銀川市某合流制排水除臭方式研究

銀川市規(guī)劃建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司 王丹丹

排水泵站屬重要的市政基礎(chǔ)設(shè)施，隨著銀川市的城市發(fā)展，使得原本建設(shè)于城郊的排水泵站逐漸進(jìn)入周圍住宅小區(qū)林立的主城區(qū)范圍內(nèi)。屆時(shí)，排水泵站、機(jī)械格柵運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的廢氣對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生一定的影響[1]，也導(dǎo)致周邊居民投訴，影響居民的居住及辦公環(huán)境。急需對(duì)排水泵站內(nèi)產(chǎn)生廢氣的構(gòu)筑物進(jìn)行加蓋、封閉除臭處理，以改善該地區(qū)居民生活環(huán)境及生態(tài)環(huán)境，惠及百姓，推動(dòng)該地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

一、工程概況

銀川市上海路泵站、西門泵站、勝利街泵站均為合流制排水泵站，位于市中心，周邊有住宅、學(xué)校等建筑物。泵站內(nèi)設(shè)有機(jī)械格柵、泵房、變配電室及管理用房等。泵站設(shè)計(jì)雨水提升量分別為9m3/s、4m3/s、4.1m3/s，污水提升量分別為3.6m3/s、1.83m3/s、0.81m3/s。

目前西門泵站、勝利街泵站機(jī)械格柵為露天安裝，泵房前池為半開放式，上海路泵站泵房前的進(jìn)水池為開放式，與外界空氣存在直接接觸，對(duì)以上開放式水池進(jìn)行封閉加蓋改造，封閉加蓋后的封閉空間尺寸見表1。

表1 排水泵站封閉空間尺寸

排水泵站揮發(fā)的惡臭氣體中，主要含有H2S、NH3、硫醇、胺類、二胺、揮發(fā)性脂肪酸、揮發(fā)性有機(jī)物類等污染物[2]。排水泵站運(yùn)行時(shí)格柵機(jī)及泵房前池、外露池體等周邊散發(fā)的惡臭氣體會(huì)影響周圍環(huán)境[3]，因此，本次泵站除臭改造主要對(duì)格柵池、泵房前池氣體進(jìn)行密閉收集并集中處理后達(dá)標(biāo)排放。方案設(shè)計(jì)排氣筒高度為15m，處理后的氣體能達(dá)到除臭標(biāo)準(zhǔn)[4]中對(duì)應(yīng)排放高度出口處的排放限制要求。

二、除臭設(shè)計(jì)

（一）除臭氣量計(jì)算

依據(jù)《城鎮(zhèn)污水處理廠臭氣處理技術(shù)規(guī)程》中3.1.2臭氣量計(jì)算公式，其中取臭氣風(fēng)量指標(biāo)為10m3/(m2.h)，滲入風(fēng)量系數(shù)為10%，取格柵密封罩處換氣次數(shù)為6次/h，其它處換氣次數(shù)為1次/h，經(jīng)計(jì)算，3座排水泵站設(shè)計(jì)除臭氣量見下表2。

表2 排水泵站除臭氣量計(jì)算結(jié)果

（二）封閉方案比選

除臭工藝的關(guān)鍵是如何有效集中收集廢氣。為實(shí)現(xiàn)應(yīng)收盡收，對(duì)構(gòu)筑物盡可能考慮加蓋或加膜密封、加密封罩，考慮經(jīng)濟(jì)性和腐蝕性，常用材料為鋼筋混凝土、玻璃鋼或膜結(jié)構(gòu)[5]。

常用的除臭封閉方式如下：

方案一：采用側(cè)墻及屋頂均可整體電動(dòng)啟閉功能的輕鋼房、密封罩，形式為鋼骨架+鋼化玻璃（6mm+1.14PVB+6mm夾膠鋼化玻璃），多顏色可選。

優(yōu)點(diǎn)：側(cè)墻及屋頂均可整體電動(dòng)啟閉，方便其內(nèi)的設(shè)備檢修維護(hù)，不影響設(shè)備的日常檢修，施工簡(jiǎn)便、加工良好、美觀大方，且鋼骨架外立面采用夾膠鋼化玻璃，密閉防滲、防腐、防爆性好，不易老化。

