光大环保能源 (苏州) 有限公司 (以下简称“苏州公司”) 是以苏州市区生活垃圾为燃料进行电力生产的环境保护与资源综合利用企业, 公司坐落在苏州市吴中区木渎镇七子村南侧。垃圾焚烧处理规模3 550 t/d, 渗沥液处理系统为垃圾焚烧发电配套项目, 目前渗沥液处理总规模1 700 t/d, 渗沥液处理工艺为调节池→预处理→高效厌氧罐→A/O→超滤→纳滤→反渗透, 经处理后的渗沥液优于GB 18918—2002城镇百富策略白菜网污染物排放标准中Ⅰ级 (A) 标准和GB/T 19923—2005城市污水再生利用工业用水水质敞开式循环冷却水系统补充水水质标准, 并回用于焚烧厂循环冷却水系统;纳滤和反渗透的浓缩液用于焚烧厂烟气净化系统。

渗沥液处理工程建设时对调节池、预处理系统、A/O系统的A池及污水池等产生废气区域均进行加盖密封处理, 废气通过管道收集经除臭风机输送至焚烧厂引入焚烧炉的一次风进行焚烧处理。为配合苏州市七子区域环境提升, 2016年底公司对A/O系统的O池除臭工艺进行了充分的论证, 认为简单的臭气收集输送至焚烧厂垃圾仓的处理方式, 已无法满足运行要求。

为保证技术改造合理性、可行性, 经技术研究与探讨, 确定采用生物土壤除臭工艺, 利用渗沥液现有场地进行改造, 首先对一、二期A/O系统的O池安装玻璃钢盖板密封, 臭气收集后经管道输送至生物土壤滤池进行除臭处理, 工程总投资185万元, 该项目分为2套处理系统, 渗沥液一期1套、渗沥液二期1套, 项目建设充分利用渗沥液区域现有场地, 布局合理, 生物土壤滤池表面种植绿化, 既满足除臭工艺处理要求, 同时达到环境美化要求。

生物土壤滤池原理如图1所示。

臭气源经加盖密封, 通过管道、风机将臭气导入生物土壤滤池, 利用在滤料中培养、驯化的微生物对臭气进行处理, 当臭气接触这些含有大量微生物的透气活性滤料层时, 臭气中的H2S等致臭分子被微生物作为营养食物“吃掉”并转化为CO2、H2O及无机盐等无害物质, 处理后的气体经绿化草坪顶部排入大气[1]。

生物滤池布置在地下, 滤池四周采用砖和水泥砂浆砌筑, 表面防渗水泥砂浆处理, 滤池底部硬化后做防渗处理。在滤池底部布置布气管, 布气管上部填充加强型生物土壤滤砂。加强型土壤中培养了多种自养型的微生物。恶臭气体是这些活性微生物赖以生存的基础养料。气体向上流动穿过生物土壤滤料时, 被吸附在孔道表面、或被薄膜水层中的微生物降解。有机气体被降解为CO2、H2O和微生物细胞生物质, 细胞生物质的数量微乎其微, 它不会导致介质堵塞。同时H2S与氧化铁在介质孔道表面反应, 形成Fe S和Fe S2, 在生物过滤器好氧条件下, 通过化学氧化作用和生物氧化作用, 这些化合物被氧化为元素硫, 然后, 在具有很强缓冲能力的加强型生物土壤滤体介质中, 硫被氧化为Ca SO4。

在以上整个处理过程中, 生物过滤器的介质———加强型活性土壤, 为微生物代谢提供氧气、水分和矿物营养成分, 它的厚度通常在400~2 000 mm, 而最终的数值需根据臭气浓度、处理气体量、现场条件等因素进行设计, 以保证气体在生物土壤中有足够的停留时间。在生物土壤滤池初始运行期间, 会在滤料中形成广泛的微生物种群, 它们对臭气中的氨、三甲胺、硫化氢、甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫、二硫化碳等致臭物质具有较好的降解效果[2]。

生物过滤介质必须保持适当的湿度, 以利于微生物生存。在臭气进入布气管之前通过增湿器对臭气进行增湿以确保生物过滤介质有足够的湿度, 运行过程中滤池下部积水, 经排水泵排入污水处理系统。

除臭工艺流程如图2所示。

渗沥液A/O系统O池为好氧处理工艺, O池的曝气量与除臭风量及加盖密封效果有直接的关系。在方案确定前对曝气量进行了实地监测, 依据实际运行的曝气量乘以1.2倍的安全系数, 确定除臭系统的风量, 以保证加盖后的O池在运行过程中处于微负压状态。

除臭规模总风量Q为13 000 m3/h, 共计2套处理系统, 其中, 一期设计风量9 000 m3/h, 二期设计风量4 000 m3/h, 除臭工艺采用生物土壤滤池除臭技术。首先将O池中的恶臭气体密封加盖, 防止恶臭气体外溢, 采用不锈钢收集风管进行收集, 通过引风机将恶臭气体引至生物土壤滤池进行处理, 处理后的气体无组织达标排放。

为保证臭气得到有效收集, 必须分别对渗沥液一、二期A/O系统的O池等进行密封加盖, 密封方式根据现场各臭气源的构筑物构造特点来确定。充分考虑防腐性能、盖板形式、投资成本、使用寿命等因素。

密封盖板在设计中应考虑风荷、雨荷、雪荷承载及负压产生受力, 同时盖板的结构形式和强度必须满足现场实际运行要求。

渗沥液一期O池的结构跨度较小, 密封盖板采用有机玻璃钢弧形盖板, 二期O池的结构跨度较大, 故采用有机玻璃钢W型盖板, 为方便日常设备检修、维护, 工程施工中在相应的位置预留了检修门窗。

