編者按：當(dāng)今歐洲已經(jīng)有很多關(guān)于全地埋污水處理廠除臭通風(fēng)采暖一體化集成系統(tǒng)的先進(jìn)技術(shù)和成功經(jīng)驗(yàn)，分區(qū)域分類(lèi)型合理地選擇換氣率，合理地設(shè)計(jì)除臭風(fēng)量，以降低總體投資成本及運(yùn)行成本。本文介紹了應(yīng)用于北京槐房再生水廠的除臭通風(fēng)采暖一體化集成系統(tǒng)設(shè)計(jì)的成功經(jīng)驗(yàn)，并著重介紹臭氣收集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。

設(shè)計(jì)理念：1)對(duì)需要除臭的構(gòu)筑物或區(qū)域進(jìn)行良好的封閉；2）收集系統(tǒng)設(shè)計(jì)做到盡可能均勻收集，保證需要除臭的構(gòu)筑物內(nèi)部微負(fù)壓狀態(tài)，避免臭氣外逸； 3）合理設(shè)計(jì)除臭風(fēng)量，以降低總體投資成本及運(yùn)行成本。

北京槐房再生水廠工程剛剛在IWA世界水大會(huì)上獲得全球項(xiàng)目創(chuàng)新獎(jiǎng)金獎(jiǎng)，為亞洲唯一金獎(jiǎng)。

1除臭通風(fēng)系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)難點(diǎn)及分析

1.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念概述

地埋式污水處理廠除臭通風(fēng)一體化集成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念為：所有與除臭相關(guān)的構(gòu)筑物及設(shè)備必須加蓋封閉，設(shè)置臭氣收集點(diǎn)并保證構(gòu)筑物及設(shè)備內(nèi)部始終為微負(fù)壓狀態(tài)以防止臭氣外泄。同時(shí)，向工藝車(chē)間內(nèi)引入新鮮空氣，新鮮空氣由于微負(fù)壓自然進(jìn)入除臭構(gòu)筑物或設(shè)備內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)構(gòu)筑物或設(shè)備內(nèi)部的換氣。這種一體化集成系統(tǒng)（見(jiàn)圖1）的設(shè)計(jì)使得引入到地下廠區(qū)的新鮮空氣在所有需要除臭的區(qū)域都需要通過(guò)除臭設(shè)備最終由煙囪排入大氣環(huán)境，沒(méi)有額外的排風(fēng)設(shè)備無(wú)組織排放工藝車(chē)間內(nèi)的濁氣，從而降低了臭氣對(duì)周?chē)�環(huán)境影響的風(fēng)險(xiǎn)。在此設(shè)計(jì)前提下，需要除臭的區(qū)域總新風(fēng)量（加上工藝空氣）應(yīng)等于總除臭風(fēng)量。采用此通風(fēng)方式，操作空間全部為新風(fēng)，充分保證操作空間的衛(wèi)生條件。

圖1除臭通風(fēng)系統(tǒng)示意圖

1.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)難點(diǎn)及收集系統(tǒng)的重要性

在傳統(tǒng)的除臭通風(fēng)設(shè)計(jì)中，除臭系統(tǒng)和通風(fēng)系統(tǒng)是分別獨(dú)立的兩套系統(tǒng)，需要除臭的構(gòu)筑物或設(shè)備設(shè)除臭點(diǎn)，收集臭氣并輸送至除臭設(shè)備。同時(shí)在工藝車(chē)間內(nèi)設(shè)置送排風(fēng)系統(tǒng)，給車(chē)間進(jìn)行換氣。在之前一些傳統(tǒng)的地埋水廠除臭設(shè)計(jì)中，為了車(chē)間內(nèi)的美觀，設(shè)計(jì)者有時(shí)會(huì)將除臭收集風(fēng)管放置在除臭構(gòu)筑物蓋板以下，且每個(gè)吸風(fēng)口并未設(shè)置調(diào)節(jié)風(fēng)閥。根據(jù)實(shí)際運(yùn)行結(jié)果我們可以得知傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的缺陷主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

