地埋式污水處理廠污泥處理車間通風除臭設(shè)計

＊凌興安

(上海城投水務(wù)工程項目管理有限公司 上海 201103）

地埋式污水處理廠的污泥處理車間建設(shè)在地面以下，空間相對封閉，自然通風極差，污泥處理車間在污泥的調(diào)理調(diào)質(zhì)、濃縮、脫水干化、轉(zhuǎn)運過程中均會散發(fā)大量的臭氣，是整個污水處理廠區(qū)中惡臭污染物最為集中、濃度最高的區(qū)域。因此，污泥處理區(qū)域的通風除臭設(shè)計是否合理直接影響到污泥處理車間的工作環(huán)境，甚至決定著整個污水處理廠工程能否成功。將惡臭污染物從源頭進行控制，最大程度地遏制惡臭污染物逸散到車間操作空間內(nèi)，并對臭氣做到應(yīng)收盡收，在做好臭氣收集率的同時，提高除臭設(shè)施的運行率和去除率，是地下污水處理廠污泥處理車間通風除臭設(shè)計的 關(guān)鍵[1-2]。

1.概述

上海某地埋式污水處理廠是目前國內(nèi)全流程集約化布置規(guī)模最大、“水、泥、氣、聲”綜合治理標準最高的全地下污水處理廠工程之一。近期設(shè)計污水處理總量為40萬m3/d，污泥處理總量為480t/d（以含水率80%計），處理出水水質(zhì)執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》一級A標準，其中氨氮、總磷達到地表水Ⅳ類水標準。

污泥處理車間采用的是“低溫真空脫水干化一體技術(shù)裝備”（發(fā)明專利號：ZL 201210045436.3），將污泥從含水率96%～98%一次性脫水干化至含水率40%以下，該工藝全過程封閉負壓運行，脫水干化溫度較低，運行過程不存在污泥與設(shè)備的相對運動和攪動，無磨損隱患，氣態(tài)污染物及粉塵的產(chǎn)生量小、無爆炸風險、安全性高[3]。通風除臭設(shè)計主要執(zhí)行上海地標《城鎮(zhèn)污水處理廠大氣污染物排放標準》（DB31/982-2016）、《惡臭(異味)污染物排放標準》（DB31/1025-2016）、《室內(nèi)空氣質(zhì)量標準》（GB/T18883-2002）和有關(guān)設(shè)計規(guī)范標準。

2.通風除臭系統(tǒng)設(shè)計

(1)通風除臭系統(tǒng)設(shè)計范圍及規(guī)模

根據(jù)消防、安全、環(huán)保、衛(wèi)生、建筑等設(shè)計規(guī)范要求，結(jié)合低溫真空脫水干化一體化設(shè)備的特點以及上海多個污泥干化項目的經(jīng)驗綜合考慮，本項目污泥處理車間設(shè)置了高濃度除臭排風、低濃度除臭排風、離子送風、暖通送風、暖通排風等組成完整的送排風系統(tǒng)，見圖1。

圖1 污泥處理車間送排風系統(tǒng)示意圖

整個脫水干化車間的送排風總風量如下表1。

表1 脫水干化車間送排風總風量表

離子送風可調(diào)風量運行，車間總送風量小于總排風量，能保證車間呈負壓狀態(tài)。正常工況下，暖通送、排風不運行。

臭氣送至除臭設(shè)備處理后達標氣體室外排氣塔排放，離子送風、暖通送風和暖通排風通過風井和室外聯(lián)通，新風井和排風亭分開在車間兩側(cè)布置，距離超過25m。換氣次數(shù)參照《城鎮(zhèn)污水處理廠臭氣處理技術(shù)規(guī)程》（CJJ/T 243-2016）等有關(guān)規(guī)范以及結(jié)合本一體化工藝的特點確定，具體各區(qū)域通風除臭風量計算如表2所示。