缺點(diǎn)：造價(jià)高，用于格柵間時(shí)需經(jīng)常對(duì)其軌道清掃，以防軌道堵塞不利于其開啟關(guān)閉。

方案二：采用側(cè)墻及屋頂均為傳統(tǒng)固定式的輕鋼房、機(jī)器密封罩，形式為鋼骨架+陽(yáng)光板。

優(yōu)點(diǎn)：造價(jià)低、安裝方便。

缺點(diǎn)：側(cè)墻及屋頂均為傳統(tǒng)固定式，設(shè)備檢修維護(hù)時(shí)需要整體將其吊裝移動(dòng)，不利于房體穩(wěn)定性，設(shè)備檢修維護(hù)不便，陽(yáng)光板材質(zhì)用于室外時(shí)，耐久性差。

方案三：池體上方直接加設(shè)蓋板。形式為平板玻璃鋼格柵板（自承重）加蓋。

適用條件：池體跨度小于4米可采用平板玻璃鋼盲板加蓋。

優(yōu)點(diǎn)：適用于室內(nèi)外的池體加蓋密封，檢修維護(hù)方便，造價(jià)低。

缺點(diǎn)：池體上方有機(jī)器外露時(shí)，無(wú)法做到密封加蓋，開啟操作較方案一不便。

本次封閉方案的選擇，根據(jù)各個(gè)泵站的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際改造、施工條件，并充分與運(yùn)營(yíng)管理單位溝通協(xié)商，對(duì)于室外進(jìn)出水池池體上方的外露部分，設(shè)計(jì)采用方案三的封閉加蓋形式；對(duì)于機(jī)械格柵上方的密封加蓋設(shè)計(jì)，考慮到清渣、運(yùn)維檢修需求及操作便利性，設(shè)計(jì)采用方案一的密封形式。

（三）除臭工藝方案比選

目前，國(guó)內(nèi)常用的除臭工藝見表3。

表3 常用除臭工藝

在市政污水除臭工藝應(yīng)用中，應(yīng)用較多的為生物除臭或離子除臭工藝。基于本項(xiàng)目為排水泵站除臭改造，且泵站占地小，用地緊湊，內(nèi)部可改造利用空間極其有限，施工場(chǎng)地狹小，除臭裝置需設(shè)置于室外，而生物除臭工藝所需的高效生物濾塔占地面積大，不適合本除臭項(xiàng)目可改造利用空間狹小的特點(diǎn)，除此之外，溫度是影響生物除臭效果的核心因素，而項(xiàng)目地處西北，冷冬時(shí)間長(zhǎng)，冬季氣溫低，月平均最低、極端最低氣溫分別為-14.6℃、-30.6℃，即使采取除臭裝置外做保溫措施后，仍不利于除臭效果極其依賴微生物菌群活性的生物除臭技術(shù)。

綜上考慮，本項(xiàng)目設(shè)計(jì)采用一體化離子/UV光解+活性炭吸附組合技術(shù)工藝，地上式組合箱體（采取消聲、隔聲、隔熱、保溫措施）。該工藝不受溫度的影響、占地小、體積小、重量輕，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，也可通過(guò)自控設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。

由圖1可知，臭氣收集后通過(guò)風(fēng)機(jī)輸送至“吸附-分解-碳化”PD分解區(qū)，將廢氣中的污染物降解成CO2、H2O及易處理的物質(zhì)；再經(jīng)UD分解區(qū)，該區(qū)提供有臭氧光束，經(jīng)臭氧氧化分解后，污染物進(jìn)一步降解為簡(jiǎn)單化合物CO2、H2O；最后經(jīng)內(nèi)填裝高活性吸附填料的CD吸附區(qū)進(jìn)一步凈化后達(dá)標(biāo)排放。

圖1 泵站除臭工藝流程圖

（四）惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)值

依據(jù)《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》，本項(xiàng)目屬二類區(qū)域，其惡臭污染物執(zhí)行《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB14554-93）中的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，詳見表4。

