恶臭是指一切会刺激嗅觉器官并引起人们不愉快的气体物质, 主要来源于工业生产、市政污水、污泥处理及垃圾处置设施等, 此类气体物质通常是有毒有害的, 对生活环境和人体健康具有破坏性影响。近几年, 我国恶臭的投诉迅速增加, 举报比例在环境污染中位居第二位, 已成为国内的重点扰民污染[1]。

恶臭气体是一种复合性气味气体, 由多种带气味的物质构成。氨 (NH3) 、硫化氢 (H2S) 、三甲胺 ( (CH3) 3N) 、甲硫醇 (CH3SH) 、甲硫醚 ( (CH3) 2S) 、二甲二硫醚 ( (CH3) 2S2) 、二硫化碳 (CS2) 和苯乙烯 (AR-CH=CH2) 是《恶臭污染物排放标准》GB14554-93中明确的8种恶臭污染物。这类物质都具有高挥发性 (分子量在350以下) 、亲水和亲脂性等性质特征, 对人体呼吸系统、消化系统、内分泌及神经系统都会产生极大毒副作用, 高浓度的恶臭气体在短时间内可使接触者身体机能发生不可逆损伤, 甚至死亡[2]。

海甸污水提升泵站 (以下简称海甸泵站) 于1999年建成投产, 是海口城市污水管网系统的二级提升泵站, 现污水提升输送能力已由早期的30万m3/d, 增加到50万m3/d (最高设计量) , 是海口城市污水处理项目的重要配套工程。由于历史原因, 泵站建设时未配套除臭设施, 只设置风机, 靠烟囱将吸收站内废气高空排放, 以求空气稀释来缓解其臭气影响。但由于泵站周围逐渐建立居民区, 高楼林立, 且泵站污水提升量提高, 废气得以稀释和扩散效果不明显。恶臭污染不仅严重影响了泵站操作人员身体健康和工作效率, 更是严重干扰了周围居民正常生活, 群众投诉频繁。

海甸泵站恶臭主要来源于格栅间和潜水泵检修孔。在长距离的缺氧输送过程中, 污水中的含N、S有机物极易分解成恶臭物质。由于站内格栅渠是敞开式的, 当格栅除污机进行清捞栅渣作业时, 恶臭气体就会散发出来;当泵站水泵机组启动运行, 引起水体湍动时, 原产生并溶解于污水中的恶臭物质也便会从格栅渠逸出进入大气;在进行泵机设备检修时, 恶臭气体也会顺势从打开泵坑盖板检修孔散发到空气中[3]。

为消除恶臭污染带来的影响, 海甸泵站重新选择除臭工艺。鉴于泵站是在原建成基础上重新选择除臭工艺, 所以在考虑泵站地理位置与实际运行情况, 综合对比国内常用除臭技术性能后, 发现可同时满足海甸泵站使用占地面积小, 无二次污染, 噪声不扰民, 运行费用和检修率低, 工人易操作等条件的工艺优选离子氧化法。

离子氧化工艺是针对污水厂、污水泵站在运行、固液分离及排水作业区域中所产生的恶臭气体的一种治理技术。除臭原理是:利用恶臭气体可氧化和氧离子具有较强氧化性的化学特性, 通过电离空气中的氧形成高能氧离子来氧化分解空气中的污染因子, 降低恶臭浓度;同时正负氧离子又具有极性吸附特性, 可将污染气体中的细微颗粒和悬浮物吸附, 进而达到消毒和杀菌, 净化空气的效果[4]。

为提高恶臭气体集中处理率, 泵站采用阳光板搭建两座臭气收集仓, 一座是对格栅机、输送机和收集斗进行密封, 另一座是对渣物堆放间的栅渣压实机和垃圾收集容器进行密封, 各处理风量见表1。另外, 泵房和进水渠部分, 为了防止内部臭气溢出, 吸引风管到泵孔内, 形成负压即可, 考虑设计风量为2400 m3/h, 出水渠考虑设计风量为800 m3/h以上。

由上表计算得总除臭风量约为7592m3/h。为考虑除臭安全性, 海甸泵站设计臭气总处理风量为9000 m3/h。

海甸泵站除臭系统主要由离子送风系统和废气集中处理系统两大部分组成。离子送风系统由离子发生器、送风机和新风过滤器组成, 而废气集中处理系统主要组成设备有离子发生器、送风机、排风机、废气处理箱、新风过滤器和电气控制设施等。除臭系统相关设备特性如下:

