地埋式污水处理厂除臭通风设计研究
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1工程概况
该工程为汕尾市东部污水厂的新建工程。原东区污水处理厂超负荷运载，处理污水远超项目初始设计规模8万m3/d。现排放水质标准为一级B，与城市规划中要求的一级A标准不符。另外，污水处理厂地处城市中心，与城市发展方向不适应。因此，服从城市规划需求，符合国家排放标准要求，经细致比选后，决定在红海湾新建一座东部水质净化厂。东部水质净化厂为地埋式污水处理厂，工艺构筑物设于地下，总设计规模为20万m3/d，才采用MBBR工艺，处理后尾水排放至田墘大排洪渠。
2臭气的来源与特点
地埋式污水处理厂的工艺构筑物都在地下，污水处理过程中会产生一系列臭气和污染物。臭气的产生，来自污水预处理、(泵房、格栅、沉砂池)、生化区、污泥区等等。我们根据臭气浓度的大小，将其分为高、中、低3个区域。天津市污水处理厂曾对污水处理过程中产生的臭气进行详细分析，监测到臭气的主要来源是NH3和H2S，主要污染物包括苯、甲苯、硫化氢、二甲二硫、甲硫醇等等。[1]这些物质有刺激性，并且有一定毒性，当吸入量大于某一临界值，就会危害人体健康。国外调查结果显示，80%以上的受访污水处理工从业人员中，有42.2%存在呼吸道粘膜刺激症状。在我国，从业人员患有相关的呼吸系统疾病。[2]综上所述，污水处理过程中产生的恶臭，成分复杂，而且嗅觉阈值低，想要在感官上达到无味的效果，需要进行多级联合净化。因此，除臭和通风是一项系统性工程。
3除臭、通风方法的选择和实施
目前，污水处理工程一线的除臭方法包括加盖、生物除臭系统、活性炭系统，通风换气等等。不同的方法适用于不同的臭气浓度和使用环境。下面将根据具体的流程工艺、进行逐一介绍。
3.1加盖
除臭工艺的第一步是臭气的收集。也就是，把污染物密封在最小范围内，并直接收集。其中最有效的方法就是加盖。东部污水处理厂对格栅池、沉砂池、装泥间进行了局部加盖。同建筑屋盖相比，池体加盖具有一定特殊性。要求轻质和耐腐蚀。不同的工艺流程也有不同的材质：(1)针对格栅和集水井。格栅采用钢化玻璃+不锈钢骨架，集水井由于跨度较小，采用拱形玻璃；(2)调节池。调节池跨度较大，污水停留时间长，有机物长时间释放臭气，对加盖材料会有一定腐蚀性。因此，采用反吊氟碳纤维膜，加上碳钢骨架结构。(3)初沉淀池和污泥浓缩池，采用刷漆防腐钢结构和反吊氟碳纤维膜。(4)污泥脱水机房采用钢化玻璃一体式集气罩。
3.2密闭负压排风
杨鹏等利用仿真模型研究发现，立体送风、侧重点排风的方式排污效率较高。也就是说，改善密闭空间的气流组织，能够降低工作区域恶臭浓度，提供良好的工作环境。[3]臭气排风收集系统，可以分为主排风机收集系统和主排风机和支管排风机系统相结合的方式。主排风系统中，各单位排除的臭气并联，进入主排风管。优点是便于管理，不会串味。缺点是风机噪音大。主排风收集系统和支管排风，相结合的方式中，主排风机和支排风机之间有串联、有并联，使用灵活，但投资费用较高。本工程中采用了主排风机和支排风机相结合的系统。这种方法，有利于解决通风和除臭无法截然分开的情形。在污水处理过程中，对格栅、沉砂池、装泥间进行了局部加盖和负压抽吸。但在垃圾外运、运送污泥、设备检修过程中，会使少量的臭气散逸到负一层操作面。针对此类情形，将除臭器系统与通风系统合并，经除臭设备处理，满足《恶臭污染物排放标准》要求之后，集中排放至高空。根据《工业建筑供暖通风与空气调节设计规范》，适用该工程的实际情况：当车间高度≤6m时，排风量≥1次/换气所得风量；当车间高度≥6m时，排风量按照6m3计算。东部污水处理厂各构筑空间换气标准，见下表：
