大型地下污水调蓄设施通风除臭系统关键设备分析

关键字：污水调蓄池；除臭；两级生物；化学洗涤；活性炭吸附；

竹园片区是市中心城区三大污水区域之一，总服务面积329.9km2，服务人口590 万＼～610 万人。竹园污水调蓄池位于系统末端、竹园污水处理厂之前，调蓄池容积 50 万 m3。调蓄池及其提升泵房、格栅井、厂区排水泵房、进水混合井、出水混合井等附属设施共用一套除臭设备。

1 除臭工艺选择

本工程内臭气的主要来源为格栅间、调蓄池和进、出水混合井及高位井。臭气的主要组成分为五大类：含硫化合物，如硫化氢、二氧化硫等；含氮化合物，如胺类等；卤素及衍生物，如氯气、卤化烃等；烃类，如烷烃、烯烃等；含氧化有机化合物，如醇、酚等。其中浓度较高的是硫化氢、氨、胺类和甲硫醇等，其浓度超出了《城镇污水处理厂污染物排放标准》中的浓度限值，是脱臭的主要对象。

调蓄池内主要介质是污水，预处理区臭气浓度相对较高，因此采用两级生物处理，处理工艺采用“生物洗涤+生物滴滤+化学洗涤+活性炭除臭”组合高效除臭工艺，其中活性炭备用考虑。

2 除臭系统标准和规模

参照《城镇雨水调蓄工程技术规范》（GB51174-2017），调蓄池处理量宜按照每小时处理调蓄池容积 1＼～2 倍的臭气体积考虑。根据历年水量分析结果，最大小时进水量为110000m3/h，本工程调蓄池所需风量暂按照1 倍的体积考虑，并考虑1.3 倍的安全系数。格栅、进水混合井、出水混合井，出水高位井按水面积法确定，除臭系数取 10（m3/m2/h）， 。设置4 套除臭系统，每套设计处理风量 65000m3/h ，总设计处理风量 260000m3/h 。除臭风量计算详见表 1

3 除臭通风总体设计

3.1 设备安装主要内容

本工程安装内容包括除臭设备、除臭烟囱、收集风管、管道桁架、支架、管托等。

3.2 除臭装置总体设计

调蓄池主要除臭单元包括：调蓄池主体、粗格栅、细格栅、进水混合井、出水混合井、出水高位井、排水泵房。

本工程除臭系统处理工艺：生物洗涤+生物滴滤+化学洗涤+活性炭除臭，其中活性炭为备用保障段。除臭装置排气采用离地15 米高排气筒，臭气经处理达标后，由排气筒高空有组织排放。

因厂区排水泵房、格栅、进水混合井、出水混合井，出水高位井是常年运行的，因此系统内有约11.7 万 m³/h 风量是常态存在的；调蓄池进水是间歇性的；因此整个区域最低的除臭风量为13 F_m³/hℓ 。为了保持生物系统的活性，将4 套6.5 万m³/h 风量的除臭设备并联运行，运行负荷 50%～100%， 。

正常工作时：除臭风量26 万 m³/h. 。 其中，粗、细格栅、进水混合井、出水混合井、出水高位井部分除臭风量 11.7 万 m³/h，调蓄池部分除臭风量14.3 F m³/h。检修工况时：除臭风量42 F_m³/h 。 其中，粗、细格栅、进水混合井、出水混合井部分除臭风量 11.7Fm³/h ，调蓄池部分除臭风量30.8 万 m³/h_c 。检修工况与满负荷进水不考虑同时出现。检修时按照4 次/h 换气次数。

对所需除臭构筑物进行加盖（罩）密封、负压抽吸。

4 除臭设备选用要点

4.1 生物滤池

本工程生物洗涤塔共计 4 座，除臭塔内部尺寸：L×W×H=17m×7m×4.0m，含填料格栅板、内部支撑、顶部喷淋管等，填料与臭气接触时间不小于 12.5#b 。生物滴滤塔共计 4 座，除臭塔内部尺寸： L×W×H=15m ×7m×4.0m ，含填料格栅板、内部支撑、顶部喷淋管等，填料与臭气接触时间不小于12.5 秒。

（1）性能要求

生物除臭作为第一级处理工艺，去除大部分污染物，不需超越。本工程生物除臭段包含生物洗涤和生物滴滤两个部分，生物洗涤段选用大粒径炭作为填料，增大气液接触面积，采用24 小时循环喷淋的方式，臭气中大量 H2S、NH3 气体被溶解于水中，并被附着在填料上的微生物所降解，降低生物滴滤段处理负荷，并对臭气进行预处理，将臭气加湿，利于生物滴滤段臭气的处理。生物滴滤段选用小粒径炭作为填料，增加微生物附着量，在充填层附着在炭质生物载体上的微生物的作用下，剩下的臭气成分被分解成CO2、H2O、无机盐及干净气体，经生物段塔顶排出。

生物滤池处理段，硫化氢去除率应不低于 99% 。

（2）填料

生物填料采用全炭质填料，使用寿命不低于15 年。填料需具有以下特点：大比表面积、比表面积>260m2/g，堆积密度小、具有良好的保湿性和透气性，适合微生物附着和生长，生物洗涤塔和生物滴滤塔填料采用炭质，粒径 5-15mm。