(2)除臭系統(tǒng)設(shè)計

①污泥處理流程及臭氣源

污泥處理流程如圖2所示。

圖2 污泥處理流程

污泥低溫真空脫水干化工藝在生產(chǎn)過程中污泥與干化設(shè)備處于相對靜止狀態(tài)，無摩擦、無空氣對流加熱等易產(chǎn)生大量粉塵的工序，實現(xiàn)真正的源頭減量。

該工藝主要的高濃度惡臭源有主機系統(tǒng)開板時散發(fā)的惡臭、儲泥池、調(diào)節(jié)池、除磷池、真空泵排氣、污泥車廂、干化設(shè)備反吹階段污泥調(diào)質(zhì)池散發(fā)的臭氣、污水坑散發(fā)的臭氣等。

設(shè)備檢修或設(shè)備異常故障等情況，可能有部分氣體散發(fā)到大空間，低濃度除臭主要針對的該部分的大空間的氣體。

②臭氣密閉與收集

為降低設(shè)備運行及卸料過程中的臭氣散發(fā)，本項目采用“密閉+收集”的方式，使臭氣源與操作空間隔離，形成負壓狀態(tài)，氣流從操作空間流向臭氣源隔離區(qū)域，避免臭氣外逸到操作空間。

A.儲泥池、污泥調(diào)質(zhì)池的密閉與收集

儲泥池、污泥調(diào)質(zhì)池是負責濕污泥（含水率約96%～99%）的空間，也是惡臭氣體聚集的場所。儲泥池、污泥調(diào)質(zhì)池頂部采用混凝土蓋板，檢修口和設(shè)備安裝口等均密封嚴實，并配套臭氣收集管路，從池子上部往外抽吸氣體，保持污泥調(diào)質(zhì)池在微負壓狀態(tài)下運行，既可降低池內(nèi)氣體累積聚集的風險，又可避免臭氣外逸。

B.低溫真空脫水干化一體機的密閉與收集

低溫真空脫水干化一體機的惡臭氣體主要來自兩個部分，第一部分來自污泥卸料過程熱的干化污泥散發(fā)惡臭臭氣，第二部分是脫水干化機濾板的4個角孔及中心孔殘留熱蒸汽散發(fā)的惡臭氣體，第三部分是污泥落料后殘留在接液翻板上的少量污泥散發(fā)的臭氣。本脫水干化主機配套了密閉罩和臭氣收集系統(tǒng)，對主體設(shè)備散發(fā)的臭氣進行密閉收集，通過使密閉罩內(nèi)形成負壓抽吸狀態(tài)，保證內(nèi)部設(shè)備運行維修時的操作環(huán)境。同時，本項目利用現(xiàn)有的真空管，將真空總管與除臭風管進行連接，并設(shè)置自動切換閥門，利用原有的除臭系統(tǒng)將角孔中的臭氣接入除臭系統(tǒng)進行處理，從源頭控制臭氣的散發(fā)[5]。

本項目密閉罩換氣次數(shù)12次/h。該密封區(qū)域相對于污泥干化車間其他工作區(qū)域呈負壓狀態(tài)，壓差值達到5Pa以上。

C.輸送機和污泥車廂密閉和收集

本項目采用螺旋輸送機輸送污泥，螺旋輸送機采用雙螺旋有軸輸送機，該設(shè)備安裝于污泥低溫真空脫水干化一體機下方，與樓板密閉連接，與脫水干化一體機的密閉罩構(gòu)成一個密封系統(tǒng)。

螺旋輸送機與污泥車廂通過自動對接機構(gòu)自動密閉連接，污泥卸料裝車過程全密封，做到污泥不落地、臭氣不外逸。同時，自動對接機構(gòu)設(shè)置吸風口，抽出干化污泥的熱氣并接入除臭風管系統(tǒng)，輸送機內(nèi)部呈微負壓的狀態(tài)，防止惡臭氣體逸散，最終進入除臭設(shè)施進行處理。

