垃圾處理工程除臭通風優(yōu)化設(shè)計淺析

屈志敏 郝粼波

中國城市建設(shè)研究院有限公司

0 引言

在餐廚垃圾處理、廚余垃圾處理、生活垃圾轉(zhuǎn)運、污泥處理等固廢處理工程中，除臭系統(tǒng)的運行或多或少均存在除臭效果不理想的情況，車間內(nèi)臭氣濃度很高。除臭設(shè)備廠家的設(shè)備往往注重的是臭氣的處理達標，而不注重臭氣收集，再加上臭氣收集的設(shè)計與土建設(shè)計嚴重脫鉤，導致出現(xiàn)了臭氣處理檢測達標，而實際項目運行車間內(nèi)部氣味讓人難以忍受，更有甚者嚴重外溢，疊加天氣炎熱氣流上浮因素，更加劇了臭氣在整個園區(qū)甚者周邊居民小區(qū)的彌漫。如何從系統(tǒng)設(shè)計的角度將無組織臭氣轉(zhuǎn)換為有組織臭氣，是保證工作環(huán)境和惡臭整治效果的重要因素之一。

從通風專業(yè)角度上看這個問題，除臭系統(tǒng)應該是從源頭出發(fā)，從臭氣源分析、收集，處理，排放到通風、土建的配合，嚴格控制臭氣外溢，實現(xiàn)臭氣高效收集、穩(wěn)定可靠的凈化單元，而不是單純獨立的土建建廠房，臭氣處理設(shè)備處理臭氣檢測達標。

隨著國家對污染物排放的控制標準的不斷提高，實際工程中，近幾年除臭設(shè)備處理規(guī)模越來越大，設(shè)備投資成倍增長，感官上除臭風量越大，自然除臭效果越好，這就造成了除臭規(guī)模是越做越大，而實際除臭效果提高相當有限，同時也讓除臭系統(tǒng)成為廠區(qū)能源消耗大戶，運營成本直線上升。

就此對除臭系統(tǒng)方案的優(yōu)化來降低運行成本，同時保證除臭效果，是很有必要的。本文就臭氣源分析、收集、處理、排放以及通風、土建的專業(yè)配合整體的對除臭系統(tǒng)的優(yōu)化原則進行分析，提出除臭系統(tǒng)綜合集成方案，為進一步完善除臭系統(tǒng)設(shè)計提供參考，并就除臭系統(tǒng)設(shè)計流程提出新的思路。

1 臭氣源分析

1）垃圾車收集。垃圾收集車作為移動臭氣源，車廂內(nèi)的垃圾發(fā)酵產(chǎn)生的腐臭，如果車廂密封不嚴有跑冒滴漏現(xiàn)象，以及垃圾車清空存放前的不及時清洗，均會使得收集車成為移動臭氣源，收集車的優(yōu)化不在此次討論范圍內(nèi)?？傊罴训慕鉀Q方案是，需要保證垃圾車車廂杜絕跑冒滴漏，密封嚴密，直至最終進入卸料大廳的卸料區(qū)進行卸料，卸料時也需要保證垃圾準確卸入垃圾坑或者破碎機，減少垃圾的無關(guān)泄漏，同時存放前箱體需要整體進行清洗后方能入庫。

2）垃圾卸料區(qū)。垃圾卸料區(qū)由于是敞開式卸料，所以垃圾卸料斗作為廠區(qū)最主要的臭氣溢散源，必須進行重點處理。對于卸料大廳的行車及停車區(qū)域，也需要進行整體的除臭通風收集，才能夠較好的控制臭氣不擴散至其他車間或室外。而卸料大廳的整體通風收集，為了室內(nèi)臭氣能夠合理的分布收集，必須進行氣流組織設(shè)計，以保證人員進入車間，能夠直觀的感受到除臭效果。

3）垃圾處理設(shè)備。垃圾處理設(shè)備，由于設(shè)備內(nèi)部都是物料的運輸、處理過程，因此設(shè)備內(nèi)部自然臭氣濃度很高。如果處理設(shè)備存在物料與室外相通之處，如三相分離機，那么這些設(shè)備就會成為臭氣溢散點源。需要針對溢散臭氣的垃圾處理設(shè)備如何收集臭氣進行優(yōu)化考慮。

4）垃圾車清洗區(qū)。垃圾車的清洗非常有必要，一般項目對于收集車的存放或者上路之前，均需進行清洗，這是減少臭氣的重要措施。故而對應需要設(shè)置垃圾清洗區(qū)域，必須為土建密閉區(qū)且應設(shè)置除臭收集系統(tǒng)，進行臭氣的集中收集、凈化及排放。

