章原文可登陆中国知网：http://kns.cnki.net/KCMS/detail/detail.aspx?dbcode=CJFQ&dbname=CAPJLAST&filename=ZSJS2017060700H&v=MTQ1NjlMTDdSN3FlWU9acEZ5RGxVNzdOSkZnPVB6N0JmYkc0SDliTXFZOUNaT3QzWXc5TXptUm42ajU3VDNmbHFXTTBD进行下载。净水技术WPT《净水技术》杂志是面向广大市政给排水、工业水处理、建筑给排水和水环境治理等行业，以宏观综述、理论研究、应用经验、工程案例和工程信息为主要报道内容的核心期刊。【杂志订阅】1、邮局订购：通过全国范围任一邮局，凭邮发代码（4-652）直接订阅，每份单价144元/年（12期）。2、电话或邮件订购：可拨打（021）66250061确认订阅信息，或将收件人姓名、收件地址、邮编、联系电话、发票信息等内容发送邮件至[e-mail]。【广告咨询】市场部联系人：阮辰旼 13585990831        孙丽华021-66250061-803