污水處理廠廢氣治理設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

胡立海

（中藍(lán)連海設(shè)計(jì)研究院有限公司，上海 201204）

污水處理廠在運(yùn)行過程中廢氣主要來自污水處理系統(tǒng)和污泥處理系統(tǒng)，其中污水處理系統(tǒng)中的廢氣源主要分布在格柵間、曝氣池、生化池等，而污泥處理系統(tǒng)中的廢氣源主要分布在污泥濃縮池、污泥脫水干化間以及污泥暫存間等[1]。運(yùn)行中的污水處理設(shè)施，如果不對其進(jìn)行廢氣的收集和治理，其揮發(fā)出來的廢氣將影響廠區(qū)員工的身體健康，同時(shí)也對周圍環(huán)境產(chǎn)生較大的污染，給周邊地區(qū)的工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及人民生活造成不利影響。因此，污水處理廠廢氣治理工藝的選擇是否經(jīng)濟(jì)合理、質(zhì)量可靠，廢氣如何能有效收集并治理成為重點(diǎn)思考的問題。本文針對污水處理廠廢氣工程設(shè)計(jì)過程中存在的問題進(jìn)行了簡要概述，并提出了在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)采取的措施。

1 存在的問題

污水處理廠廢氣治理是一個(gè)綜合性極強(qiáng)的系統(tǒng)工程，涉及除臭工藝的選擇、各廢氣源風(fēng)量的核算、風(fēng)管管徑計(jì)算、風(fēng)管的布置、廢氣收集、采樣口規(guī)范設(shè)置，其中任何一個(gè)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)不合理都會(huì)給廢氣治理系統(tǒng)的運(yùn)行和監(jiān)測帶來不同程度的影響。下面就污水處理廠廢氣治理設(shè)計(jì)中存在的一些問題進(jìn)行簡要概述。

1.1 除臭工藝選擇問題

目前的脫臭方法有物理法（活性炭吸附、分子篩吸附）、化學(xué)法（濕式化學(xué)吸收、臭氧氧化、植物液法）、生物法（生物濾池、生物滴濾、土壤法）、焚燒法（TO、RTO、CO、RCO）。除臭工藝選擇合理與否，不僅關(guān)系到尾氣能否達(dá)標(biāo)排放，而且也影響項(xiàng)目的投資成本和運(yùn)行費(fèi)用。如果在設(shè)計(jì)過程中片面強(qiáng)調(diào)處理效果，如采用焚燒法，就會(huì)導(dǎo)致投資和運(yùn)行費(fèi)用過高。若只為減少投資，僅采用酸堿吸收處理，可能會(huì)導(dǎo)致尾氣不能達(dá)標(biāo)排放。因此設(shè)計(jì)人員需熟練掌握多種廢氣處理工藝和各工藝的優(yōu)缺點(diǎn)，在選擇除臭工藝時(shí)綜合考慮各種因素，以使投資、運(yùn)行費(fèi)用與處理效果達(dá)到最優(yōu)。

1.2 風(fēng)管選材問題

污水處理廠除臭風(fēng)管主要采用玻璃鋼、UPVC、不銹鋼等耐腐蝕材料制作。設(shè)計(jì)人在選材時(shí)，缺乏對廢氣源進(jìn)行有效分析，如是否含有腐蝕性組分，廢氣中可燃?xì)怏w的濃度是否超標(biāo)，是否考慮到風(fēng)管的安裝環(huán)境。以上問題，如果在風(fēng)管選材時(shí)，考慮不周全，極易導(dǎo)致風(fēng)管使用壽命縮短，而且還存在著安全隱患，影響裝置的長周期運(yùn)行。