D.真空泵的密閉與收集

真空泵抽吸的是濾板間的空氣，已達到脫水干化的目的，這些空氣均與污泥接觸，故而真空泵的排氣也是惡臭氣體，需要收集至除臭設(shè)備進行處理達標后排放。真空泵的排氣是通過管道直接接入臭氣總風管去除臭設(shè)施，過程無泄漏。

E.除磷池、調(diào)節(jié)池、污水坑的密閉與收集

除磷池、調(diào)節(jié)池、污水坑是通過加蓋密閉，蓋板頂部抽氣排風，到達池體內(nèi)部微負壓狀態(tài)，無臭氣外泄漏。

F.大空間低濃度臭氣

在車間區(qū)域設(shè)置除臭收集風管，均勻布置風口，將大空間低濃度臭氣收集送臭氣處理設(shè)施處理后，達標排放。③臭氣處理工藝及排放標準

表3 排氣筒污染物排放限值

參考國內(nèi)同類項目實施經(jīng)驗[4]，本項目高濃度臭氣采用“水洗+水洗+生物滴濾+生物過濾+活性炭”的組合除臭工藝，低濃度（大空間）采用活性炭吸附的除臭工藝，臭氣通過除臭系統(tǒng)處理后降低臭氣濃度，凈化后達標排放。廢氣處理設(shè)施排放口設(shè)置自動檢測裝置及人工采樣口。本項目設(shè)計高濃度臭氣處理風量為107000m3/h和134000m3/h，低濃度除臭設(shè)計處理風量為120000m3/h和220000m3/h。臭氣收集處理完全達到上海市地方排放標準《城鎮(zhèn)污水處理廠大氣污染物排放標準》（DB31/982-2016）的所有規(guī)定，經(jīng)15m高排氣筒排放。排氣筒污染物排放限值和企業(yè)邊界污染物監(jiān)控濃度限值如下：

表4 企業(yè)邊界污染物監(jiān)控濃度限值

(3)暖通設(shè)計

①污泥干化車間

干化車間地下一層、地下二層分別設(shè)置機械排風、機械進風，以保證滿足除臭排風風量+排風風量滿足除鍋爐房以外區(qū)域換氣次數(shù)不小于12次/h；送排風滿足干化車間負壓要求，同時保證空間的空氣質(zhì)量和溫度。

②鍋爐房

本項目按照燃氣鍋爐房設(shè)計，鍋爐房設(shè)置在負一層，滿足《鍋爐房設(shè)計規(guī)范》（GB 50041-2008）要求，泄爆面在側(cè)面，鍋爐房排風風機采用防爆風機，平時換氣次數(shù)≥ 6次/h、事故時≥12次/h，手動操作裝置室內(nèi)外分別設(shè)置，事故風機和燃氣報警裝置聯(lián)動。鍋爐房采用機械補風，風量滿足燃燒器風量和排風需求。

③樓梯間

樓梯間采用機械正壓送風系統(tǒng)防煙；送風口形式選用自垂百葉風口，樓梯間保持正壓值為40～50Pa，為防止超壓造成疏散門開啟困難，在正壓送風風管上均設(shè)置旁通風管及電動風閥，在樓梯間設(shè)置壓力傳感器反饋信號控制電動風閥的開度。通過壓力與旁通泄壓閥聯(lián)鎖，實現(xiàn)前室及樓梯間余壓控制。

(4)離子送風設(shè)計

本項目設(shè)置離子送風系統(tǒng)替代一部分暖通送風風量，在保證空間送風量的同時還兼顧了空間除臭的功能。

地面新鮮空氣經(jīng)過初、中效過濾器后，通過風機的輸送，配合除臭空間內(nèi)通過有效均勻的風道布置，將通過離子發(fā)生裝置時產(chǎn)生帶有正電和負電的正負氧離子送入需要除臭的車間，負氧離子具有很強的氧化性，能在極短的時間內(nèi)氧化分解除臭空間內(nèi)的甲硫醇、氨、硫化氫等污染因子，經(jīng)過一系列的反應(yīng)后最終生成二氧化碳和水。離子與空氣中微小的可吸入顆粒碰撞，顆粒帶電荷并產(chǎn)生聚合作用，使得傳統(tǒng)過濾裝置難以捕捉的微小顆粒成為可捕捉顆?；蛞蛐纬奢^大顆?？孔灾爻两迪聛?。離子送風管采用區(qū)域設(shè)置風口方式，使各個區(qū)域均勻送風。流程簡圖如圖3：