2 臭氣收集

2.1 土建密閉空間

對于土建密閉空間，一般需要采用整體空間臭氣收集，由于是人員或者車間進出的操作空間，需要保證室內(nèi)的合理氣流，減少臭氣為人員的感官影響。

以卸料車間為例，示意圖如圖1 所示。

圖1 土建密閉空間氣流組織設(shè)計示意圖

卸料車間除臭收集風管（圖示排風管）采用上下同時收集臭氣排風，分別在卸料門上方高處側(cè)排風，卸料門對側(cè)下部側(cè)排風，風量分配比例為1:1，主要是因為臭氣成分復雜，無法直接確定臭氣相對空氣密度，實際工程勘察中往往認為臭氣是整個空間分布，并無明顯上下分層現(xiàn)象[1]。

卸料車間在遠離卸料門側(cè)上部設(shè)置新風送風管，同時遠離卸料門側(cè)通常也是人員通行側(cè)，給車間人員通行側(cè)送入新鮮空氣，提高人員臭氣感官，送風量為排風量的80%，保證車間內(nèi)部的微負壓，防止臭氣外溢[1]。

卸料車間整體除臭排風量按空間換氣次數(shù)5 次/h統(tǒng)計，平均12 分鐘完成一次空氣更新。送風量為排風量的80%，即4 次換氣/h。

對于其他的土建密閉區(qū)域，基本參照此原則進行氣流組織設(shè)計，合理的氣流組織，是優(yōu)化除臭收集系統(tǒng)的重要內(nèi)容。

2.2 垃圾卸料坑

垃圾卸料坑作為全廠臭氣的重點溢散源，需要設(shè)置局部臭氣收集，參照防煙設(shè)計，防止煙氣入侵樓梯間及前室的基本原理，要求卸料門對卸料大廳敞口區(qū)域風速達到0.7 m/s，才能有效防止臭氣侵入到卸料大廳，降低卸料大廳的臭氣濃度[2]。

局部排風罩應該除卸料口外，其他面一律加強密封，減少漏風，以提高局部排風罩的排風效率，布置示意圖如圖2 所示。

圖2 卸料斗示意圖

卸料坑排風量的計算：卸料門處設(shè)置風幕機隔絕氣流溢出后，需要維持漏風截面風速0.7 m/s，防止臭氣通過漏風截面外溢至卸料大廳，計算示意圖具體如圖示3。

圖3 卸料坑排風量計算示意圖

計算條件：門洞尺寸B×L=3.5 m×6 m；車廂抬起后底部距地h=0.6 m；車廂截面尺寸2.5×2.0 m。

計算漏風截面尺寸：A=2.5×0.6=1.5 m2。

計算單個卸料斗的局部排風量：L=KAV=1.2×1.5 m2×0.7 m/s=4530 m3/h。

2.3 垃圾處理分散設(shè)備車間

垃圾處理設(shè)備屬于小風量除臭，設(shè)備容積小，臭氣產(chǎn)生量也比較少，故而推薦垃圾處理設(shè)備的臭氣收集與其他非卸料大廳等重點臭氣溢散源小房間臭氣收集合用一套除臭處理設(shè)備，卸料大廳、卸料斗區(qū)域及重點臭氣溢散源車間獨立設(shè)置一套臭氣收集設(shè)備。

圖4 處理設(shè)備臭氣收集示意圖

垃圾處理設(shè)備一般都放在主車間內(nèi)，如單體需要除臭的設(shè)備較多，為了排除處理設(shè)備的小風量，對整體大空間車間進行大風量除臭收集，經(jīng)濟上不合理。對設(shè)備進行局部除臭，整體采用1.5 次換氣小風量進行整體除臭，能夠有效降低除臭風量，降低投資及運營成本。

小風量除臭區(qū)域，不推薦采用全密閉空間，即窗戶不宜全部采用固定窗，采用正常的可開啟外窗，做好設(shè)備的密閉收集，輔助整體一定量的除臭通風換氣，能夠有效保證臭氣收集效果。對于除臭風量較大的系統(tǒng)，也應該設(shè)置機械送風系統(tǒng)，補充新風，維持室內(nèi)負壓。

排風口與設(shè)備直連，應考慮防止大量物料、油脂進入風系統(tǒng)，可設(shè)置過濾措施處理后，方可接入排風系統(tǒng)，排風口風速不宜過大，一般宜控制在3～5 m/s，過大易造成周圍空氣卷吸，降低除臭效率。

