漢西污水處理廠除臭工藝的選擇

簡(jiǎn)介： 隨著漢西污水處理廠的逐步建成，污水廠除臭問(wèn)題日益突出。本文介紹了水清洗和化學(xué)除臭法、活性炭吸附法、催化型活性炭法、臭氧氧化法、燃燒法、純天然植物提取液噴灑技術(shù)、生物脫臭法等7種方法，并通過(guò)比較，指出生物脫臭法中的土壤處理法是適合漢西污水處理廠除臭的理想工藝，最后介紹了漢西污水處理廠除臭系統(tǒng)的具體工程設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵字：污水處理廠 生物處理 除臭

相關(guān)站中站： 水廠及污水廠建設(shè)

1.漢西污水廠概況

漢西污水處理廠工程近期設(shè)計(jì)規(guī)模40萬(wàn)m3/d，采用A/O(缺氧/好氧)生物工藝，目前正在進(jìn)行土建施工。隨著污水廠的建成，運(yùn)行中的污水處理廠將產(chǎn)生大量的惡臭氣體，不僅將影響污水處理廠的員工的身體健康及工作環(huán)境，還會(huì)對(duì)周圍的投資環(huán)境和居民的日常生活帶來(lái)嚴(yán)重的危害。為了完善漢西污水廠功能、創(chuàng)造良好的生活投資環(huán)境，續(xù)建漢西污水處理廠除臭工程勢(shì)在必行。

2.污水廠臭氣來(lái)源

根據(jù)污水處理的過(guò)程這些臭氣產(chǎn)生源主要分為污水處理系統(tǒng)和污泥處理系統(tǒng)。污水處理系統(tǒng)中的臭氣源主要分布在進(jìn)水頭部、預(yù)處理、初級(jí)處理及濾池反沖洗液、污泥處理上清液等，曝氣池的攪拌和充氧也會(huì)產(chǎn)生部分臭氣。污泥處理系統(tǒng)中的臭氣來(lái)源主要分布在污泥濃縮、厭氧消化后的污泥脫水和污泥堆放、外運(yùn)過(guò)程，由于對(duì)不穩(wěn)定污泥進(jìn)行壓縮、剪切作用，產(chǎn)生蛋白質(zhì)類生物高聚物，其分解產(chǎn)生大量臭氣。

污水收集、處理設(shè)施中的主要臭氣產(chǎn)生源、產(chǎn)生原因及其相對(duì)污染程度詳見表1[1]。從表1中可以看出，污水前處理部分(污水提升泵站、格柵、沉砂池)以及生物反應(yīng)中的厭氧調(diào)節(jié)池和污泥處理部分(濃縮池、儲(chǔ)泥池、脫水間等)是除臭的重點(diǎn);曝氣池負(fù)荷低，一般可不考慮除臭措施。