1.3 風(fēng)管設(shè)計(jì)問題

風(fēng)管是將廢氣收集源與廢氣處置設(shè)備聯(lián)系起來的重要橋梁。在風(fēng)管管徑設(shè)計(jì)中，有些設(shè)計(jì)人員沒有綜合考慮風(fēng)速與風(fēng)阻的關(guān)系。在設(shè)計(jì)風(fēng)管管徑時(shí)，風(fēng)速取值過大，計(jì)算出的管徑偏小，雖然風(fēng)管投資費(fèi)用下降，但風(fēng)阻提高，引起風(fēng)機(jī)風(fēng)壓升高，導(dǎo)致電機(jī)功率變大，運(yùn)行費(fèi)用提高。在規(guī)劃風(fēng)管布置時(shí)，風(fēng)管收集路線不合理，各分支管壓力不平衡，會(huì)導(dǎo)致部分收集效果變差，導(dǎo)致廢氣外溢，沒有達(dá)到治理效果。在風(fēng)管鋪設(shè)時(shí)，如果沒設(shè)計(jì)風(fēng)管坡度，一方面會(huì)導(dǎo)致風(fēng)管低點(diǎn)存液，造成風(fēng)管低點(diǎn)腐蝕加劇，另一方面由于風(fēng)道積液會(huì)引起氣體通行受阻，廢氣收集效果變差?？梢?，風(fēng)管的合理設(shè)計(jì)在廢氣治理中占據(jù)很重要的地位。

1.4 廢氣收集問題

根據(jù)通風(fēng)換氣空間范圍的不同，廢氣收集分為全面通風(fēng)和局部通風(fēng)。全面通風(fēng)是對含惡臭氣體的整個(gè)空間進(jìn)行通風(fēng)換氣，需收集的廢氣量太大，適用于難以局部收集，且無須經(jīng)常性巡視或操作的面污染源。局部通風(fēng)是在集中產(chǎn)生廢氣的局部位置，設(shè)置集氣罩，將有害物抽走，以控制有害物向其他地方擴(kuò)散，適用于點(diǎn)污染源和線污染源。與全面通風(fēng)相比，局部通風(fēng)可以減少廢氣的處理量，降低廢氣處理設(shè)施的尺寸，減少項(xiàng)目的投資費(fèi)用。在廢氣收集時(shí)，如果通風(fēng)形式選擇不合理，就會(huì)導(dǎo)致廢氣收集效率低下，達(dá)不到預(yù)期治理效果。對池體加蓋時(shí)，如果蓋板與池頂之間密封不嚴(yán)，會(huì)導(dǎo)致池內(nèi)負(fù)壓程度較低，當(dāng)池中水位波動(dòng)較大時(shí)，會(huì)造成廢氣外泄。在對各構(gòu)（建）筑物設(shè)計(jì)風(fēng)量時(shí)，如換氣次數(shù)選擇不合理，易導(dǎo)致廢氣收集效果不明顯。根據(jù)規(guī)范，設(shè)計(jì)補(bǔ)風(fēng)口位置時(shí)，如未考慮抽氣口及池內(nèi)隔板的影響，會(huì)導(dǎo)致池內(nèi)氣體短路，換氣效果不佳。

1.5 排氣筒及采樣口設(shè)計(jì)問題

廢氣經(jīng)治理后，尾氣通過風(fēng)機(jī)送入排氣筒，排入大氣。環(huán)保管理部門為了對廢氣排放源進(jìn)行監(jiān)測，制定了相應(yīng)尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)，供設(shè)計(jì)人員使用，但有些設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)排氣筒高度、采樣口位置時(shí)仍存在較多問題，甚至設(shè)計(jì)出的成品存在違法行為，迫使裝置停工整改，給甲方正常生產(chǎn)造成損失，也造成了環(huán)境污染。因此設(shè)計(jì)人員需高度重視廢氣排放的相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，使設(shè)計(jì)出來的尾氣排放設(shè)施滿足排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。

2 工程設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

根據(jù)以上存在的不同問題，以理論分析為指導(dǎo)并結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)，對設(shè)計(jì)過程中現(xiàn)存的問題提出了相應(yīng)的對策，減少后續(xù)運(yùn)營時(shí)問題的產(chǎn)生，提高污水處理廠廢氣的治理效果和監(jiān)測水平。

2.1 除臭工藝合理選擇

除臭工藝選擇性較靈活，但需根據(jù)污水處理廠的廢水成分，因地制宜，按照占地少、投資省、運(yùn)行費(fèi)用低、處理效果好、工藝技術(shù)先進(jìn)的原則選擇除臭工藝。對于市政污水的廢氣，主要成分可分為三大類：含硫化合物（硫化氫、甲硫醇、甲硫醚等），含氮化合物（氨、二元胺、甲基吲哚等），碳、氫、氧等組成的化合物（低級醇、醛、脂肪酸等）[2]，此類廢氣由于廢氣量大，且成分穩(wěn)定，可采用生物法或化學(xué)吸收法進(jìn)行凈化處理。但對于化工廠和煉油廠的廢氣，由于成分復(fù)雜，很多都是難生物降解的有機(jī)物，有些對生物還有毒性，如果直接采用生物法效果不會(huì)很理想，需對污染源產(chǎn)生的廢氣分別收集處理。如前端的隔油池、調(diào)節(jié)池、氣浮池、污油罐等散發(fā)的高濃度VOC氣體可與廠區(qū)的甲乙類倉庫產(chǎn)生的廢氣或反應(yīng)罐尾氣集中收集后，采用活性炭吸附處理，后端的生化池、污泥濃縮池等廢氣采用生物法處理。通過采用不同除臭工藝，可發(fā)揮各自工藝的優(yōu)越性，不僅能使廢氣更易達(dá)標(biāo)排放，而且還降低了運(yùn)行和投資費(fèi)。