由于處理設(shè)備收集的風量較小，而且為了保證臭氣收集系統(tǒng)的水力平衡以及方便調(diào)節(jié)風量，獨立設(shè)置一套小的除臭系統(tǒng)，有利于系統(tǒng)的合理分開運營，如果將小設(shè)備的除臭連接至卸料車間的大風量主管，那么風系統(tǒng)不易平衡，容易出現(xiàn)小系統(tǒng)無除臭排風現(xiàn)象，如必須合用，需采取風量平衡措施。

實際系統(tǒng)的劃分，應根據(jù)不同的項目進行分析，選擇相適應的合理除臭系統(tǒng)劃分方案。

3 臭氣處理

臭氣處理目前應用比較廣泛的有化學洗滌、生物除臭、光催化氧化、活性炭吸附、臭氧除臭以及天然植物液高壓霧化噴淋降解除臭等6 種工藝。

實際工程中，臭氣處理工藝相對比較成熟，本文不對臭氣處理工藝進行具體闡述。根據(jù)相關(guān)檢測，有機垃圾預處理車間60 余種臭氣組分中，采用化學洗滌可以洗除整個臭氣物質(zhì)的20%～30%。臭氣組分中，有相當部分的臭氣可以采用生物降解，采用生物法除臭技術(shù)，可以降解55%～65%。相比較而言，生物除臭技術(shù)運行費用最低，故實際應用中均推薦選用“化學洗滌+生物除臭”組合除臭工藝。

4 土建設(shè)計

4.1 圍護結(jié)構(gòu)

一個良好的除臭系統(tǒng)離不開土建圍護結(jié)構(gòu)的配合，圍護結(jié)構(gòu)的漏風縫隙或孔洞越大，除臭效果越差。模擬數(shù)據(jù)表明，一個10 m×10 m×3 m 的大空間，考慮0.4 m2的縫隙，模擬結(jié)果負壓程度-49 Pa，所需排風量為27000 m3/h?？紤]0.2 m2的縫隙，模擬結(jié)果負壓程度-50 Pa，所需排風量為18000 m3/h[3]。

上述結(jié)果表明，對于臭氣源所在的車間，對圍護結(jié)構(gòu)的嚴密性提出了要求。對于包含卸料斗的重要臭氣源的卸料大廳，圍護結(jié)構(gòu)必須嚴格采用加氣混凝土、混凝土空心砌塊、頁巖磚等氣密性好的材料，屋頂采用鋼筋混凝土屋面或其他氣密性較好的材料，針對現(xiàn)行廠房為節(jié)省費用多使用的彩鋼板或者復合夾芯彩鋼板墻體應當被禁止。對于垃圾處理設(shè)備所在的車間等臭氣較為分散的小風量除臭點空間，墻體應采用氣密性好的材料，不得采用彩鋼板等材質(zhì)，屋頂宜采用鋼筋混凝土屋面，如受跨度或經(jīng)濟限制，可采用彩鋼板等氣密性稍差的材質(zhì)，但應做好密封措施，減少臭氣通過墻體縫隙泄漏。

4.2 門窗要求

對于卸料大廳重點除臭區(qū)域，為防止臭氣通過外窗縫隙外溢，卸料大廳的外墻采光窗均采用固定窗，室內(nèi)通風由除臭通風系統(tǒng)解決。

對于屋頂，實際工程中為了消防排煙需求，會要求采用電動排煙天窗，此時建議電動排煙天窗增加密封墊等密封措施，減少漏風面積。

電動卷簾門相對普通卷簾門密封性要好一些，且不易受人為操作損壞增加漏風面積，設(shè)置整體除臭的車間高大外門采用電動卷簾門，在非工作時間段，除臭系統(tǒng)停用，及時關(guān)閉電動卷簾門，減少臭氣通過外門溢出擴散至廠區(qū)。

另一方面，臭氣源所在車間不應設(shè)置開向其他無臭氣源的車間的內(nèi)門，以防止臭氣向相鄰車間溢散。如確需要設(shè)置內(nèi)門，建議設(shè)置門斗氣密室及乙級防火門，采用雙重內(nèi)門的形式減少臭氣向相鄰車間溢散。

5 通風設(shè)計

5.1 通風系統(tǒng)

