长期以来, 由于资金、认识等方面的限制, 我国百富策略白菜网及其相关设施的建设极少考虑臭气的处理问题。随着公众环保意识的逐步提高以及城市的飞速发展, 有关污水处理设施臭气影响市民生活质量和健康的投诉案例屡见报端, 并呈现上升的趋势。因此, 在收集、运送、处理城市污水的同时, 如何有效控制臭气问题已成为当前急需解决的问题之一。

1 生物除臭技术

1.1 生物除臭技术介绍

污水在处理过程中散发的臭气主要来自有机物的厌氧消化, 成份很复杂, 主要的致臭物质是硫化氢 (H2S) 、氨 (NH3) 、挥发性有机物 (VOC) 及低分子量的含硫化合物。虽然其绝对浓度不高, 但由于他们的嗅阈值都很低, 不仅对环境造成很大的影响, 更会危害人们的健康。一些典型致臭物质的嗅阈值如表1 所示。

这些致臭物质都带有活性基团, 容易发生化学反应, 特别容易被氧化分解, 当活性基团被氧化分解后, 恶臭气体也就消失了。生物除臭工艺就是基于这一原理, 使收集到的臭气在适宜条件下通过长满微生物的固体载体, 气味物质先被填料吸收, 然后被负载于填料上的微生物氧化分解, 最终达到除臭的目的。

近十几年来, 生物过滤除臭技术得到了迅速发展, 在德国和荷兰的一些生产性实践中, 这一技术成功地处理了大量来自污水厂、公共区域的恶臭气体, 去除率可超过90 %[1]。低廉的运行成本、低能耗、避免污染物转移等特点使得生物除臭技术较其他处理技术更具优势, 近年来得到了广泛的推广百富策略白菜网, 并逐步成为除臭技术的主流。一般来讲, 一个完整的生物除臭工程包括臭气密封系统、臭气收集系统、臭气处理系统和自控系统几个部分。

目前, 学者对生物除臭工程的研究重点集中于臭气处理系统的技术研究, 如除臭机理研究、臭气处理工艺研究、臭气处理工艺参数优化等, 并取得了一定的研究成果。如米文秀等人[6]采用PCR-SSCP技术对生物除臭塔填料表面生物膜进行了生物群落结构分析, 明确了生物塔中除臭优势种群的种属类别及驯化周期;张超[7]探讨了不同生物除臭工艺的处理效果, 并对温度等影响除臭效果的因素进行了分析, 得到了塔内温度和H2S去除率的关系方程。

然而, 经过对不同生物除臭工程的百富策略白菜网情况分析发现, 虽然影响臭气处理效果的核心是生物除臭塔的效能, 但是生物除臭塔处理的仅是收集系统收集到的臭气, 从对除臭对象及除臭对象周边环境的改善情况来看, 臭气封闭系统起到至关重要的作用。

1.2 生物除臭技术在我司研究百富策略白菜网情况

深圳水务集团早在2000 年前就开始统筹规划污水泵站、百富策略白菜网的除臭问题, 并同步开展生物除臭技术的研究工作。最早在罗芳百富策略白菜网二期工程、白石洲泵站的筹建时期同步建设了配套的生物除臭工程, 其中罗芳百富策略白菜网二期厌氧段生物除臭工程于2001 年底建成投入使用, 白石洲泵站生物除臭工程于2004年建成投入使用。此后, 我司有计划的在各污水泵站、百富策略白菜网筹建除臭工程, 改善污水收集处理设施周边的环境。

目前, 公司下辖的污水提升泵站和百富策略白菜网都不同程度新建了生物除臭工程, 有效改善了污水处理单位的生产环境。通过研究评估我司已经投入运行的生物除臭工程发现, 多方优化臭气处理工艺、合理设置生物除臭塔的设计参数可以最大程度的处理臭气, 提高臭气处理效率, 然而臭气密封系统对改善周边环境起到更为重要的作用。

