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看完全球规模最大的污水厂除臭工程,我搞懂了99%的污水除臭技术

作者:张蔚 张钊彬 等 发表时间:2022-04-13 13:52:46 来源:污水加盖技术

 01

 污水厂加盖除臭需要考虑哪些因素?

 臭气源构筑物种类,水面面积...

 对于新建污水厂来讲,在设计建设过程中就涵盖了臭气的收集处理,然而,对于大多数现有污水厂,加盖收集系统往往是后期改造。

 对于现有项目的改造,往往根据臭气源构筑物的种类、臭气源的水面面积选择最合适的加盖方式。

 收集方式应采用吸气式负压收集,防止无组织臭气外泄,构筑物尺寸较大时,吸气管道应均匀地分布在构筑物内,吸气管道材质应选用耐腐蚀的玻璃钢、不锈钢、UPVC等。

 

 臭气加盖收集系统还需要考虑以下几方面因素:(1)密封效果;(2)检修方便性;(3)材料抗腐蚀性;(4)抗击强风、雨雪等恶劣天气的性能;(5)美观性;(6)投入及运维成本;(7)使用寿命等。

 1、玻璃房加盖密封

 优点:整体密封性好,经久耐用,透明材质可视性好,便于观察设备运行状况,投资小,检修及维护方便。

 适用范围:常用于粗细格栅、污泥提升泵房、污泥脱水设施以及污泥卸料间等小型构筑物的局部加盖收集。

 2、混凝土加盖密封

 对于新建污水厂来讲,往往采用混凝土加盖方式进行密封。

 优点:具有较好的密封性和耐腐蚀性,可连续使用50年以上。在盖板顶部覆土,种植绿植,同时盖顶可根据设备维修需求设置检修口。

 适用范围:仅仅适用于现有构筑物的除臭改造,跨度较小的提升泵房、沉沙池、污泥浓缩池等,而对于跨度较大的构筑物施工难度较大,费用较高,几乎等同于新建费用。

 3、玻璃钢加盖密封

 优点:玻璃钢(FRP),质轻、绝缘性好、耐腐蚀性强、经济实惠。最关键的是,玻璃钢作为一种增强型塑料,其可成型性好,可以根据需要设计成不同形式,以适应不同构筑物的加盖需求。

 此外,玻璃钢本身质轻,强度好,拆卸和移动都较为简便,便于检修。日常检修口较小,可根据设备位置布点,采用滑轨式设计,仅需松开紧固件即可实现日常巡检的目的。

 4、反吊膜加盖

 优点:反吊膜材料比较轻盈,仅靠钢结构骨架即可实现大跨度构筑物的加盖密封,膜材料的密封安装比较便捷,依靠现场的热熔焊接即可实现,检修口可根据需求设置在边膜上。总之,膜材及钢骨架外观漂亮,强度较好,抗雨雪及强风性能优异。

 适用范围:尤其适用于大跨度的沉淀池、生化池和污泥浓缩池等。

 5、充气膜加盖

 优点:与反吊膜、混凝土等加盖方式相比,充气膜钢结构用量小,膜受力均匀,膜的使用寿命长,抗恶劣天气影响能力强。

 膜体可根据构筑物尺寸提前预制好,现场仅需必要的密封固定,不需要到池体上方施工,安全、快速,可开展个性化美观设计。

 02

 污水厂臭气处理方法的介绍与选择

 物理法、化学法、生物法...

 臭气经过加盖装置进行收集,必须经过处理才能排放到大气中。一些国家还规定,如果在城市污水厂300m范围内存在居民住宅区,则该污水处理厂必须有除臭装置。

 目前,污水处理厂主要的臭气处理技术有物理法、化学法以及生物法。部分除臭方法选择参考见下表:

 

 1、物理法

 物理法指在不改变恶臭物质本质的情况下,通过物理手段将臭味掩蔽、稀释或者转移的一种方法。常见的物理方法有稀释法、掩蔽法、水洗法和吸附法。

 a、稀释法

 稀释法主要是利用烟囱将恶臭气体排入大气或者使用没有臭味的空气对恶臭气体进行稀释来达到除臭的目的。

 稀释法费用低,但是容易受气象条件的影响,并且恶臭气体并没有真正去除,只是实现了恶臭污染的转移。一般情况下不提倡使用此方法除臭,该法适用于处理有组织排放的中低浓度臭气。

 b、掩蔽法

 掩蔽法通过喷洒具有芳香气味或者令人愉快气味的掩蔽气体来掩盖臭味。

 这种方法能够很快地消除臭味,并且灵活性比较大,然而因为恶臭气体的浓度以及气象条件是无法控制的,因此,实际上掩蔽法的除臭效率是不可靠的,所以该方法相对适用于需要立即消除臭味的紧急情况。