表1 污水處理中的臭氣源

位置 臭氣源/原因 臭氣強(qiáng)度

污水處理設(shè)施

進(jìn)水頭部 由于紊流作用在水流渠道和配水設(shè)施中釋放臭氣 高

污水泵站 集水井中污水、沉淀物和浮渣的腐化 高

格柵 柵渣的腐爛 高

預(yù)曝氣 污水中臭氣釋放 高

沉砂 沉砂中的有機(jī)成分腐爛 高

厭氧調(diào)節(jié)池 池表面浮渣堆積造成腐爛 高

回流液 污泥處理的上清液、壓濾液 高

曝氣池 混合液/回流污泥，高有機(jī)負(fù)荷，混合效果差，DO不足，污泥沉積 低/中

二沉池 浮泥/浮渣 低/中

污泥處理設(shè)施

濃縮池 浮泥，堰和槽/浮渣和污泥腐化，溫度高，水流紊動(dòng) 高/中

好氧消化 反應(yīng)器內(nèi)不完全混合，運(yùn)行不正常 低/中

厭氧消化 硫化氫氣體，污泥中硫酸鹽含量高 中/高

儲(chǔ)泥池 混合差，形成浮泥層 中/高

機(jī)械脫水 泥餅/易腐爛物質(zhì)，化學(xué)藥劑，氨氣釋放 中/高

污泥外運(yùn) 污泥在儲(chǔ)存和運(yùn)輸過(guò)程中釋放臭氣 高

堆肥 堆肥污泥/充氧和通風(fēng)不足，厭氧狀態(tài) 高

焚燒 排氣/燃燒溫度低，不足以氧化所有有機(jī)物 低

3.臭氣成分

在污水處理工藝過(guò)程中產(chǎn)生氣味的物質(zhì)主要由碳、氮和硫元素組成。大多數(shù)的氣味物質(zhì)是有機(jī)物，只有少數(shù)的氣味物質(zhì)是無(wú)機(jī)化合物。據(jù)有關(guān)資料介紹，從成分來(lái)看氨的濃度最高，其次是硫化氫;而從臭氣的強(qiáng)度來(lái)看甲硫醇最大，其次是硫化氫 (其臭氣強(qiáng)度達(dá)到了強(qiáng)臭的程度 )。硫化氫是產(chǎn)生惡臭氣味的主要物質(zhì)之一。污水收集、輸送和處理處置工程中主要的致臭氣體列于下表。

表2 污水中各類臭氣成分表

名稱 化學(xué)式 分子量 特征氣味

氨 NH3 17.0 刺激性

氯 Cl2 71.0 窒息的，刺激性

乙基硫醇 CH3CH2-SH 62 爛白菜味

硫化氫 H2S 34 臭雞蛋味

甲基胺 CH3NH2 31 腐爛，腥味

甲基硫醇 CH3SH 48 爛白菜味

糞臭素 C9H9N 131 糞臭味，惡心

硫甲酚 CH3―C6H4-SH 124 腐臭

二甲基胺 (CH3)2N 44 魚腥味

三甲基胺 (CH3)3N 59 刺激性，腥味

4.除臭工藝

除臭方法經(jīng)歷了一個(gè)發(fā)展過(guò)程，從最初采用的水洗法，逐步發(fā)展到效果較好的微生物脫臭法。常見的方法有水洗法、活性炭吸附法、催化型活性炭法、臭氧氧化法、燃燒法、純天然植物提取液噴灑技術(shù)、生物脫臭法等。

4.1水清洗和化學(xué)除臭法

水清洗是利用臭氣中的某些物質(zhì)能溶于水的特性，使臭氣中氨氣、硫化氫氣體和水接觸、溶解，達(dá)到脫臭的目的。化學(xué)除臭法是利用臭氣中的某些物質(zhì)和藥液產(chǎn)生中和反應(yīng)的特性，如利用呈堿性的苛性鈉和次氯酸鈉溶液，去除臭氣中硫化氫等酸性物質(zhì)，利用鹽酸等酸性溶液，去除臭氣中的氨氣等堿性物質(zhì)。與活性炭吸附法相比較，化學(xué)除臭法必須配備較多的附屬設(shè)施，如藥液貯存裝置、藥液輸送裝置、排出裝置等，運(yùn)行管理較為復(fù)雜，運(yùn)行費(fèi)用較高，與藥液不反應(yīng)的臭氣較難去除，效率較低。

4.2活性炭吸附法

活性炭吸附法是利用活性炭能吸附臭氣中致臭物質(zhì)的特點(diǎn)，達(dá)到脫臭目的。為了有效地脫臭，通常利用各種不同性質(zhì)的活性炭，在吸附塔內(nèi)設(shè)置吸附酸性物質(zhì)的活性炭，吸附堿性物質(zhì)的活性炭和吸附中性物質(zhì)的活性炭，臭氣和各種活性炭接觸后，排出吸附塔。該法與水清洗和藥液清洗法相比較，具有較高的效率，但活性炭吸附到一定量時(shí)會(huì)達(dá)到飽和，就必須再生或更換活性炭，因此運(yùn)行成本較高。這種方法常用于低濃度臭氣和脫臭的后處理。

4.3催化型活性炭法

傳統(tǒng)的活性炭吸附法存在著活性炭再生費(fèi)用高、更換活性炭操作麻煩等缺點(diǎn)。為了改善這些缺點(diǎn)，卡爾岡炭素公司在1994年開發(fā)了一種可靠的催化活性炭除臭技術(shù)。該活性炭是煙煤基帶增強(qiáng)催化能力的粒狀活性炭，具有獨(dú)特的催化能力和水再生優(yōu)勢(shì)，克服了傳統(tǒng)活性炭的缺點(diǎn)。催化型活性炭通過(guò)對(duì)H2S及其它含硫有機(jī)物吸附后，催化型活性炭促進(jìn)氧化反應(yīng)，將H2S轉(zhuǎn)變?yōu)镠2SO4、少量的H2SO3和硫元素。催化型活性炭只對(duì)H2S及含硫有機(jī)臭味氣體去除率高，對(duì)污水廠產(chǎn)生的其它臭味物質(zhì)去除率不是很高，因此此方法較適宜用在污水泵站除臭中。

