生活污水處理廠惡臭治理工程實例

張紀(jì)文，徐遵主，陸朝陽，金小賢，劉 東

（南京大學(xué)環(huán)境規(guī)劃設(shè)計研究院集團股份公司 江蘇省區(qū)域流域環(huán)境綜合治理工程技術(shù)研究中心，江蘇 南京 210093）

0 引言

污水處理廠是城市化過程保證水安全，實現(xiàn)“碧水夢”必不可少的一環(huán)。污水處理廠所處理的污水中含有多種污染物，在污水處理過程中不可避免的會發(fā)生污染物由液相轉(zhuǎn)移至氣相。尤其在厭氧環(huán)境下會產(chǎn)生大量的硫化氫和甲硫醇等含硫化合物、氨和吲哚等含氮化合物、各類芳香烴等烴類化合物、各類有機酸等含氧有機物[1-2]。這些污染物嗅閾值低，容易引發(fā)惡臭感，會對污水處理廠內(nèi)的人員身體健康造成不良影響，降低周邊居民的幸福感[3-4]。

考慮到污水處理廠距離居民區(qū)、商業(yè)中心和學(xué)校等場所越來越近，人們對于污水處理廠的異味關(guān)注較多，擾民投訴也十分頻繁。但目前就污水處理廠的異味問題和加蓋收集處理的提出具體要求較多的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范還十分匱乏，存在重水輕氣的問題。例如GB 18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》及其修訂版(2015年發(fā)布征求意見稿)僅對廠界廢氣排放濃度提出了要求。HJ 2038—2014《城鎮(zhèn)污水處理廠運行監(jiān)督管理技術(shù)規(guī)范》僅提出了惡臭氣體處理的基本運行要求。CJJT 243—2016《城鎮(zhèn)污水處理廠臭氣處理技術(shù)規(guī)程》僅提出了設(shè)計、排放和監(jiān)測、施工和驗收、運行管理的一些基本要求。GB 37822—2019 《揮發(fā)性有機物無組織排放控制標(biāo)準(zhǔn)》 規(guī)定了工業(yè)企業(yè)廢水液面上方VOCs 超過一定濃度時，應(yīng)采用相應(yīng)措施。以上標(biāo)準(zhǔn)對污水處理廠異味氣體收集系統(tǒng)的關(guān)注較少，缺少異味來源和排放規(guī)律的研究、未明確需要收集惡臭氣體的廢水處理單元、未給出合理的加蓋收集形式及對應(yīng)的處理要求。目前污水處理廠的惡臭提標(biāo)改造仍存在一定的盲目性，本工程案例可以為污水處理廠的惡臭提標(biāo)改造提供一定的參考依據(jù)。

1 廢水處理工藝及異味來源分析

該污水處理廠位于江蘇南部，主要用于處理周邊城市生活污水，日均處理能力為3×104m3。廢水處理工藝見圖1。

圖1 廢水處理工藝流程

根據(jù)現(xiàn)場踏勘和監(jiān)測，惡臭氣體主要產(chǎn)生于粗格柵及進水泵房、細(xì)格柵和旋流初沉池等預(yù)處理階段：生化反應(yīng)階段對應(yīng)氧化溝的厭氧、缺氧和好氧段；污泥處理階段對應(yīng)污泥濃縮池、均質(zhì)池和脫水機房。其中污泥濃縮池周邊臭氣濃度較高，達(dá)到100（無量綱）以上，超過GB 18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的廠界限值濃度。

綜上所述，本文需要進行加蓋收集和處理的廢水處理單元主要有：粗格柵、進水泵房、旋流初沉池、氧化溝、污泥濃縮池、均質(zhì)池和脫水機房。

2 惡臭治理工程設(shè)計

由于加蓋收集和處理的廢水處理單元構(gòu)筑物尺寸和形式不同、惡臭氣體產(chǎn)生濃度差異性較大，需要對不同類型的廢水處理單元設(shè)置合理的加蓋形式，并對加蓋空間進行廢氣收集，收集廢氣進入生物濾池進行有效治理后排放。

2.1 加蓋形式及廢氣收集風(fēng)量的確定

需加蓋的廢水處理單元情況如下:

（1）粗格柵：為地下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，共計2個，尺寸為1.5 m×3 m×5.2 m。

（2）進水泵房：為地下密閉式混凝土結(jié)構(gòu)，共計1個，尺寸為10 m×8 m×5 m。

（3）細(xì)格柵：為地下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，共計2個，尺寸為1.5 m×3 m×6 m。

（4）旋流初沉池：為鋼制密閉結(jié)構(gòu)，共計1個，尺寸為Φ3 m×4 m。

（5）配水井：為地上混凝土結(jié)構(gòu)，共計1個，尺寸為5 m×4 m×4 m。

（6）A2O 氧化溝：為地上混凝土結(jié)構(gòu)，共計1個，尺寸70 m×60 m×6 m。

（7）污泥濃縮池：為地上混凝土結(jié)構(gòu)，共計1個，尺寸為Φ20 m×5 m。

（8）均質(zhì)池：為地上混凝土結(jié)構(gòu)，共計1個，尺寸4 m×3 m×4 m。

（9）污泥脫水間：為地上混凝土結(jié)構(gòu)的房間，內(nèi)置真空帶濾機3臺，脫水機房尺寸為40 m×16 m×9 m。

進水泵房和旋流初沉池已為密閉式結(jié)構(gòu)，無需額外加蓋，只需要設(shè)置抽風(fēng)管道進行廢氣捕集即可。粗格柵、細(xì)格柵和均質(zhì)池跨度小，考慮透光性和密閉性，采用玻璃房加蓋方式進行密閉，并進行廢氣捕集。污泥濃縮池考慮施工成本和檢維修的便捷性，采用玻璃鋼加蓋方式，并進行廢氣捕集。污泥脫水間內(nèi)的帶濾機為主要惡臭氣體散發(fā)源，對帶濾機區(qū)域設(shè)置密閉隔間采用全面換風(fēng)方式進行廢氣捕集。A2O氧化溝構(gòu)筑物跨度大，常規(guī)加蓋方式施工難度大，考慮施工成本和周期，采用充氣膜加蓋方式進行廢氣捕集。