圖3 離子送風流程示意圖

(5)氣流組織模擬

①污染物設(shè)計要求

污泥車間執(zhí)行《GB/T 18883-2002室內(nèi)空氣質(zhì)量標準》及下表5的要求。

表5 工作場所內(nèi)環(huán)境標準表

②氣流組織模擬論證優(yōu)化

利用ANSYS Fluent軟件對車間送排風進行氣流組織模擬，結(jié)合設(shè)計圖紙、模擬工況、檢測報告等確定的邊界條件，分析污染物及氣流速空間分布情況，論證設(shè)計的正確性、合理性，同時，優(yōu)化送風口和排風口布置，使得空間流場最優(yōu)化。運行期間的煙霧實測和儀表檢測都表明污泥干化車間區(qū)域和污泥裝卸區(qū)域相對于地下廠區(qū)其他工作區(qū)域呈負壓狀態(tài)，其壓差值在5～10Pa之間。詳見圖4。

圖4 污泥處理車間氣流組織模擬示意圖

(6)送排風系統(tǒng)設(shè)備和風管選型

通風系統(tǒng)送回風風管穿越機房及防火分區(qū)隔斷處均設(shè)置70℃熔斷的防火閥，通風風管均為不燃材料。送、排風風機采用柜式離心風機（耐腐蝕型），吊裝于地下一層頂板或落地設(shè)置在風機機房內(nèi)。進、排風通過風管將風接至排風井，風井出地面設(shè)置百葉。

高濃度除臭、低濃度除臭風管選用有機玻璃鋼材質(zhì)為304不銹鋼，離子送風風管選擇304不銹鋼材質(zhì)，暖通送排風風管選用無機玻璃鋼材質(zhì)。臭氣收集處理選用噪音小、能耗低的高效引風機，風機殼體和葉輪材質(zhì)選用耐腐蝕材料。

(7)系統(tǒng)風壓計算

以其中一套除臭系統(tǒng)為例：

水洗段（一、二級）壓力損失：800Pa；

生物濾池段（滴濾、過濾）壓力損失：550Pa；

活性炭吸附壓力損失：700Pa；

除臭系統(tǒng)內(nèi)風管壓損：300Pa；

風機壓力損失：200Pa；

除臭裝置基礎(chǔ)上設(shè)備總壓力損失：800Pa+550Pa+700Pa+300Pa+200Pa=2550Pa；

除臭系統(tǒng)收集、排放風管設(shè)計壓力損失約1100Pa；

除臭系統(tǒng)風機設(shè)計壓損考慮10%的安全余量，取值4000Pa。

3.運行情況

該污水處理廠經(jīng)過近兩年時間的運行，污泥處理車間空氣質(zhì)量穩(wěn)定達標，除臭效果遠超設(shè)計預(yù)期，有組織排放廢氣及廠界污染物檢測指標均優(yōu)于設(shè)計及環(huán)保要求。在運營單位精良的運行管理下，該項目也成為了全國的標桿污水處理廠，以及全國各地專家、業(yè)主、設(shè)計院、設(shè)備廠商等參觀學習的樣板。

4.結(jié)語

本項目污泥脫水干化車間通風除臭的設(shè)計綜合考慮了地下空間與脫水干化一體化設(shè)備的特點，采用高濃度除臭排風、低濃度除臭排風、離子送風、暖通送風、暖通排風等組成的通風除臭系統(tǒng)，助推了整個項目的成功，對后續(xù)項目設(shè)計具有重要的參考意義。