3.3生物除臭系统
生物法是用特定的微生物捕获气体，并进行消化。其原理主要由3步构成：(1)恶臭气体溶解于水，并和微生物接触，从气态转为液态；(2)恶臭气体在液体中扩散并被微生物吸收。(3)恶臭气体作为微生物的营养物质被分解、利用。本工程采用气液逆流操作。污水由泵传输至滤池顶部，然后利用喷淋装置淋喷填料。臭气通过管道由滤池底部进入，在上升过程中与附着在滤池填料表面的生物膜接触而得以净化，净化后的气体从滤池上部排出。[4]在生物法使用的过程中需要注意：(1)微生物需要预先繁殖和培养。(2)微生物的生存需要适宜的温度、湿度和pH值，因此需要动态地进行监控。生物除臭系统应用范围较广，除了污水处理过程中常见的H2S和NH3等，对硫醇、硫醚等臭气也有一定的效果。
3.4活性炭法
针对其他情况逸出的气恶臭气体，采用活性炭进行吸附。活性炭法利用了活性炭的物理性质，直接吸收臭气分子。这种方法优点是设备简单、效果好。但因为活性炭具有饱和期限，过期之后，需要更换，成本较高。更适合于偶尔逸出的臭气，或者作为保障措施。在本工程中，活性炭主要用于地表综合楼以及人员活动较为频繁的区域。[4]
3.5其他
对于地表综合楼，考虑到汕尾地区的气候特点，主要采用自然通风。对于综合楼卫生间，采用自然进风、机械排风相结合的方式。
4其他有害气体
4.1可燃性气体
市政污水处理过程中，可能会有一定的可燃性气体。如前所述，污水臭气中的主要成分是氨气和硫化氢。但上述可燃气体只有在浓度水平达到一定浓度时才会发生爆炸。目前监测到的可燃气体不具备爆炸的条件。如下表所示，为市政污水典型构筑物中硫化氢和氨气的标准值，具有一定的参考意义。比较可能有隐患的是甲烷。甲烷来自于污泥的厌氧消化。但污水处理厂的地下部分产生的甲烷浓度水平为微量，而且因为本工程中的除臭和通风系统排出场外。故而，相应的安全隐患也随之消除。
4.2噪音
鼓风机带来的噪音污染，可以视为因臭气和通风带来的次生污染。针对噪音，采用的措施有：(1)采用双层隔音门等控制噪音扩散，设有吸音吊顶和吸音裙墙消除噪音。(2)各生产车间，优先考虑自然通风，自然通风不能满足要求时，采用机械通风和自然通风相结合的方式。(3)在有气味的建筑物胖选择抗污染强的树种，在鼓风机、配电室旁，种植一些灌木、花卉，达到吸音降噪的效果，同时还能有美化环境的效果。
5结语
本工程利用全流程的除臭和同通风系统，实现了对恶臭气体的多级联合净化。从整体设计思路来看，实现了最初的设计目的，完全符合了国家排放要求，以及市政规划中相应的绿色和人文理念。
参考文献
[1]杨庆，李洋，崔斌，等．城市污水处理过程中恶臭气体释放的研究进展[J]．环境科学学报，2019，02，28．
[3]杨鹏，刘雪峰，陈思维，等．立体送风气流组织对地下污水厂除臭效果的影响[J]．环境工程学报，2019，01，26．
[4]黄重成．地埋式污水处理厂生物除臭工艺设计[J]．能源与环境，2014．
[5]温翔．地下式污水处理厂的设计研究[D]．重庆交通大学，2014，06，09．
作者：周双玉 单位：广东省建筑设计研究院有限公司