污水廠生物過濾除臭工藝及工程設(shè)計(jì)

隨著對(duì)污水廠周邊環(huán)境要求的提高，污水廠除臭處理已成為業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)。本文介紹了污水處理廠惡臭物質(zhì)的成分、來源及生物除臭的原理，并以某污水處理廠除臭工程為例，介紹了生物過濾除臭工藝氣體收集、處理系統(tǒng)。 近年來，生物脫臭技術(shù)(尤其是生物過濾除臭技術(shù))以其工藝相對(duì)成熟、基建費(fèi)用低、操作維護(hù)簡(jiǎn)單、污染物凈化徹底且處理效果好等特點(diǎn)而在實(shí)際應(yīng)用中逐漸推廣，已成功應(yīng)用于治理污水廠、公共區(qū)域的惡臭以及對(duì)VOC和有毒氣體排放物的去除，已成為城市污水處理中臭氣處理的主流工藝。 各種除臭工藝比較 圖片 污水廠臭氣成分及來源 污水處理廠的臭氣成分分為三類： ①含硫化合物，如H2S、硫醇、硫醚類； ②含氮化合物，如氨、胺類、酰胺、吲哚等； ③含氧有機(jī)物，如醇、酚、醛、酮、有機(jī)酸等。 其中H2S、NH3，是臭味的主要組成成分。經(jīng)德國(guó)工程師協(xié)會(huì)調(diào)查，各處理工段產(chǎn)生的臭氣與氣味值如表1所示。 表1 臭氣來源及氣味值 處理工段 氣味值 波動(dòng)范圍 進(jìn)水井 45 28-80 格柵井、泵站集水池 85 32-136 沉砂池 60 30-90 一般附和曝氣池 50 21-101 延時(shí)曝氣法曝氣池 30 10-43 二沉池 30 12-50 二沉池污泥提升泵站 45 26-82 污泥存放 200 30-800 消化污泥存放 80 35-240 機(jī)械污泥脫水間 400 50-770 污泥脫水濾液 3300-95500 7100（濃縮池內(nèi)側(cè)） 在采用二級(jí)生物處理工藝的污水處理廠中，一般包括粗格柵、提升泵站、細(xì)格柵及沉砂池、生物反應(yīng)池、二沉池、消毒池等構(gòu)筑物，其產(chǎn)生的污泥一般在廠區(qū)內(nèi)貯存、濃縮、脫水，有的還要進(jìn)行消化穩(wěn)定處理。 從表1可以看出，污水前處理部分(格柵井、提升泵房集水池及沉砂池)和生物反應(yīng)池中的厭氧段和污泥處理部分(貯泥池、脫水問等)是除臭的重點(diǎn)。 生物過濾除臭原理 Ottengraf等提出了生物膜理論，并建立了模型來描述低濃度有機(jī)廢氣的凈化過程。孫石等較早地在國(guó)內(nèi)介紹了Ottengraf模型，并認(rèn)為惡臭氣體在生物濾池中的吸附凈化一般要經(jīng)歷以下幾個(gè)步驟： ①?gòu)U氣中的有機(jī)污染物首先同水接觸并溶解(或混合)于水中，即由氣膜擴(kuò)散進(jìn)入液膜； ②溶解(或混合)于液膜中的有機(jī)污染物在濃度差的推動(dòng)下進(jìn)一步擴(kuò)散到生物膜內(nèi)，進(jìn)而被其中的微生物捕獲并吸收； ③進(jìn)入微生物體內(nèi)的有機(jī)污染物在其自身的代謝過程中作為能源和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被分解，最終轉(zhuǎn)化為無害的化合物。 在凈化過程中，總吸收速率主要取決于氣、液兩相中的有機(jī)污染物擴(kuò)散速率(氣膜擴(kuò)散、液膜擴(kuò)散)和生化反應(yīng)速率。 生物過濾除臭設(shè)計(jì) 以某污水處理廠一期生化池加蓋除臭工程為例，介紹污水處理廠惡臭氣體的生物過濾工藝設(shè)計(jì)。該污水處理廠一期設(shè)計(jì)規(guī)模為20×104m3／d，采用改良A2／O工藝。 1惡臭物質(zhì)濃度及排放標(biāo)準(zhǔn) ①主要惡臭物質(zhì)濃度設(shè)計(jì)值 H2S濃度為0．75～1．50 mg/m3，NH3濃度為0．50～2．83 mg/m。，臭氣濃度(氣味值)為250～4 000。H2S原始設(shè)計(jì)濃度為1．50 mg/m3，NH3原始設(shè)計(jì)濃度為2．83 mg/m3。 ②除臭排放標(biāo)準(zhǔn) 由于該污水廠位于城市商業(yè)、交通、居民混合區(qū)，屬環(huán)境空氣質(zhì)量功能二類區(qū)，根據(jù)《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3095—1996)的規(guī)定，其環(huán)境空氣質(zhì)量執(zhí)行二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。 臭氣處理后排放根據(jù)《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18918—2002)、《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 14554—93)、《工作場(chǎng)所有害因素職業(yè)接觸限值》(GBZ 2．1—2007)的要求，按照從嚴(yán)的原則確定除臭排放標(biāo)準(zhǔn)如下：H2S≤0．06 mg／m3，NH3≤1．50 mg／m3，CH4≤1 mg/m3，甲硫醇≤0．007 mg/m3．