密封面积及盖板形式如表1所示。

每套生物土壤除臭系统配备1套臭气收集输送管道系统和生物土壤滤池布气管道系统。收集管道系统充分考虑气力条件, 采用尽可能减小管路系统阻力和平衡各收集支管路阻力的布置方式。同时, 收集管路各支管设置调节阀门, 以调节各集气支管压力平衡。臭气收集输送管路及阀门采用304SS材质。生物土壤滤池内布气管道采用母支管形式, 以达到均匀布气的目的。滤池内布气管道采用高密度聚乙烯 (HDPE) 材质。

收集风机由玻璃钢制成, 适合室外安装, 外壳隔音罩为304SS材质。收集风机为侧吸式离心风机, 卧式安装。叶轮进行平衡校正, 转速满足最高转速的110%。叶轮有足够的刚度, 搬运和运转中不会产生变形。风管与风机连接百富策略白菜网软连接方式, 防止振动通过管道传递。

一期生物滤池占地80 m2, 二期生物滤池占地40 m2。滤池底部设置布气管道, 母管为HDPE管符合GB/T 19472.2—2017标准。母管与布气支管的连接采用焊接方式, 管与管的连接用HDPE防水密封套连接。布气支管为HDPE波纹管, 表面布有出气微孔, 符合AASHTO M252, Type CP标准, 管与管的连接用HDPE防水密封套。

布气管上部填充加强型活性生物土壤滤料, 生物滤池表面种植草坪, 每套生物土壤滤池安装1套草坪喷洒系统, 用于草坪养护。草坪喷洒水系统包括喷洒头、电磁阀、喷洒时间控制器和PPR管及元件。日常运行中可根据季节、天气等状况, 修改设定草坪喷水频次和时长。

生物除臭系统于2017年1月18日投运, 经2个多月的运行, O池能够保持微负压运行, 各O池自从加盖密封后现场闻不到异味。臭气收集母管负压基本保持在0.6 kPa左右。玻璃盖板结构未发生变形, 各O池密封状况良好。

除臭系统从投运后, 生物滤池运行稳定, 渗沥液O池区域环境得到了较大改善, 现场除轻微的土壤和草坪味道, 无恶臭异味。处理后气体排放稳定达到GB 18918—2002城镇百富策略白菜网污染物排放标准废气排放厂界Ⅱ级标准对H2S、NH3及臭气浓度的要求。生物土壤滤池无组织检测数据如表2所示。

生物滤池顶部的绿化草坪虽然是在冬季种植, 但运行2个月以来生长良好, 绿化美观效果良好。

该生物土壤除臭系统主要电耗为风机电耗、排水泵电耗。2套除臭系统风机功率分别为15 kW和7.5 kW, 总功率为22.5 kW。每套滤池配0.37kW排水泵1台, 2台总功率0.74 kW。

除臭离心风机每天运行24 h, 平均每年运行360 d。排水泵仅在降雨量大的季节排水使用, 按降雨季节每天运行1 h, 每年运行30 d考虑。风机及排水泵运行功率按额定功率80%考虑, 电费按0.65元/kWh考虑。年运行电费为101 099.544元。

系统供水水源为生产水, 主要用于滤体表面绿化。共设置12只喷头, 每只耗水量0.46 m3/h。平均夏天每天2次, 每次5 min;春秋每周1次, 每次5 min;冬季不开启。每年累计开启约18 h, 水费以1.2元/m3计。年耗水费为119.232元。

系统共有2套集气风机, 每台风机平均每年更换风机润滑油及三角皮带1次, 每次费用按400元计。风机维护费约为800元。

生物土壤除臭系统为全自动运行, 无人值守, 因此无人员工资费。生物土壤滤池滤料使用寿命20 a, 运行期内无需考虑填料更换费用。因此, 生物土壤除臭系统年运行成本102 018.776元。

该渗沥液处理站除臭系统充分考虑渗沥液厂区原有构筑物条件, 管道有效避开原有管路系统, 土壤滤池布置充分利用厂区有限空地。经过充分调研及方案比选, 优化设计, 执行过程中根据渗沥液处理站特点严把文明安全施工关, 确保顺利实施。

项目总投资1.85×106元, 其中, 除臭风机及生物土壤滤池本体系统约8.5×105元。渗沥液处理站O池生物土壤除臭系统工程具有如下特点: (1) 工程所采用生物土壤除臭系统除臭效果稳定可靠。有效解决了渗沥液处理站恶臭污染, 提升了环境空气质量; (2) 运行成本低。除风机电耗、少量水耗及风机皮带更换费用外无其他费用; (3) 系统自动化程度高, 可做到无人值守。系统维护工作量小, 不会增加运行人员工作强度; (4) 环境美观度好, 工程项目设置后, 不占用厂区绿化用地; (5) 环境友好性好, 无二次污染。项目无污染物产生, 滤料使用寿命20 a, 使用期内无需更换滤料。

生物土壤除臭系统的设置有效解决渗沥液处理站恶臭污染, 提升渗沥液处理站操作环境, 提升垃圾焚烧发电厂及厂区周边整体环境质量, 社会效益环境效益明显。

根据相关国家政策, 所有新建及改造污水处理场均需要采取恶臭废气处理措施。因此, 建议在渗沥液新建项目可研及设计阶段充分考虑除臭系统投资及占地要求, 必要时可将生物土壤滤池设置在各池顶, 以减少工程用地, 同时美化环境。