（3）菌种

生物除臭设备运行所需的微生物菌种可以取自厂区好氧活性污泥。在生物填料充分湿润后，在生物填料上散布好氧性活性污泥，散布后连续用规定风量的臭气进行通 微生物从接种至达到除臭性能的驯养时间最长不大于30 天。生物装置本体需开设微生物取样口。

（4）设备材质

结构为防腐金属骨架与模具成型的耐腐蚀有机玻璃钢 FRP 材料组合而成，最内层为乙烯基酯树脂，其余为不饱和聚酯树脂材质，最外层须具有防止紫外、耐老化性能。除臭生物滤池内部的填料承托层采用玻璃钢格栅板，厚度 ⩾38mm 。整体保证足够的刚度、强度、并具耐腐蚀、防紫外、耐老化等性能，确保主体设备的使用寿命大于15 年。除臭设备必须配置风管接口、管道接口、填料收纳架、填料、检修门、喷淋加湿装置等完善的附件。

4.2 化学洗涤

本工程化学除臭塔体 4 座，除臭塔内部尺寸： L×W×H=9.5m×3m×6.5m ，含填料格栅板、内部支撑、顶部喷淋管等，填料与臭气接触时间不小于3 秒。化学洗涤塔整体寿命需不低于15 年。

（1）性能要求

在化学洗涤塔中，臭味分子从气体转变成液体并发生化学吸附反应生成无机物。为避免部分药剂溢出进入大气，在除臭末端配备除雾器，确保无含有药液的气体排放进入大气。洗涤塔填料层空床停留时间（EBT）不小于3s。

化学除臭洗涤塔内部投加碱和次氯酸钠，所用碱液浓度低于 30% ，次氯酸钠溶液浓度低于 5% 。

（2）塔内设备

1、除雾器

洗涤塔内部喷淋层上方需设置除雾层，除雾层内采用除雾性能好的填料，除雾层厚度不小于 300mm，用于分离处理后气体中的雾。除雾填料应具有良好的结构构造，满足良好的分离能力。

2、填料

填料采用具有大比表面积的多面球，需耐酸碱，压降小，气液能够有效接触。填料需用 FRP 板或 FRP 格栅板来承载。

3、喷头

喷头建议采用无堵塞喷嘴，且均匀布置，以保证气液接触的均匀性。喷洒角度120 度。

4.3 活性炭吸附

本工程活性炭除臭装置内部尺寸： L×W×H=9.5m×3m×5m ，含填料格栅板、内部支撑等，填料与臭气接触时间不小于3 秒。

（1）性能要求

活性炭处理段应能应对以下两种不同运行工况：一种是当原有臭气处理工序产生故障不能正常工作时，应急方案可独立长时间处理臭气源臭气，且满足排放要求，另一种当经原有臭气处理工序处理后的臭气无法满足排放要求时，应急方案可对其处理后的臭气进行深度处理且达标排放。

活性炭或干式化学吸附除臭装置可在全年温度环境内24 小时不间断正常运行。

（2）活性炭填料

活性炭必须采用优质圆柱状煤质活性炭，粒径为 3-4mm ，碘吸附值不小于 950mg/g ，四氯化碳吸附值不小于 60% ，比表面积不小于 950m2/g 。吸附活性炭除臭装置的所有材料应适用于污水处理厂的腐蚀环境，未经保护或非防腐性材料应按基本要求的规定进行处理。

不得采用再生活性炭。

（3）设备材质

除臭设备结构为防腐金属骨架，骨架尺寸不小于80mm×80mm。外壳为有机玻璃钢板，塔体应具备填料承托层支架以及内部结构的骨架，除臭塔必须配置风管接口、管道接口、填料收纳架、填料、检修门、等完善的附件。

4.4 风机

本工程共设置除臭风机 8 套，Q=65000m3 /hr，P=4500Pa，160kW。

除臭系统风机应具有高效、节能、防腐蚀、低噪声、寿命长的特点。风机额定风量以温度20℃、湿度为 65% 为准，总绝对效率应不低于 80% 除臭风机为变频风机，每台风机需单独配置变频器，根据工况不同采用不同的转速，确保风量满足设计处理臭气量的要求。

本工程除臭风机采用离心式风机，适应于腐蚀性空气条件下的长期24 小时连续运行。排风机压力应满足包括以下方面的压力损失：a 考虑臭气收集风管的管道风压损失；b 除臭设备的自身风阻；c 处理后尾气至排放烟囱排放口的风压损失。

5 结语

本文通过对大型污水调蓄池除臭系统设计要点的综合分析，结合工程实践与技术理论研究，总结了臭气处理的关键设计原则。在系统设计中，重点把控臭气收集与风量平衡、生物/化学处理工艺的适应性匹配、设备抗腐蚀性能优化以及各段处理工艺的组成和要点，同时需兼顾能耗经济性与环境友好性。本研究可为同类项目的工程设计提供技术参考，对提升城市污水处理设施的环境兼容性具有实践意义。