2.2 風(fēng)管選材思路

廢氣治理的風(fēng)管宜采用玻璃鋼、UPVC、不銹鋼等耐腐蝕材料制作。在選材時(shí)，需要考慮以下因素：①廢氣成分的復(fù)雜性、腐蝕性；②風(fēng)管戶外安裝的自然環(huán)境影響；③管材的經(jīng)濟(jì)性；④管材的安全性。

對于廢氣中含有氯離子的廢氣，由于氯離子對奧氏體不銹鋼產(chǎn)生點(diǎn)蝕，會(huì)造成管道密封性變差，在風(fēng)管選材時(shí)，應(yīng)選擇玻璃鋼、UPVC等非金屬管道。由于厭氧池、污泥濃縮池產(chǎn)生的廢氣中可燃?xì)獾臐舛葧?huì)較高，在管道選材時(shí)，如果使用非金屬材質(zhì)的管道，需考慮管道的防靜電和阻燃性能。為了安全起見，風(fēng)管的燃燒性能等級為難燃B1級，管道的電阻不大于1.0X106Ω.m。如果將非金屬管道用作室外廢氣收集管，一定要選擇具有抗紫外線能力，在風(fēng)管制作時(shí)，需在風(fēng)管外面涂防紫外膠衣或添加炭黑，也可考慮采用鋁皮、彩鋼板包裹的方式避免紫外線的影響。

2.3 風(fēng)管設(shè)計(jì)要點(diǎn)

為了解決風(fēng)管管徑與風(fēng)機(jī)風(fēng)壓匹配問題，設(shè)計(jì)人員需根據(jù)各廢氣釋放源的分布繪制出收集管道系統(tǒng)圖，對各管道進(jìn)行編號，標(biāo)注管長度和風(fēng)量。根據(jù)設(shè)計(jì)手冊，先假定各管段的流速，如主管風(fēng)速10m/s左右，支管5m/s左右。支管與母管連接方式采用45°角黏接的方式，減少風(fēng)壓損失。各并聯(lián)收集風(fēng)管的阻力宜保持平衡，各并聯(lián)環(huán)路壓力損失的差額不宜超過10%。根據(jù)以上規(guī)則，調(diào)整風(fēng)管管徑，直至計(jì)算出合適的管徑，最后根據(jù)最不利環(huán)路的管阻進(jìn)行計(jì)算并加以安全系數(shù)得出風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓，由風(fēng)壓和風(fēng)量選出合適的風(fēng)機(jī)，最終使得風(fēng)管投資和運(yùn)行費(fèi)最優(yōu)。

由于污水處理廠，各水處理單體占地較大，廢氣源較多，特別是某些池體的廢氣收集量與實(shí)際收集氣量存在較大差異，為了使設(shè)計(jì)出的風(fēng)管具有較大的適應(yīng)性，本污水處理廠廢氣收集管網(wǎng)的設(shè)計(jì)采用樹形結(jié)構(gòu)，即采用干管、支管、分支管的三級布管結(jié)構(gòu)。在干管、支管、分支管合適位置上安裝風(fēng)閥，起到靈活調(diào)配風(fēng)量的作用。在開工調(diào)試時(shí)，如果有些池子抽氣效果不好，可以通過風(fēng)閥來調(diào)節(jié)池內(nèi)的換氣量。為了便于校核每個(gè)抽氣口的風(fēng)量，需在抽氣口的管道上預(yù)留測風(fēng)孔，此孔平時(shí)用盲法蘭封堵。對于北方的污水處理廠，由于冬天氣溫較低，池內(nèi)大量的水汽進(jìn)入管道后會(huì)在管道低點(diǎn)聚集凝結(jié)，管道宜按5‰的坡度進(jìn)行敷設(shè)，并在低處設(shè)“U”形排水管，并對“U”形排水管進(jìn)行電伴熱和保溫，避免冬天“U”形排水管凍結(jié)，保證正常自動(dòng)排凝。