2 案例百富策略白菜网分析

选取三个典型案例, 分别从臭气分布理论计算、密封系统实际运行以及百富策略白菜网效果等方面分析臭气密封系统对生物除臭工程的关键作用。

理论计算方面, 以天津某百富策略白菜网为例, 分析了在没有封闭措施条件下污泥脱水机房内H2S的分布情况;实际运行, 以北京某百富策略白菜网为例, 总结了在没有臭气处理单元的情况下污泥脱水机房有效控制臭气的经验;百富策略白菜网效果方面, 以深圳某污水厂处理厂为例, 探讨了污泥脱水机房以有效封闭为核心措施的生物除臭工程改造方案。

2.1 天津某百富策略白菜网污泥脱水机房H2S分布情况分析

研究对象为天津某百富策略白菜网内污泥脱水机房, 长、宽、高分别为36 m、15 m和12 m。脱水机房内北侧并排布置5 台脱水机, 脱水机模型尺寸长、宽、高分别为3 m、1 m和1.8 m。南侧布置有污泥输送泵和PAM加药罐。该脱水机房采用自然通风与机械通风相结合的形式, 南北墙设有门窗及轴流通风机。

借鉴邓特刚[3]等人利用Fluent软件对典型污泥脱水机房内H2S浓度分布情况的模拟, 模拟不考虑其他潜在的恶臭污染源, 认为五台离心脱水机为恶臭污染源, 每台离心脱水机H2S源强夏季为30 mg/s, 冬季为20 mg/s。

模拟结果显示[4], 在无外加臭气封闭措施的条件下, 脱水机房内H2S恶臭扩散分布受外部自然通风影响, 不同季节、不同气象条件下分布各有特点, 但是表现以臭气污染源为中心沿空气流动方向扩散、臭气影响范围广、存在污染严重区域等特点。结合H2S嗅阈值低、环境影响敏感的特点可以知道, 不对污染源进行有效封闭, 存在潜在污染源臭气外溢的条件下, 即便有轴流风机强制通风, 污泥脱水机房内也将出现严重的臭气污染现象, 远离臭气污染源的西墙附近H2S浓度也可达到0.02~0.05 mg/m3。

进一步分析可以知道, 百富策略白菜网污泥脱水机房恶臭污染主要影响因素有剩余污泥有机物含量、环境温度、气流组织等, 从臭气末端治理角度考虑, 良好的气流组织可以迅速排除或稀释室内恶臭污染物, 然而, 脱水机房内存在持续的恶臭源, 恶臭扩散分布受外部自然通风影响, 不同季节、不同气象条件下恶臭分布不同, 如果不对潜在的臭气污染源进行封闭, 仅通过设置轴流风机、增设吸风口等措施优化气流组织流动, 难以有效捕捉臭气, 只能在一定程度上缓减恶臭污染, 仍然不能有效改善泥脱水机房内环境。

因此, 如果想要最大程度解决污泥脱水机房的臭气问题, 必须通过合理有效的密封措施, 制造一个相对封闭的空间, 限制臭气的任意流动, 并且提供一个有序流动的通道。

2.2 北京某百富策略白菜网污泥脱水机房考察

北京某百富策略白菜网污泥脱水机房内臭气得到了有效控制, 环境臭气浓度较低。对其臭气控制系统考察发现, 臭气得到有效控制的主要原因是臭气密封系统完善, 由离心机进泥口、离心机机身、离心机出泥口、污泥输送系统和污泥料仓组成的污泥处理输送系统没有敞开空间, 各单元连接环节以及螺杆泵、污泥料仓等设备均密封良好, 不存在臭气外溢现象, 部分现场情况如图1 所示。