4.4臭氧氧化法

臭氧氧化法是利用臭氧強(qiáng)氧化劑，使臭氣中的化學(xué)成份氧化，達(dá)到脫臭的目的。臭氧氧化法有氣相和液相之分，由于臭氧發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)較慢，一般先通過(guò)藥液清洗法，去除大部分致臭物質(zhì)，然后再進(jìn)行臭氧氧化。

臭氧對(duì)臭味物質(zhì)氧化分解反應(yīng)式如下：

R3H→R3N-O+O2

H2S+O3→S+H2O+O2(主反應(yīng))→SO2+H2O(副反應(yīng))

CH3SH+O3→[CH3-S-S-CH3] →CH3-SO3H+O2

4.5燃燒法

燃燒法有直接燃燒法和觸煤燃燒法。根據(jù)臭氣的特點(diǎn)，當(dāng)溫度達(dá)到648℃，接觸時(shí)間0.3 s以上時(shí)，臭氣會(huì)直接燃燒，達(dá)到脫臭的目的。

4.6純天然植物提取液噴灑技術(shù)

采用霧化設(shè)備將純天然植物提取液噴灑形成具有很大比表面積的小霧粒，吸附空氣中的臭氣分子進(jìn)行反應(yīng)或催化與空氣中的氧氣反應(yīng)，生成無(wú)味、無(wú)二次污染的產(chǎn)物。

4.7生物除臭法

生物除臭法是通過(guò)微生物的生理代謝將具有臭味的物質(zhì)加以轉(zhuǎn)化，達(dá)到除臭的目的。目前國(guó)內(nèi)外污水處理廠采用生物法處理臭氣的方法主要有土壤處理法和生物濾池法等，除臭效果較好[2]。

(a)土壤處理法：是利用土壤中的有機(jī)質(zhì)及礦物質(zhì)將臭氣吸附、濃縮到土壤中，然后利用土壤中的微生物將其降解的方法。由穿孔管構(gòu)成的空氣分布系統(tǒng)位于生物土壤底部，收集的臭氣藉風(fēng)機(jī)進(jìn)入穿孔管，然后緩慢的在土壤介質(zhì)中擴(kuò)散，向上穿過(guò)土壤介質(zhì)，并暫時(shí)的吸附在載體表面或吸附在微生物表面，或吸附在薄膜水層中，然后臭氣被微生物吸收，參與微生物代謝，臭氣被轉(zhuǎn)化成CO2和H2O。土壤擴(kuò)散層由粗、細(xì)石子及黃沙組成，可以使臭氣均勻分布。土壤法具有設(shè)備簡(jiǎn)單，運(yùn)行費(fèi)用極低，維護(hù)操作方便的優(yōu)點(diǎn)。表3列出了一些土壤床的參數(shù)及處理臭氣的效率。

表3 土壤床的應(yīng)用和運(yùn)行

地點(diǎn) 場(chǎng)合 土壤床面積(m2) 填料 停留時(shí)間(min) 報(bào)導(dǎo)的去除率

Burwood 海灘 污水廠的滴濾池 540 樹皮，土壤，泥炭，肥料 2 99%

多倫多 污水廠進(jìn)水部分 50 樹皮，土壤，泥炭，肥料 4.5 99%

Griffith 提升干管 64 肥土，土壤 大約 7 98.7~99.9%

Quakers山脈 污水廠進(jìn)水部分 50 米殼，泥炭，污泥，肥料 無(wú)數(shù)據(jù) 無(wú)數(shù)據(jù)

Manukau,新西蘭 污水廠滴濾池 3500(近期擴(kuò)建) 鐵渣，土壤 1.5 無(wú)數(shù)據(jù)

工業(yè)生產(chǎn)廠，悉尼 廢水處理的進(jìn)水部分 45 肥料 8.5 無(wú)數(shù)據(jù)

(b)生物濾池：生物濾池法是把收集的臭氣先經(jīng)過(guò)加濕處理，再通過(guò)長(zhǎng)滿微生物的、濕潤(rùn)多孔的生物濾層，臭氣物質(zhì)被填料吸收，然后被微生物分解成二氧化碳和其它無(wú)機(jī)物，從而達(dá)到除臭目的。生物濾池法工藝流程為：臭氣收集→風(fēng)管輸送→抽風(fēng)機(jī)→預(yù)洗池加濕→生物濾池→排氣。濾池填料可采用海綿、干樹皮、干草、木渣、貝殼、果殼及其混合物等[3]。生物濾池的缺點(diǎn)是占地較大。其優(yōu)點(diǎn)是較經(jīng)濟(jì)，來(lái)自天然的富含有機(jī)成分的多孔滲水填料構(gòu)造簡(jiǎn)單，操作方便，無(wú)需液體循環(huán)系統(tǒng)。