2.4 廢氣高效收集

為了保證污水池產(chǎn)生的廢氣能高效收集，對調(diào)節(jié)池、事故池、氣浮池、A/O生化池、污泥濃縮池、污泥儲池等污染源進(jìn)行密閉加蓋收集廢氣。蓋板與池壁接觸的邊緣采用氫化丁腈橡膠圈進(jìn)行密封，較少氣體通過縫隙無序化進(jìn)出。蓋板安裝要考慮設(shè)備檢修，各檢測儀器、日常檢查的洞口留設(shè)，并在池蓋上設(shè)計(jì)一定數(shù)量的吸風(fēng)口和補(bǔ)氣口，通過補(bǔ)氣口引入的新風(fēng)將池中散發(fā)出的惡廢氣體帶走，降低池中廢氣的濃度。在設(shè)計(jì)吸風(fēng)口和補(bǔ)氣口位置時(shí)，兩開口位置應(yīng)較遠(yuǎn)，避免氣體短路。如果想高效收集廢氣，可以利用CFD軟件模擬氣流在池內(nèi)的流動(dòng)，在合適的部位設(shè)計(jì)吸風(fēng)口和補(bǔ)氣口。

為了使池內(nèi)呈現(xiàn)微負(fù)壓，避免氣體向池外泄漏，補(bǔ)氣口的面積按如下公式計(jì)算：

式中：A為補(bǔ)氣口面積，m2；Q為廢氣量，m2；Δp為密閉后池內(nèi)外壓差，建議20～30Pa[3]。

另外為避免補(bǔ)氣口開口尺寸過大，可以在補(bǔ)氣口上增設(shè)風(fēng)閥，并在每個(gè)吸氣口上增設(shè)正負(fù)壓表來檢測池體內(nèi)的壓力。

2.5 排氣筒及采樣口設(shè)計(jì)

污水處理廠的廢氣經(jīng)凈化設(shè)備處理后進(jìn)入排氣筒高點(diǎn)排放。為了監(jiān)測尾氣能達(dá)標(biāo)排放，需設(shè)置合理的排氣筒高度和采樣設(shè)施。排氣筒高度要求在多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范中有要求，有些已經(jīng)由企業(yè)環(huán)評編制單位按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范規(guī)定了排氣筒高度。設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)排氣筒時(shí)，遵行環(huán)評報(bào)告及環(huán)評批復(fù)的高度要求即可。如果沒有環(huán)評報(bào)告，則需根據(jù)廢氣治理設(shè)施的工藝、廢氣排放量、廢氣排放速率，對照相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，來確定排氣筒的高度。為了計(jì)算治理設(shè)施的去除率，企業(yè)應(yīng)在廢氣治理設(shè)施前后風(fēng)管的合適位置開永久性規(guī)范采樣口。采樣孔內(nèi)徑、采樣孔管長度、采樣孔開口位置、采樣平臺尺寸、平臺梯子形式等應(yīng)符合HJ/T 397—2007《固定源廢氣監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》及GB/T 16157—1996《固定污染源排氣中顆粒物和氣態(tài)污染物采樣方法》的規(guī)定。特別是采樣口位置設(shè)置不合理，會(huì)導(dǎo)致采樣數(shù)據(jù)不準(zhǔn)，無法計(jì)算治理設(shè)施的去除率，且監(jiān)測數(shù)據(jù)也不準(zhǔn)確，不能實(shí)時(shí)反映廢氣是否排放達(dá)標(biāo)。

3 結(jié)束語

污水處理廠廢氣治理效果受到多種因素影響，其中工藝選擇、風(fēng)管選材、風(fēng)管設(shè)計(jì)、廢氣收集以及排氣筒、采樣口的規(guī)范設(shè)計(jì)是影響污水處理廠廢氣治理效果的主要因素，因此設(shè)計(jì)人員需要對污水污水處理廠廢氣源產(chǎn)生原因進(jìn)行分析，結(jié)合廢氣成分和排放指標(biāo)效果，采取合理措施，減少污水處理廠廢氣的排放量，并配置必要的監(jiān)測儀表，以改善環(huán)境質(zhì)量，保障公眾健康。