按照上述加蓋方式封閉后，收集風(fēng)量參照CJJ/T 243—2016 《城鎮(zhèn)污水處理廠臭氣處理技術(shù)規(guī)程》中的相關(guān)要求進行計算。預(yù)處理階段的粗格柵及進水泵房、細(xì)格柵及初沉池、配水井廢氣收集風(fēng)量，按照單位水面面積臭氣風(fēng)量指標(biāo)10 m3/(m2·h)計算，同時增加2 次/h 的空間換氣量。生化反應(yīng)階段的A2O 氧化溝廢氣收集風(fēng)量，按照單位水面面積臭氣風(fēng)量指標(biāo)3 m3/(m2·h)計算，同時增加2 次/h 的空間換氣量和1.1倍的曝氣量。污泥處理階段的污泥濃縮池和均質(zhì)池廢氣收集風(fēng)量，按照單位水面面積臭氣風(fēng)量指標(biāo)3 m3/(m2·h)計算，同時增加2 次/h 的空間換氣量。污泥脫水間帶濾機，采用全面換風(fēng)方式進行廢氣收集，收集風(fēng)量按照12 次/h 的空間換氣量。各個廢水處理單元廢氣收集風(fēng)量計算結(jié)果詳見表1。

表1 廢氣收集風(fēng)量計算結(jié)果

由表1可以看出，全廠收集風(fēng)量合計20 949 m3/h，設(shè)計時留有一定余量，設(shè)計風(fēng)量取25 000 m3/h。收集管道干管風(fēng)速取6～14 m/s，支管風(fēng)速取2～8 m/s，管道材質(zhì)為防腐蝕性較好的304 不銹鋼。

2.2 處理系統(tǒng)設(shè)計

治理項目為改造工程，企業(yè)可用空間有限，考慮到凈化效率和方面監(jiān)管，兼顧投資和運行費用，采用生物濾池的處理工藝[5-7]。惡臭氣體經(jīng)引風(fēng)管進入生物濾池，經(jīng)過預(yù)洗噴淋段有效去除顆粒物和水溶性物質(zhì)，預(yù)處理后的廢氣與填料上的微生物接觸，被微生物捕獲降解、氧化，使污染物分解為無害的CO2和H2O 以及各類無機物。其中關(guān)鍵設(shè)計參數(shù)為氣體停留時間，充足的反應(yīng)時間可以保證凈化的徹底性，具體設(shè)計參數(shù)詳見表2。由表2看出，相關(guān)核心設(shè)計參數(shù)均達(dá)到并優(yōu)于CJJT 243—2016 《城鎮(zhèn)污水處理廠臭氣處理技術(shù)規(guī)程》和JBT 12580—2015《生物除臭滴濾池》中所規(guī)定的要求。

表2 廢氣處理系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)

3 處理效果分析

3.1 運行效果分析

工程改造完成投入正常運行后，廠界氨、硫化氫質(zhì)量濃度和臭氣濃度檢測值，分別由加蓋前的0.8 mg/m3，0.03 mg/m3，8 （無量綱），下降至0.2 mg/m3，0.01 mg/m3和2（無量綱）以下，通過將惡臭氣體無組織排放改為有組織收集，廠界惡臭情況得到顯著改善。采用生物濾池處理工藝，處理系統(tǒng)進出口的綜合凈化效率可以達(dá)到90%以上，惡臭氣體收集后得到了有效治理。本項目長期運行期間，廠界濃度和有組織排放濃度顯著低于標(biāo)準(zhǔn)限值，有效的解決了異味擾民問題。

3.2 工程投資及運行費用

本改造工程總投資330萬元，包括加蓋200萬元，收集系統(tǒng)20萬元，廢氣處理系統(tǒng)110萬元。

本治理工程總裝機功率約55 kW，全年連續(xù)運行電費約30萬元，投入1 名兼職管理人員，人員成本每年按5萬元計。年運行費折算到每噸水中，惡臭治理工程噸水附加費用僅為0.033元，處理成本在同行業(yè)中處于領(lǐng)先水平。

4 結(jié)論

（1）在生活污水處理廠的惡臭治理中，需要對產(chǎn)生惡臭的廢水處理單元進行加蓋并捕集廢氣，加蓋方式根據(jù)構(gòu)筑物的實際情況設(shè)置，針對跨度較小的粗細(xì)格柵和均質(zhì)池采用玻璃房密閉方式：針對跨度適中的污泥濃縮池采用玻璃鋼加蓋方式：針對跨度較大的生化池采用充氣膜加蓋方式。以上加蓋方式便于操作和檢修，投資成本較低，美觀度高，工期短。

（2）生物濾池可以高效凈化生物污水處理廠產(chǎn)生的惡臭氣體，投資和運行成本低、占地面積小、適應(yīng)性強，而且有利于環(huán)保監(jiān)管，是未來污水處理廠的主流凈化工藝。

（3）本項目的惡臭治理工程，針對已建成的污水處理廠惡臭治理具有較強的借鑒作用。