 c、水洗法

 水洗法主要是利用部分臭气易溶于水的特点,特别是硫化氢及氨气,将臭气通入喷淋塔后,恶臭气体与水接触而通过气液交换作用达到去除臭气的目的。

 水洗法的费用相对较低,但是臭气在水中的溶解度有限,会影响臭气的去除效果。此外,对于溶解度较低的臭气水洗法基本没有去除效果,因此水洗法单独使用的比较少,常作为其他工序的预处理使用。

 d、吸附法

 吸附法是指臭气通过具有吸附功能的吸附剂时,由气相转移至固相的除臭过程。目前常用的吸附剂主要有活性炭、活性白土、硅胶、离子交换树脂等。

 吸附法的设备简单,运行管理容易,其最大的优点就是净化效率很高,但是随着吸附的进行,在某个时刻会达到吸附平衡,此时,吸附剂就需要更换或者再生。除此之外,吸附法对臭气的含尘量及湿度也有一定要求。因此,吸附法一般适用于高标准的臭气处理。

 2、化学法

 化学法主要是利用化学介质与臭气发生化学反应,从而改变臭气的化学性质来达到除臭的目的。目前,常用的化学除臭方法有化学吸收法,化学氧化法和燃烧法等。

 a、化学吸收法

 化学吸收法主要是利用NaOH、H2SO4等化学物质能够与硫化氢及氨气等无机类恶臭气体反应的性质来达到除臭的目的。

 通常情况下,化学吸收法采用多级吸收来完全去除硫化氢、氨气等臭气,即第一级除去氨气,选用酸液喷淋,第二级除去硫化氢,选用碱液喷淋。

 化学吸收法对硫化氢及氨气去除较为完全,但是对硫醇等其它有机恶臭气体去除效率很低,并且化学吸收法的运行费用较高。

 b、化学氧化法

 化学氧化法是使用臭氧等强氧化剂将臭气氧化为无臭或低臭气体的方法。目前,使用比较广泛的是臭氧氧化法和催化氧化法。

 臭氧拥有很强的氧化性,因此臭氧法能高效地去除污水处理厂的臭气,但是臭氧发生器的能耗较高,故臭氧法的处理费用也较高。此外,使用该法所残余的臭氧本身也会污染环境。

 催化氧化指采用催化剂加速恶臭气体的氧化速度。利用TiO2为催化剂能够达到较好的臭气去除效果,在以半导体粒子作为催化剂的条件下,光催化技术能够直接在室温下利用空气中的氧气做氧化剂将恶臭气体完全氧化成无害物质。

 c、燃烧法

 燃烧法的实质是通过高温氧化作用将臭气氧化成二氧化碳和水的过程,燃烧法又分为直接燃烧和催化燃烧两种。

 直接燃烧即指将臭气直接作为燃料进行燃烧,适用于可燃性臭气或者燃烧热值较高的臭气处理。

 催化燃烧实际上即为催化氧化,即指在催化剂的作用下,臭气中的可燃组分被氧化分解成无臭成分。催化剂能够降低臭气的燃烧温度,并提高燃烧效率。但是,催化剂也存在着尚未解决的中毒、燃烧等问题,且设备也容易被腐蚀。

 3、生物法

 生物法是指首先在支持物质上培养微生物,然后利用其新陈代谢来降解臭气,进而达到除臭目的的一种方法。目前生物除臭法主要分为三类:生物洗涤法、生物滤池法和生物滴滤法。

 a、生物洗涤法

 生物洗涤法即先将臭气转移至液相中,使臭气同悬浮污泥充分混合后再送入反应器,通过活性污泥的生物降解作用达到除臭的目的。生物洗涤法主要有曝气式生物除臭法和洗涤式生物除臭法两种。

 生物洗涤法的优点在于其操作控制弹性强,并且经驯化后的活性污泥对臭气有比较好的去除效果。但是其处理效果过于依赖臭气在水中的溶解度,且运行过程中还需要添加营养物质,因此运行费用相对较高。此外,还有可能发生污泥膨胀等现象,因此该法在污水处理厂除臭中的使用相对较少。

 b、生物滤池法

 生物滤池法是指将臭气收集、输送到预洗池进行加湿除尘后,送入生物滤池,臭气通过生物滤池时被附着在填料上的微生物吸附后生物降解为CO2、H2O等无害小分子物质,达到除臭的目的。