表4 惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)值

（五）除臭氣量輸送

對(duì)于以上泵站除臭系統(tǒng)設(shè)計(jì)所涉及的管道輸送系統(tǒng)主要包括：各個(gè)臭氣收集點(diǎn)到除臭設(shè)備的主管及支管?？紤]所輸送氣體的腐蝕性、經(jīng)濟(jì)性，確定除臭氣量輸送系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則如下：

（1）考慮氣體輸送過(guò)程中產(chǎn)生凝液的處理。項(xiàng)目地處西北，冬季室內(nèi)外溫差大，當(dāng)風(fēng)管覆土不足或風(fēng)管內(nèi)外環(huán)境溫差較大時(shí)，風(fēng)管內(nèi)容易產(chǎn)生凝結(jié)水，為了避免凝結(jié)水結(jié)冰或流入除臭設(shè)備影響設(shè)備、風(fēng)管運(yùn)行，設(shè)計(jì)風(fēng)管坡度0.005，坡向泵坑、池體，并在風(fēng)管的最低處設(shè)U型排凝水裝置，裝置底部設(shè)排水口，排水就近排入污水井或泵池。（2）風(fēng)量和風(fēng)壓的調(diào)節(jié)。臭氣輸送系統(tǒng)在每個(gè)集氣支管上配備閥門，以調(diào)節(jié)風(fēng)壓、風(fēng)量；集氣系統(tǒng)保持吸風(fēng)口微負(fù)壓。（3）風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)靈活、平穩(wěn)可靠，無(wú)異常噪聲，滿足24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行的要求。風(fēng)機(jī)是臭氣收集和輸送的關(guān)鍵設(shè)備。風(fēng)機(jī)裝有隔振墊的基礎(chǔ)框架和防噪措施。風(fēng)機(jī)電機(jī)電源380V，50HZ。風(fēng)機(jī)能適應(yīng)腐蝕性空氣條件下長(zhǎng)期間斷或連續(xù)運(yùn)行。風(fēng)機(jī)與風(fēng)管之連接配有彈性接頭，以減少風(fēng)管、除臭裝置震動(dòng)的不利影響。（4）排氣筒須采取防雷接地措施。（5）風(fēng)管主管和支管的風(fēng)速分別控制在10m/s、6m/s～8m/s左右。

綜上所述，本除臭工藝設(shè)計(jì)輸送管管材均采用不銹鋼材質(zhì)，所有氣體風(fēng)管連接所需的緊固件、墊片管架及閥門等均做外防腐，對(duì)于室外明露不銹鋼風(fēng)管做外保溫處理，所有風(fēng)管支管接出處均設(shè)置風(fēng)力調(diào)節(jié)閥，風(fēng)機(jī)進(jìn)、出風(fēng)口處做軟連接處理，風(fēng)機(jī)前的風(fēng)管以0.005的坡度坡向池體，管道連接采用焊接連接。

不銹鋼風(fēng)管制作安裝要求符合GB50243-2016《通風(fēng)與空調(diào)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》。

（六）配套專業(yè)設(shè)計(jì)

（1）泵站除臭改造中主要建筑設(shè)計(jì)內(nèi)容為將原有洞口設(shè)置為弧形門聯(lián)窗。門聯(lián)窗采用多腔斷橋鋁合金中空玻璃窗（6+12+6）mm，70系列。

（2）泵站除臭改造中主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容為新增除臭設(shè)備基礎(chǔ)設(shè)計(jì)（設(shè)備位于地面上）、除臭設(shè)備底部的池體蓋板設(shè)計(jì)（設(shè)備位于池體上）等。基礎(chǔ)設(shè)計(jì)須滿足除臭設(shè)備荷載及使用要求，并做防腐處理。