甲硫醚≤0．07 mg／m。，二甲二硫≤0．06 mg／m3．臭氣濃度(氣味值)≤20。 2惡臭收集與輸送 加蓋設(shè)計(jì) 除臭工藝的第一個(gè)重點(diǎn)是建立臭氣收集系統(tǒng)，理想的臭氣收集系統(tǒng)是對(duì)臭氣污染源在最小的范圍內(nèi)進(jìn)行封閉和直接收集。為了減少臭氣對(duì)周圍環(huán)境的影響，設(shè)計(jì)中對(duì)產(chǎn)生臭氣的改良A2／O生物處理池等構(gòu)筑物采取了加蓋封閉措施。具體做法是在構(gòu)筑物水面上加一個(gè)高度≤1 m的蓋，將污水水面罩住。 加蓋材料有多種，在綜合考慮投資、耐腐蝕性、可靠性和美觀性的基礎(chǔ)上，加蓋材料采用進(jìn)口玻璃鋼。 風(fēng)量計(jì)算 污水廠臭氣量的計(jì)算基本上有下列幾種方法：①根據(jù)水面積確定臭氣量；②對(duì)構(gòu)筑物整體加蓋，根據(jù)臭氣空間容積確定脫臭氣量；③對(duì)水池局部加蓋，根據(jù)開口面積和風(fēng)速確定脫臭氣量；④根據(jù)設(shè)備臺(tái)數(shù)確定脫臭氣量。 本工程的風(fēng)量根據(jù)臭氣空問容積和換氣次數(shù)確定，換氣次數(shù)根據(jù)室內(nèi)是否進(jìn)人確定取值范圍：不進(jìn)人或一般不進(jìn)人的地方，換氣次數(shù)約為2～3次／h：有人進(jìn)入，但工作時(shí)間不長(zhǎng)的，換氣次數(shù)約為2～3-5次／h；有人長(zhǎng)時(shí)間工作的空間，換氣次數(shù)為4～8次／h。 本設(shè)計(jì)根據(jù)臭氣空間，按換氣次數(shù)為2次／h再疊加曝氣量確定臭氣量。該污水廠A2／O生化池加蓋后臭氣空間為17 500 m3，曝氣量為35 000 m3／h．則生化池處理氣量按70 000 m3／h來考慮。 3生物過濾除臭設(shè)計(jì) 生物除臭濾池由臭氣收集系統(tǒng)、加濕系統(tǒng)、生物填料系統(tǒng)、原水輸送、濾液排放等幾部分構(gòu)成。 設(shè)計(jì)參數(shù)的確定 為了保證設(shè)備的正常運(yùn)行和對(duì)惡臭物質(zhì)的高效去除率，工藝參數(shù)的選擇和確定是極為重要的。 一般生物除臭濾池的主要設(shè)計(jì)參數(shù)如表2所示。 參數(shù) 設(shè)計(jì)運(yùn)行范圍 參數(shù) 設(shè)計(jì)運(yùn)行范圍 風(fēng)管風(fēng)速m/s ≤12 表面負(fù)荷m3/m2h 50-200 停留時(shí)間s 15-100 有機(jī)負(fù)荷 10-160 壓力損失pa 70-120 臭氣濕度% ≥90 填料高度m 0.5-1.5 臭氣去除率% 95-99 溫度℃ 10-35 pH值 6-9 根據(jù)污水處理廠生化池臭氣量及臭氣處理設(shè)施的建設(shè)情況，本工程設(shè)置2套生物濾池除臭裝置，每套處理臭氣能力為35 000 m3／h。具體設(shè)計(jì)參數(shù)如下： 生物濾池高度為2．5 m；濾池表面負(fù)荷為176．8m3／(m。．h)；停留時(shí)間為50．9 s；填料高度為0．8m；生物濾池尺寸為18．0 m×11．0 m×2．5 m；風(fēng)機(jī)Q=20 000 m3／h，H=2 kPa，N=15 kW，2臺(tái)。 填料選擇 生物濾池的最主要組成部分是填料，微生物在惡臭氣體處理實(shí)際工程中應(yīng)用效果的優(yōu)劣，與所用填料有密切關(guān)系，不同的填料具有不同的特性，適用于不同的場(chǎng)合。目前，廢氣生物處理的填料主要為有機(jī)和無機(jī)兩大類。無機(jī)填料主要有沙子、碳酸鹽類、各種玻璃材料、沸石類、陶瓷、活性炭等，有機(jī)填料多為土壤、堆肥、碎木屑、樹皮、樹葉、聚丙烯小球、塑料環(huán)等。 若選擇填料不合理，則不僅不能達(dá)到既定的使用目標(biāo)，甚至可使整個(gè)生物處理過程失敗，會(huì)導(dǎo)致不必要的損失。選擇填料有以下要求：①應(yīng)具有一定的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及耐腐蝕性；②具有較大的比表面積，可給微生物提供充分的附著及與污染氣體接觸的面積；③應(yīng)具有較好的表面性質(zhì)，要有親水性，便于微生物和水附著；④應(yīng)具有足夠的孔隙率供微生物生長(zhǎng)，確保供氧充足；⑤無毒，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。 本工程選用聚丙烯鮑爾環(huán)作為微生物附著生長(zhǎng)的填料，規(guī)格為ф25 mm×25 mm×1．2 mm，堆疊高度在800 mm左右。這種填料具有機(jī)械強(qiáng)度高、密度小、比表面積大(>175 m2／m3)、孔隙率高、透氣性好、壓力損失小、沒有異味、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，而且填料環(huán)上衰老的微生物膜易脫落，微生物更新速度快；填料環(huán)的內(nèi)表面容易被液體潤(rùn)濕，保水性強(qiáng)，便于控制濕度和減少噴淋水的用量。