5.除臭工藝方案比選

根據(jù)以上各種脫臭方法的分析，O3氧化成本偏高、管理復(fù)雜，水洗法效率不高且不徹底，燃燒法理論上可行但與本工程難以銜接，活性炭吸附法設(shè)備投資高，管理復(fù)雜，運(yùn)行成本高。因此可用于污水處理廠除臭的方法為化學(xué)脫臭法、植物提取液除臭法、生物除臭法。

根據(jù)我們收集的數(shù)據(jù)比較，國(guó)內(nèi)目前采用的除臭方法中，化學(xué)洗滌方法比較貴，而且日常的運(yùn)行費(fèi)用也較大;植物提取液投資較低，運(yùn)行費(fèi)用較高，且植物提取液目前尚無(wú)國(guó)產(chǎn)須全部依賴進(jìn)口;因此漢西廠可考慮生物除臭工藝，其中生物濾池除了占地大的缺點(diǎn)外，隨著國(guó)產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)用，其投資具有可比性，而且運(yùn)行費(fèi)用主要是電費(fèi)、填料的補(bǔ)充費(fèi)用;土壤法除臭除了占地大的缺點(diǎn)外，投資適中，運(yùn)行管理簡(jiǎn)單，運(yùn)行費(fèi)用主要是電費(fèi)。綜上所述我們對(duì)漢西污水處理廠除臭工藝選取生物濾池法和土壤處理法進(jìn)行比選：

表4 生物除臭方案比較

除臭方法 土壤法除臭 洗滌—生物濾床過(guò)濾聯(lián)合除臭

除臭效果 H2S去除率>99%，其它臭味物質(zhì)去除率>95。 H2S去除率>99%，其它臭味物質(zhì)去除率>95。

堵塞情況 不堵塞 不易堵塞

耐沖擊負(fù)荷 耐沖擊 不耐沖擊

溫度、濕度影響 有影響 有影響

濾料使用壽命 20年 5～8年

能耗 最低 較低

運(yùn)行管理 最簡(jiǎn)單 簡(jiǎn)單

環(huán)境美化 好

換埋料費(fèi)用 無(wú) 200萬(wàn)元/年

工程總投資 5105萬(wàn)元 5400萬(wàn)元

年運(yùn)行費(fèi)用 200萬(wàn)元 240萬(wàn)元

從上表可以看出, 土壤法除臭具有除臭效率高、使用壽命長(zhǎng)、能耗低、運(yùn)行管理簡(jiǎn)單、運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，因此本工程推薦采用土壤法除臭。

6.漢西污水處理廠除臭工藝設(shè)計(jì)

漢西污水處理廠有以下構(gòu)筑物需要進(jìn)行臭氣的收集和處理：1、粗格柵間;2、細(xì)格柵間、曝氣沉沙池;3、初沉池;4、A/O生物反應(yīng)池。

生物土壤濾體除臭系統(tǒng)由三大系統(tǒng)組成，即：臭源密封系統(tǒng)、臭氣體收集及輸送系統(tǒng)、臭氣生物土壤處理系統(tǒng)。

6.1 臭源密封系統(tǒng)設(shè)計(jì)

對(duì)任何一個(gè)高效的惡臭控制和處理系統(tǒng)而言，臭源密封系統(tǒng)都是一個(gè)極為重要的關(guān)鍵要素。因?yàn)檫@一系統(tǒng)從源頭處決定了惡臭控制和處理系統(tǒng)的處理大小。漢西污水處理廠對(duì)下列構(gòu)筑物采用如下密閉設(shè)計(jì)：

(1)粗格柵間：粗格柵井上部采用有機(jī)玻璃鋼蓋板進(jìn)行加蓋密封，厚度約為10毫米，并帶加強(qiáng)筋，在蓋板上開進(jìn)氣孔兩個(gè)，安裝氣量調(diào)節(jié)閥。粗格柵用不銹鋼或透明的有機(jī)玻璃進(jìn)行密封處理。