 生物滤池法的优点是运行容易,运行费用较少,能耗较低而且不需要外加营养物质。但是生物滤池占地面积较大而且前期投资成本较高,除此之外,随着生物量的增长可能会造成填料的堵塞而增加压降和营养物质的耗尽而需要定期更换。

 c、生物滴滤法

 营养物质由塔顶均匀的喷洒在填料上,并由塔底流出循环使用,臭气由塔底进入,在滴滤塔中与湿润的生物膜接触发生生物降解而达到除臭目的。生物滴滤法与生物滤池法最主要的不同是填料,生物滴滤塔一般采用的是惰性填料,例如空心塑料球、活性炭、陶粒、沸石等。

 生物滴滤法的优点是其填料寿命较长,如果运行管理合理,可以长时间运行,不需要更换填料。同时,由于喷洒循环液的原因,pH也易于控制,特别是在处理含硫等代谢产物是酸性物质时效率较高。但是,需要有足够长的停留时间才能够将恶臭气体完全去除。

 值得一提的是,生物滴滤法在欧美、日本等发达国家已普遍使用于治理污水处理厂的臭气,国内也有越来越多的相关报道,并且也开始应用于实际工程中,其中就包括亚洲日处理水量最大的城镇污水处理厂——白龙港污水处理厂。

 03

 案例——国内标准最高的污水厂除臭工程

 白龙港:加盖密封+负压吸引+集中处理

 作为亚洲日处理水量最大的城镇污水处理厂,白龙港污水厂的除臭系统集合了生物、化学、物化、离子和吸附众多处理工艺。

 其提标改造除臭工程不仅是国内第一次针对大型污水厂100多座污水污泥处理设施、上万个高浓度臭气释放源实施全封闭全收集全处理的专项整治工程,更是目前世界上规模最大、国内标准最高的污水厂除臭创新工程。

 

 生反池加盖俯视图

 据了解,白龙港污水厂预处理区域的除臭系统采用了加盖密封、负压吸引和集中处理的除臭方式。下面小编将该区域的除臭工艺应用进行说明。

 1、加盖密封及负压吸引

 白龙港除臭系统建立的整体思路就是先控制恶臭气体不外溢,再采取风机抽吸的方式将恶臭气体进行收集。

 因此,预处理区域通过硬质玻璃钢加盖的方式,在原有构筑物上,增加了除臭盖板,实现了对预处理区域对构筑物封闭,有效阻止了恶臭气体的外逸,为恶臭气体的收集和处理奠定了扎实的基础。

 然后,通过CFD对恶臭气体收集对流态进行模拟,在综合考量气流组织情况等多因素后,将盖板的位置开孔,安装收集风管支路,最后将各支管汇总到总管,引至除臭装置(风机设置在除臭装置一端)。

 2、集中处理

 预处理区域除臭装置进口的硫化氢浓度基本维持在100~400mg/m3之间,甲硫醇浓度为10~30mg/m3,臭气浓度(无量纲)范围为6000~12000。考虑到进口恶臭气体浓度较高,该处的除臭装置设计有三级串联处理工艺:生物、化学和物化,工艺流程如下:

 

 预处理区域工艺流程简图

 a、生物除臭工艺段

 恶臭气体先进入生物除臭工艺段,该处的生物除臭采用生物滴滤工艺,生物工艺段填料采用1m厚的竹炭,并控制循环喷淋水pH值为3~4、空塔气体停留时间为25s。

 该处理工艺,利用微生物新陈代谢将大部分的硫化氢等恶臭气体分解,生物段对恶臭气体,特别是硫化氢的去除效果较为明显。由于循环水在吸收硫化氢后,经过生物段处理后,90%以上恶臭气体浓度能够被有效去除。

 b、化学洗涤单元

 化学洗涤单元,化学段填料为1m厚的塑料球型填料,并控制空塔气体停留时间为25s,,化学循环喷淋水的pH值为9~11,ORP值为350mv~450mv之间(通过添加次氯酸钠维持ORP值)

 化学段能够去除掉未被生物工艺处理掉的恶臭气体,一般情况下,化学段的出口已经能够达到相关排放标准。

 c、物化处理工艺段

 物化处理工艺段(即光解工艺),装置结构设计紧凑,占地小,空塔停留时间为3~5s。利用无极灯管的光解原理,降解未被生物和化学去除掉的恶臭组分。

 光解对于硫化氢的去除效率不高,但是对于有机物对降解效果明显,因此物化工艺在三级串联的最末端,主要起到深度处理和保障处理效果的作用。

 最后,经过除臭装置处理后,气体由15m烟囱排放至大气,循环水排至污水管路。


看完全球规模最大的污水厂除臭工程,我搞懂了99%的污水除臭技术
对于新建污水厂来讲,在设计建设过程中就涵盖了臭气的收集处理,然而,对于大多数现有污水厂,加盖收集系统往往是后期改造。
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