(1) 离子发生装置

除臭工艺的核心设备, 具有产生大量高能量正、负氧离子的功能。该设备耗能小, 单台设备仅0.05k W;使用寿命长, 离子发生装置主体使用寿命超过15年, 离子管使用寿命超过3万小时以上;不产生臭氧、无二次污染, 对其他设备无任何侵蚀。除臭同时还能杀菌, 有利于人体健康;通过自控系统及人机界面, 操作人员轻松掌握设备运行状况, 无需专人值守。

(2) 废气集中处理箱

除臭工艺的关键设备, 具有集中处理大量容量废气、除臭达标的功能。该设备占地小, 重量轻, 无须专门处理安装地基, 就地安装;坚固耐用, 无须专人检修保养;一次投资, 长年使用;该设备还是废气达标的专利技术, 既可单纯处理废气, 亦可综合利用, 将预处理的废气深化除臭, 确保除臭效果和达标[3]。

(3) 新风过滤设备技术特性:为保证高能量氧离子发生装置高效运行, 特在构筑物的废气处理系统的新风进入处设置新风过滤单元。该装置由可拆洗板式过滤器组合而成, 具有外型尺寸小、压力损失低 (不大于5mm H2O) 、过滤率高等特点, 有效减小整个系统的运行噪声以及减少能耗。

(4) 电气控制柜

离子法除臭装置设置一个就地电气控制柜, 就地控制模式下可通过人工手动操作, 控制设备的启停;远程控制模式下可通过上位机对设备进行操作控制, 同时能输送状态和报警信号, 自带PLC。

污水中散发出的恶臭气体组分复杂, 相对密度存在较大差异, 在对流环境差的条件下势必会造成相对空气密度较小的恶臭气体如:NH3、CH3SH等在泵房上方聚积, 而相对空气密度较大的恶臭气体积存在泵房下部空间[5]。因此, 考虑到该泵站的布局和处理风量, 泵站采用以下除臭设计方案及配置:

(1) 考虑到池底废气会从盖板处逸出, 故在格栅井口、进水井以及泵区设置排风系统将格栅池底及进水泵房池底空间的恶臭气体抽出, 送入专用的废气集中处理箱内, 同时把经过离子发生器产成的大量的高能离子气体也送进废气集中处理箱内, 让离子风与污染气体在废气集中处理箱内瞬间发生氧化分解反应, 最后经由出风口达标排放。

(2) 虽然收集系统将泵站池底的臭气抽出, 难免会有废气逸出到格栅间和泵房间, 故另外设立一套离子送风系统, 将经过滤新风过滤装置的空气送入离子发生器设备段, 离子发生装置再电离释放大量高能离子气体, 送入泵房上部空间, 达到改善工作环境, 提高室内空气质量的效果。净化后的气体自然逸出, 具体流程如下图:

经离子氧化净化设备处理后, 在正常工况及常温气象条件下, 废气排放浓度完全满足《恶臭污染物排放标准》GB14554-93及《城镇百富策略白菜网污染物排放标准》GB18918-2002中的一级标准要求。泵站按月监测泵房内H2S、NH3浓度, NH3平均去除率95%以上, H2S平均去除率90%以上, 除臭效果显著。

本除臭工程年总运行费用主要是年耗材 (离子管) 更换费用与年消耗电费的总和。本系统运行设备均是小功率设备, 综合能耗低, 主体设备离子发生器单台功率仅0.05kw, 风机单台功率最高不超过11kw;主体设备离子发生器使用寿命超15年以上, 而主要耗材离子管的使用寿命超过3万小时以上, 设备更换率也低, 因此本工程的年运行成本不高, 符合成本管理要求。

海甸泵站除臭工程的百富策略白菜网既注重技术的先进性, 有考虑技术的成熟实用性, 在工艺方案选择、设备选型和操作管理方面都考虑节省能源, 降低成本。适用海甸泵站臭气量小、浓度低的处理特点, 满足各方面现实要求, 为周围的居住和旅游环境提供了保障, 具有良好的环境效益。