上海某污水处理厂原有除臭设施排放标准为厂界二级,不满足上海市最新地方标准,在除臭提标改造工程中对未加盖臭气源进行加盖密闭,并增设新的除臭设施,采用“生物除臭+活性炭吸附除臭”的组合除臭工艺,臭气通过除臭系统处理后降低致臭成分浓度,净化后达标排放。生物除臭为主处理工艺,运行成本低,活性炭吸附装置置于生物除臭后端,经生物除臭处理后的气体若达标,可直接通入风机排放;若排放不达标,可通入活性炭吸附装置,臭气穿过活性炭过滤吸附层时,气体中的致臭分子被活性炭截留吸附,从而达到过滤净化的目的。

生物除臭原理:针对污水处理厂臭气源的主要特征及成分,筛选并培养出特定的微生物菌群,而将其固定于生物载体(填料)上,当臭气源气体经过生物载体表面初期,可从臭气源气体中获得营养源的部分微生物菌群,在适宜的温度/湿度/pH值等特定条件下,将会快速生长并不断繁殖,在载体表面形成大量的生物膜。臭气进入生物滤池后有机污染物会直接溶解进入生物膜或者被填料裸露的表面所吸附。臭气源气体成分被固定于生物滤床后,经微生物菌群捕获,通过微生物的新陈代谢作用将其降解为无害的化合物,例如CO2和H2O等,从而使污染物得到去除。

生物除臭过程主要分为以下几个阶段:气液扩散阶段:臭气中的化学物质首先通过填料气/液界面由气相转移到液相;液固扩散阶段:废气中的污染物由液相扩散到生物填料的生物膜;生物氧化阶段:生物填料表面形成的生物膜中的微生物把异味气体分子氧化,同时生物膜会引起氮或磷等营养物质及氧气的扩散和吸收。

生物氧化处理污染物的转化过程是以废气作为微生物的营养源,通过微生物吸收、代谢将其转化为二氧化碳、水和有机酸等代谢产物,污染物中的含硫化合物、含氮化合物将被氧化分解成硫(硝)酸盐和亚硫(硝)酸盐,沉积在系统的滤液中,定期或定量进行排放。这是一个物理、化学、物理化学以及生物化学反应相互协调的过程。

生物降解污染物原理可简化为如下表达式:

利用多孔性固体物质处理流体混合物时,流体中的某一组分或某些组分被吸引到固体表面并浓集保持其上的现象称为吸附。吸附法可分为物理吸附和化学吸附两种。物理吸附是藉固体吸附剂与臭气分子之间的范德华力,使臭气分子附着在固体表面,为一可逆反应,一般可通过改变压力或温度来进行再生。而化学吸附是通过吸附剂和臭气分子自己产生化学键合使之附着在吸附剂表面,两者之间的吸引力较物理吸附强,化学吸附通常为不可逆反应。

本项目对臭气分子的吸附主要涉及的是物理吸附,由分子间作用力相互作用而产生,一般是在低温下进行,吸附速度快、吸附热小、吸附无选择性。

臭气加盖(罩)收集系统对有限范围空间内进行密闭和收集臭气至关重要,目前主要加盖方式有玻璃钢加盖、阳光板加盖、钢化玻璃加盖、索膜加盖。

结合石污水处理厂生反池实际情况,从便于日后设备及池体的维护、检修角度考虑,本次采用可移动式玻璃钢拱形盖板进行加盖,局部增加视窗、检修门等,结构轻便、抗老化、耐腐蚀,且减小了臭气密闭空间,降低了臭气处理气量。

本次为除臭提标改造工程,细格栅及旋流沉砂池加盖需考虑到原有池体结构的负载,经综合对比,采用透光率好、抗紫外强的阳光板加盖方式,结构轻便,既满足有限空间内臭气密闭的需求,又便于设备检修及日常人员巡视要求。

选用的离心风机叶轮和壳体均为耐腐蚀性强的玻璃钢材质,可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,适应于腐蚀性空气条件下的长期24小时连续运行。为保证有效排风和防止泄露,风机为后置式,每套除臭设备配备风机均为1用1备。臭气通过耐腐蚀强的不锈钢316L管道进行输送。

除臭设备自2018年11月建设安装完成,投产运行至今,日常运行操作简单,无需添加任何化学药品,能耗低。工艺流程图:

经第三方现场取样检测,除臭设备处理后的排气筒污染物排放浓度和企业边界(周界)污染物监控浓度限值完全符合上海市《城镇污水处理厂大气污染物排放标准》(DB31982-2016)和《恶臭(异味)污染物排放标准》(DB31/1025-2016)中的规定。运行一年各排放指标平均浓度如下表所示:

1)污水处理厂生反池及预处理区域臭气加盖至关重要,结合现场实际运行需求合理布局,最大程度上降低了臭气处理气量,有效抑制了臭气的外溢;

2)日常对除臭设备配套的附属设备进行巡视及维护,能更好的发挥除臭设备的性能,确保处理效果达标排放;

3)组合式除臭设备适合在污水处理厂等恶臭气体成分复杂,浓度高等环境下使用,且操作简单、能耗低,维护工作量小。