為防止臭氣輸入到其他無臭氣車間或廠區(qū)室外，凡設(shè)置有除臭排風系統(tǒng)的車間，一律不得再設(shè)置其他平時排風系統(tǒng)。

卸料大廳是重點除臭區(qū)域，除臭排風量大，需設(shè)置機械送風系統(tǒng)，送風量為排風量的80%。

另一方面，對于其他設(shè)置除臭排風系統(tǒng)的車間，相應需要設(shè)置補風系統(tǒng)。對于無外門窗或冬季設(shè)有集中采暖的車間，需設(shè)置機械補風，補風量為除臭排風量的80%，維持車間微負壓。

冬季設(shè)有集中采暖的地區(qū)項目，送入車間的補風，需采用通風加熱器進行加熱至10 ℃方可送入車間，做到除臭工藝設(shè)計與建筑采暖設(shè)計相互獨立，不產(chǎn)生設(shè)計交叉。

作為重要的通風設(shè)備，送風機宜單獨設(shè)置送風機房，如需設(shè)置通風加熱器，應設(shè)置送風機房。

5.2 風幕設(shè)計

風幕的作用是隔絕污染臭氣外溢。一般要求風幕機的出口風速不小于12 m/s，且出風口應覆蓋整個外門門寬[4]。

1）卸料大廳進出口大門設(shè)置風幕機，對于設(shè)置集中供暖的地區(qū)，卸料大廳進出口大門設(shè)置的風幕機應為熱風幕，可采用熱水型熱風幕或電熱風幕。

2）對于卸料斗的卸料門處，由于卸料斗臭氣溢散迅速，必須設(shè)置風幕機防止臭氣溢散到卸料大廳。同時應設(shè)置電動卷簾門，在除臭系統(tǒng)非工作時間段，關(guān)閉卷簾門，減少卸料斗臭氣溢散對卸料大廳的影響。

3）對于設(shè)置整體除臭的垃圾處理車間、污泥脫水間等的垃圾車進出高大外門，開啟頻率較低，設(shè)置風幕機同時，應設(shè)置電動卷簾門，隨進出車感應器啟閉，風幕機與電動卷簾門成聯(lián)動交錯啟動方式。

5.3 管道設(shè)計

1）除臭風管及送風管宜采用抗腐蝕性好的304 不銹鋼板制作，如采用PP 管等塑料管材，必須做好防靜電接地，實際采用PP 管因為未設(shè)置防靜電接地措施，靜電起火發(fā)生火災也是時有發(fā)生。

2）主風管風速控制在6～14 m/s，支管風速宜控制在2～8 m/s，風速過高會導致阻力過大，進而對風機全壓要求提高，增加風機用電成本。

3）除臭排風管道應采用坡度敷設(shè)，坡度采用0.005，管道地點均設(shè)置排水、除油裝置。

4）所有的支管或者風口均需要設(shè)置調(diào)節(jié)閥等調(diào)節(jié)裝置，在調(diào)試階段應按照設(shè)計風量進行調(diào)節(jié)，保證各個排風口或排風罩的實際排風量與設(shè)計風量的吻合。

5.4 防火設(shè)計

1）風管穿越防火分區(qū)隔墻處必須設(shè)置防火閥[5]。

2）風管穿越除臭設(shè)備間、新風機房等重要設(shè)備間隔墻處必須設(shè)置防火閥。以保證火災時，能夠及時阻斷蔓延至設(shè)備間，燒毀重要設(shè)備[5]。

3）所有管道穿越防火隔墻、重要設(shè)備間、機房等隔墻管道均應設(shè)置鋼套管，套管與穿越管之間采用柔性防火封堵材料封堵填實[5]。

4）對于設(shè)備定點除臭的吸風口，需要判定吸入的臭氣中是否含有高濃度的油脂，避免大量油脂進入通風管道凝固發(fā)生靜電火災事故。否則需要設(shè)置除臭過濾凈化裝置，減少油脂進入通風管道。同時風管道低點處均設(shè)置集油裝置及必要的檢修清理人孔，定時檢查清理除臭風管系統(tǒng)。

6 排水設(shè)計要求

6.1 排水溝

根據(jù)現(xiàn)場實際工程反饋，常規(guī)土建排水溝加蓋板的排水溝，由于車間地面沖洗大量的污水最終通過排水溝排走。排水溝的清洗比較困難，容易造成淤積，成為重要的臭氣溢散源。