现场考察发现, 每台离心机上清液排放口连接有空气管线, 但是当时该管线并未借助风机等臭气收集系统接入臭气处理系统, 而是直接与室外大气联通。由此可以知道, 除臭工程实际中, 臭气控制的关键因素在于对潜在臭气污染源的有效封闭, 臭气封闭系统的良好与否可以直接决定除臭对象范围内的除臭效果。

通过分析北京某百富策略白菜网污泥脱水机房的案例可以知道, 对于像污泥脱水机房这样的有限空间内的臭味控制技术, 其关键在于对潜在臭气污染源的有效封闭控制, 防止臭气外溢, 为臭气提供有组织的通道。

通道末端设置臭气处理装置通过臭气收集系统集中收集处理臭气将进一步改善污泥脱水机房外围环境。

2.3 深圳某百富策略白菜网污泥脱水机房除臭工程改造

深圳某百富策略白菜网污泥处理单元的生物除臭工程建于2006年, 主要由臭气封闭系统、臭气收集系统和臭气处理系统组成, 除臭范围包括污泥脱水机房、污泥料仓和两座污泥浓缩池, 其中污泥脱水机房的臭气收集处理效果欠佳, 环境臭气浓度较高。根据2011 年8 月份调查数据显示, 脱水机房一楼H2S浓度约1200~2000 ppb以上, 二楼H2S浓度2000 ppb以上。鉴于此情况, 拟对其进行改造。

通过对天津某百富策略白菜网污泥脱水机房内H2S分布情况分析以及北京某百富策略白菜网污泥脱水机房臭气控制技术分析可以知道, 针对深圳某百富策略白菜网污泥脱水机房除臭工程的改造, 其关键技术在于对潜在臭气污染源的有效封闭, 如果不对臭气污染源进行封闭, 仅依靠在污染源上方增设吸风口不能有效收集臭气, 脱水机房内臭气影响仍将较为明显。需通过有效的封闭措施、合理的收集处理措施, 彻底解决污泥脱水机房内部及周边的臭气问题。

封闭措施的制定需综合考虑各方面因素。考虑到脱水机房空间大, 整体封闭导致处理规模大、投资高, 并且脱水机房内有操作人员工作, 因此, 对脱水机房整体封闭的措施不可行;考虑到离心脱水机需要定期维护检修, 对离心脱水机和泥饼泵在小范围内进行隔离封闭将影响维护检修, 因此该方案也不可行。

经过讨论, 为了使封闭空间最小化, 并且方便脱水机维护与检修, 封闭主要针对目前臭味外溢严重的离心脱水机与污泥料斗的连接部位。该部位以脱水机房二楼楼板为分割界面分成上下两层分别封闭, 上层封闭地面至脱水机机身下沿高度, 封闭高度1m, 封闭材料采用无色透光耐力板, 利用磁条固定于机身。下层封闭屋顶至污泥斗上沿高度, 采用不锈钢骨架+无色透光耐力板。封闭后, 每套脱水机、泥饼泵及连接部分构成一个相对独立的封闭空间, 利用风机形成的真空集中收集封闭空间臭气, 输送至生物除臭塔进行处理。改造后部分现场情况如图2 所示。

改造后深圳某脱水机房内的H2S浓度情况如表2 所示。由表2 可以知道, 脱水机房的除臭系统改造后, 脱水机房内H2S浓度由1200~2000 pbb以上降至80 ppb以下, 除臭效果明显。

3 结论

生物除臭工程主要由臭气密封系统、臭气收集系统及臭气处理系统等几个部分组成, 其中, 生物除臭技术的研究重点集中于臭气处理系统。通过研究评估天津某百富策略白菜网、北京某百富策略白菜网以及我司已经投入运行的包括深圳某百富策略白菜网污泥脱水机房在内的生物除臭工程发现, 多方优化、合理设置生物除臭塔的设计参数可以最大程度的处理收集到的臭气, 提高臭气处理效率, 但是, 从工程实施效果角度考虑, 臭气密封系统是影响除臭对象及除臭对象周边环境的关键因素。