近十几年来, 我国城镇化建设得到了迅猛发展, 与此同时, 城市污水处理事业也快速发展, 各大、中、小城市均建成了相应规模的城市污水处理厂。随着城市建设的进行, 很多原来位于城郊的污水处理厂逐渐被密集的居住小区包围。污水厂周边居民对污水厂恶臭问题的关心与投诉也日渐突出。目前, 很多现状的污水处理厂都有增加臭气处理的改造计划, 新建的污水厂也多同步考虑建设臭气的收集与处理系统。本文拟对城市污水处理厂的臭气收集与处理的设计计算进行论述, 以供同行参考。

污水厂臭气的收集处理首先需要将能产生臭气的污水处理构筑物或处理设备加盖封闭, 然后通过引风机引至臭气处理系统处理。

构筑物加盖的形式应结合厂区建筑风格、池体尺寸规格、结构受力条件、设备检修运行需要等几方面综合考虑确定。工程中常用的加盖形式有4种。第1种是采用张拉膜结构, 第2种是采用PC阳光板, 第3种是采用玻璃钢结构, 第4种是采用钢筋混凝土顶板直接加盖。各种加盖形式的特点比较如表1所示。

污水厂除臭风量的计算宜根据构筑物的种类、散发臭气的水面面积、臭气空间的体积等因素综合确定, 设计计算时可按如下原则确定:进水泵房、沉砂池的臭气风量按单位水面积10m3/ (m2·h) 计算, 并增加1~2次/h的空间换气量;初沉池、污泥浓缩池臭气风量按单位水面积3m3/ (m2·h) 计算, 并增加1~2次/h的空间换气量;生物池的臭气风量按曝气量的110%计算;污泥脱水车间通常将脱水机单独封闭, 臭气风量按封闭空间换气次数6~8次/h计算;其余半封闭机罩按机罩开口处抽气流速为0.6m/s计算。

臭气处理设备的处理风量在上述计算值之和的基础上需再考虑10%的富裕系数, 作为漏失风量。

除臭风管宜采用玻璃钢、UPVC、不锈钢等耐腐蚀材料制作。风管管径可根据风量及风速确定, 一般干管风速可取5~10m/s, 支管风速可取3~5m/s[2]。

目前用于城市污水厂除臭的工艺类型主要有化学洗涤法、生物处理法、活性炭吸附法、等离子处理法及植物液处理法5种。

化学洗涤法是利用强酸 (硫酸) 、强碱 (氢氧化钠) 、强氧化剂 (次氯酸钠) 作为洗涤喷淋溶液与气体中的臭气分子发生气-液接触, 使气相中的臭味成分转移至液相, 并由化学洗涤液与臭气分子发生中和、氧化或其它化学反应去除臭气物质。采用化学洗涤法时, 可根据恶臭气体的浓度和排放要求, 采用单级或多级洗涤串联工艺。化学洗涤法一般用于工业厂房或者工业污水处理厂的废气处理。

生物处理法的核心是生物滤池, 生物滤池内装有易生物附着和生长的复合填料。在适宜的环境条件下, 滤池中的生物菌种在填料表面形成生物膜, 并利用臭气中的无机和有机物作为生物菌种生存的碳源和能源, 通过分解异味物质达到除臭目的并同时维持生物的生命活动。同时, 生物膜和填料所具有的巨大比表面积对疏水性的臭气物质也有很好的吸附去除作用。生物处理法是目前污水处理领域使用最广泛的一种除臭工艺。

活性炭吸附的除臭机理是利用活性炭的吸附作用, 使恶臭气体通过吸附剂填充层而被吸附去除。活性炭对臭气分子吸附的广普性强, 且有很大的平衡吸附能力, 但由于吸附饱和后需要频繁换炭, 因此成本昂贵, 多用于难处理的低浓度臭气处理工程。

等离子处理法除臭系统的原理是通过离子发生器发射出高能正、负离子, 以与空气中挥发性恶臭气体分子接触, 打开恶臭气体分子的化学键, 分解成二氧化碳和水, 达到去除恶臭的目的。同时, 离子发生装置发射离子与空气中尘埃离子及固体颗粒碰撞, 使颗粒带电进而产生聚合作用, 形成较大的颗粒并沉降, 从而起到净化空气的目的。离子除臭一般用于小规模的臭气处理场所或者单独封闭的泵站等处理场所。三亚市某污水处理厂采用高能离子除臭方式处理厂区臭气, 处理后的废气排放达到国家二级标准。

植物液处理法是在臭气产生空间内喷洒植物提取液, 喷洒的液体与臭气中的异味分子在常温下发生各种反应, 生成无毒无味的分子。植物液处理适用于空间难以封闭场合的臭气控制或用于改善操作环境的场所。

以上5种臭气处理工艺对比表如表2所示。

(1) 臭气处理是污水处理厂运行的重要内容之一, 新建的污水处理厂应在设计时一并考虑设计除臭设施或预留远期增加除臭设施的余地。

(2) 从经济性、施工方便灵活、观察检修方便等几方面考虑, 建议污水处理厂构筑物池面加盖时优先考虑张拉膜加盖。

(3) 臭气量的计算需根据具体的构筑物类别计算, 除臭设备的处理能力应在计算臭气风量的基础上另行考虑10%的漏失风量系数。

(4) 从运行费用、设备投资、二次污染情况等方面考虑, 在南方地区的污水处理厂建议优先考虑生物除臭工艺, 在寒冷地区有保温措施的污水处理厂也可优先考虑采用生物除臭。