（3）泵站除臭改造中主要電氣設(shè)計(jì)內(nèi)容為新增除臭設(shè)備的配電及自控設(shè)計(jì)。上海路泵站、西門泵站、勝利街泵站的用電負(fù) 荷 分 別 為14.7kW、14.7kW、11.2kW。設(shè)計(jì)用電負(fù)荷三級(jí)負(fù)荷，采用一路380V/220V電源供電。電源由配電室備低壓配電柜的備用回路引來(lái)。電能計(jì)量在配電室高壓配電柜內(nèi)進(jìn)行計(jì)量。此外，除臭設(shè)備采用三點(diǎn)控制方式：就地機(jī)旁控制、配電柜控制和PLC遠(yuǎn)程控制。并于除臭設(shè)備進(jìn)風(fēng)口、排氣筒出口處設(shè)置H2S、NH3、臭氣濃度在線監(jiān)測(cè)儀表，通過(guò)濃度設(shè)置用于控制除臭設(shè)備的啟停，且數(shù)據(jù)可回傳至就地控制柜。 泵站內(nèi)所有檢測(cè)數(shù)據(jù)均可通過(guò)智慧云平臺(tái)上傳至泵站總控制中心，實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守的自動(dòng)控制。

三、運(yùn)行效果

泵站除臭工藝改造完成后，施工單位委托第三方檢測(cè)服務(wù)公司對(duì)3座排水泵站排氣筒出口處進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)采樣及檢測(cè)，其中分別采用亞甲基藍(lán)分光光度法、納氏試劑分光光度法、三點(diǎn)比較式臭袋法對(duì)H2S、NH3、臭氣濃度進(jìn)行測(cè)定，一天內(nèi)測(cè)定3次，取3次測(cè)量值的平均值作為檢測(cè)結(jié)果。

測(cè)定結(jié)果顯示，除臭設(shè)備進(jìn)風(fēng)口處硫化氫、氨氣、臭氣濃度分別約0.4mg/m3～0.7mg/m3、1.8mg/m3～3.12mg/m3、8500～11650。上海路泵站排氣筒出口處硫化氫、氨氣、臭氣濃度平均值分別約0.01mg/m3、0.28mg/m3、814，西門泵站排氣筒出口處硫化氫、氨氣、臭氣濃度平均值分別約0.02mg/m3、0.26mg/m3、732，勝利街泵站排氣筒出口處硫化氫、氨、臭氣濃度平均值分別約0.04mg/m3、0.55mg/m3、1149，上海路泵站、西門泵站、勝利街泵站對(duì)硫化氫的凈化效率在92%以上，對(duì)氨的凈化效率在80%左右，對(duì)臭氣濃度的凈化效率在90%以上，處理效率高，穩(wěn)定性好。

四、結(jié)論

（1）根據(jù)封閉加蓋方式的比選，結(jié)合項(xiàng)目外露池體的場(chǎng)地特點(diǎn)和功能需求，采用平板玻璃鋼格柵板（自承重）加蓋或鋼骨架+鋼化玻璃（6mm+1.14PVB+6mm夾膠鋼化玻璃）可整體電動(dòng)啟閉的密封罩形式，能夠滿足泵站構(gòu)筑物的日常檢修維護(hù)需求，且方便操作，密閉、防腐性好，可在類似排水泵站除臭工藝中推廣應(yīng)用。

（2）根據(jù)檢測(cè)結(jié)果顯示，一體化離子/UV光解+活性炭吸附組合技術(shù)工藝對(duì)惡臭氣體具有良好的除臭效果，15m排氣筒出口處的尾氣能達(dá)到《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的要求。

（3）一體化離子/UV光解+活性炭吸附組合技術(shù)工藝自動(dòng)化限度高，一體化箱體設(shè)計(jì)省去了中間連接管道，節(jié)省占地面積，工藝除臭效率高、工程投資小、方便運(yùn)維、可無(wú)人值守，適用于用地布局緊張、場(chǎng)地狹小的排水泵站除臭設(shè)計(jì)，尤其對(duì)現(xiàn)狀內(nèi)部可改造利用空間小、改造施工困難的泵站改造工程更為適用，為老舊合流制排水泵站、雨水泵站、污水泵站的臭氣收集及處理提供了一種新型的高效改造模式或參考。