實際經(jīng)驗中，采用不銹鋼淺明溝（圖5），采用日產(chǎn)日清的運行模式，每日對淺明溝進行沖洗，能夠有效降低車間內(nèi)的臭氣溢散。

圖5 不銹鋼淺明溝

6.2 沉砂池

沉砂池作為有大量淤積的重要臭氣溢散點，應當設(shè)置在靠近外墻處，同時應靠近除臭排風系統(tǒng)的低處排風口，且沉砂池在運營過程中也需做到日產(chǎn)日清。

7 系統(tǒng)監(jiān)測與控制

7.1 系統(tǒng)監(jiān)測

對于卸料大廳等臭氣濃度較高的重點除臭區(qū)域，應設(shè)置H2S、NH3濃度探測儀，探測儀的布置應布置在臭氣源附近，如卸料坑出口處上方。

對于其他臭氣源比較分散的設(shè)置整體除臭的空間，濃度探測儀的設(shè)置位置盡可能的均布，主要布置在行車或行人通道處。

探測儀對惡臭氣體進行濃度監(jiān)測，并實時返回到中控室顯示并記錄實時數(shù)據(jù)，按預先設(shè)定濃度，對風機啟停及變頻調(diào)節(jié)進行控制，是節(jié)能運營重要一環(huán)。

另一方面，對進入臭氣處理工藝前的臭氣成分以及處理后出口處的空氣臭氣物質(zhì)成分及濃度應該定期進行化驗分析，作為對除臭設(shè)備的優(yōu)劣分析的一個參考依據(jù)，給除臭工藝一個定量分析的實際工程數(shù)據(jù)參考，也是為后續(xù)其他按工程的優(yōu)化除臭工藝的重要依據(jù)。

7.2 系統(tǒng)控制

1）除臭系統(tǒng)控制。除臭系統(tǒng)在工作時間段應保持開啟狀態(tài)，除臭系統(tǒng)的停用，將會導致大量臭氣通過門窗溢散至其他非污染區(qū)及園區(qū)周邊，造成臭氣污染。除臭系統(tǒng)在工藝停用時間段響應關(guān)閉，且除臭系統(tǒng)的關(guān)閉與車間外門的關(guān)閉應進行聯(lián)動。詳細闡述想第3點電動門自動控制啟閉。

2）除臭風機變頻控制。除臭風機由于運行能耗較高，設(shè)置變頻器，根據(jù)需要調(diào)節(jié)風機運行頻率，能夠有效降低風機運行成本。風機的變頻與臭氣濃度探測儀的探測值關(guān)聯(lián)，實際工程目前缺乏匹配的數(shù)據(jù)，故建議在實際工程中，項目運營初期對數(shù)據(jù)進行整理收集，并分析合理的風機頻率數(shù)據(jù)，作為后期長期控制的調(diào)控依據(jù)。

3）電動門自動控制啟閉。常規(guī)電動卷簾門的設(shè)置位置有：卸料大廳外門、卸料斗的卸料門、垃圾處理主車間、或轉(zhuǎn)運車間的車行外門。電動卷簾門的控制方式主要有二種：一種是對于常閉的電動卷簾門，與行車信號對接，來車或者出車時，提前開啟或關(guān)閉卷簾門。另一種是對于常開的電動卷簾門，與除臭系統(tǒng)啟停信號對接，除臭系統(tǒng)關(guān)閉前，關(guān)閉電動卷簾門；除臭系統(tǒng)開啟后，再打開電動卷簾門。

8 結(jié)論

本文從通風專業(yè)的角度上分析闡述了在垃圾處理工程的除臭通風系統(tǒng)設(shè)計上的要點內(nèi)容，以運營節(jié)能為主要目標，總結(jié)優(yōu)化設(shè)計的主要內(nèi)容，具體如下：

1）通過風幕機的密閉，實現(xiàn)局部排風罩優(yōu)化設(shè)計有效降低系統(tǒng)除臭總風量。

2）土建通過門窗設(shè)計的密閉性優(yōu)化提高圍護結(jié)構(gòu)密閉性，降低系統(tǒng)漏風，提高負壓收集效率。

3）通風管道的優(yōu)化設(shè)計，通過合理劃分排風系統(tǒng)，實現(xiàn)臭氣的有效收集，并對大風量收集空間進行補風，保證微負壓，提高收集效率。同時以及配合風幕的氣流隔絕，防止臭氣外溢。

4）系統(tǒng)監(jiān)測與自動控制能夠根據(jù)實際工程環(huán)境調(diào)整除臭風量，在保證室內(nèi)臭氣濃度達標的前提下，最大限度的降低系統(tǒng)風量，從而實現(xiàn)系統(tǒng)節(jié)能運營。