(2)曝氣沉砂池：考慮到運(yùn)行和維修的需要，此部分是工作區(qū)，需要工作人員的進(jìn)出，則該部分采用輕質(zhì)鋼結(jié)構(gòu)加玻璃鋼蓋板的方式進(jìn)行密封，高度為2.5米。

(3)初沉池：采用索膜結(jié)構(gòu)，用碳鋼防腐結(jié)構(gòu)骨架張拉進(jìn)口膜將整個(gè)初沉池封閉起來(lái)。

(4)生物反應(yīng)池：由于生物反應(yīng)池密閉區(qū)間為非工作區(qū)，平時(shí)工作人員是不在此內(nèi)部工作的，所以采用玻璃不銹鋼龍骨結(jié)合鋼筋混凝土的低加罩。

6.2 臭氣體收集及輸送系統(tǒng)

與臭源密封系統(tǒng)一樣，作為臭氣控制和處理系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，臭氣收集及輸送系統(tǒng)設(shè)計(jì)也是一個(gè)極為重要的關(guān)鍵要素。臭氣收集及輸送系統(tǒng)設(shè)計(jì)得合理與否很大程度上影響著整個(gè)臭氣控制和處理系統(tǒng)的處理效果。

漢西污水處理廠的收集系統(tǒng)設(shè)計(jì)如下：

(1)收集風(fēng)管的選擇：本污水處理廠的收集風(fēng)管采用玻璃鋼方型風(fēng)管，玻璃鋼風(fēng)管的收集口在最高水位以上0.2米處，按照收集的氣量和壓力在玻璃鋼風(fēng)管上開孔。

(2)換氣率：粗格柵間、細(xì)格柵間及曝氣沉砂池、初沉池采用6次換氣率;生物反應(yīng)池采用3次換氣率。根據(jù)估算粗格柵間的臭氣量為5000立方米/小時(shí);曝氣沉砂池臭氣量為20000立方米/小時(shí);初沉池臭氣量為2688000立方米/小時(shí);生物反應(yīng)池的臭氣量為1465000立方米/小時(shí)。

(3)風(fēng)機(jī)的選擇：經(jīng)過(guò)計(jì)算共需要47臺(tái)風(fēng)機(jī)，總的功率約為400千瓦。

(4)輸送管道：輸送管道采用玻璃鋼圓形管道，臭氣經(jīng)過(guò)鼓風(fēng)機(jī)加壓以后經(jīng)過(guò)玻璃鋼送風(fēng)管進(jìn)入生物土壤濾體的不起管道系統(tǒng)。

6.3 生物土壤過(guò)濾處理系統(tǒng)

(1) 污水處理廠共采用9套生物土壤濾體系統(tǒng)，其中粗格柵間及細(xì)格柵間、爆氣沉砂池為一套系統(tǒng)，濾體厚度為1.5米，占地面積為：300平方米;初沉池為四套系統(tǒng)，濾體厚度為2米，每套占地面積為：600平方米;生物反應(yīng)池采用2套系統(tǒng)，厚度為1.5米，每套占地面積為1000平方米�？傉嫉孛娣e為4700平方米。

(2) 考慮到使用壽命及維護(hù)問(wèn)題，本系統(tǒng)布?xì)夤艿老到y(tǒng)采用HDPE管道(包括主管，支管，三通，彎頭，套管等)，主管采用國(guó)內(nèi)著名品牌的HDPE管道生產(chǎn)廠家，支管采用進(jìn)口產(chǎn)品。

(3) 增濕系統(tǒng)：為了增加臭氣的濕度，提高處理效率，在臭氣進(jìn)入布?xì)夤艿老到y(tǒng)之前對(duì)其進(jìn)行加濕處理，加濕系統(tǒng)采用進(jìn)口產(chǎn)品。

(4) 綠化灌溉系統(tǒng)：為了美化環(huán)境，將對(duì)調(diào)試完畢后的土壤生物濾體系統(tǒng)進(jìn)行綠化，為了綠化的需要配置一套灌溉噴淋系統(tǒng)。

7.結(jié)語(yǔ)

目前，污水處理廠除臭已逐漸受到人們的重視，本工程實(shí)施后，將減少漢西污水廠對(duì)周邊地區(qū)空氣質(zhì)量的影響，為美化城市市容，提高衛(wèi)生水平，保護(hù)人民身體健康提供益處。該項(xiàng)目的建設(shè)，可改善廠區(qū)周邊的投資環(huán)境，使污水處理廠不會(huì)再因污染而影響發(fā)展，吸引更多的外商投資，促進(jìn)城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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