A.吸風(fēng)口未設(shè)置調(diào)節(jié)風(fēng)閥，使得在同一趟除臭管路中，由于壓損的不同，臭氣收集存在嚴(yán)重不均勻的情況，距離風(fēng)機(jī)近的區(qū)域由于局部壓力損失較小，實(shí)際臭氣收集量很大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)設(shè)計(jì)值；反之，距離風(fēng)機(jī)比較遠(yuǎn)的區(qū)域由于局部壓力損失較大，實(shí)際臭氣收集量遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到設(shè)計(jì)值。

B.由于臭氣收集不均勻，某些構(gòu)筑物如曝氣沉砂池、生物池等由于本身有工藝曝氣的引入，構(gòu)筑物內(nèi)部分區(qū)域可能會(huì)產(chǎn)生正壓狀態(tài)，從而導(dǎo)致臭氣外逸到車(chē)間內(nèi)，污染車(chē)間工作環(huán)境。

C.由于臭氣收集不均勻?qū)е鲁魵馔庖莸杰?chē)間內(nèi)，使得感官上明顯感覺(jué)某些區(qū)域臭味明顯，從而會(huì)誤導(dǎo)設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)中無(wú)謂地通過(guò)加大通風(fēng)換氣次數(shù)來(lái)達(dá)到要求，造成不必要的成本和能源的浪費(fèi)。

D.由于臭氣收集不均勻?qū)е鲁魵馔庖莸杰?chē)間內(nèi)，同時(shí)車(chē)間的通風(fēng)系統(tǒng)不斷向廠區(qū)外界排風(fēng)，這樣也會(huì)增加臭氣外逸到地上廠區(qū)空間的風(fēng)險(xiǎn)，產(chǎn)生不良影響。

E.在較冷地區(qū)的冬季，由于臭氣收集不均勻?qū)е碌木植空龎籂顟B(tài)，使得水體中溫度較高且濕度極大的臭氣外逸到車(chē)間，立即產(chǎn)生冷凝，增大了腐蝕設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)。

因此，地埋式污水處理廠中除臭通風(fēng)設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)就在于臭氣收集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。新穎的一體化集成系統(tǒng)中臭氣收集系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)主要體現(xiàn)在1) 對(duì)需要除臭的構(gòu)筑物或區(qū)域進(jìn)行良好的封閉；2）收集系統(tǒng)設(shè)計(jì)做到盡可能均勻收集，保證需要除臭的構(gòu)筑物內(nèi)部微負(fù)壓狀態(tài)，避免臭氣外逸； 3）合理設(shè)計(jì)除臭風(fēng)量，以降低總體投資成本及運(yùn)行成本。設(shè)備密閉以及空間除臭案例見(jiàn)圖2。

圖2 設(shè)備密閉以及空間除臭案例圖

2收集系統(tǒng)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)

2.1除臭系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

水廠的除臭設(shè)計(jì)中，臭氣收集的原則不應(yīng)該是換氣量越大越好，而應(yīng)該主要保證產(chǎn)生臭氣的設(shè)備以及池體處于微負(fù)壓狀態(tài)而不使臭氣外逸，同時(shí)考慮人員工作區(qū)域要設(shè)計(jì)合理的換氣率，使得運(yùn)行維護(hù)人員在安全健康的環(huán)境中操作。與池體相反的是，若電氣設(shè)備間位于地埋水廠池體附近，那在設(shè)計(jì)通風(fēng)時(shí)，應(yīng)保證電氣設(shè)備間必須處于微正壓的狀態(tài)，以防止周?chē)�污染氣體進(jìn)入設(shè)備間從而造成電氣設(shè)備的腐蝕。

2.2換氣率設(shè)計(jì)

一旦確定被污染的房間，設(shè)計(jì)就應(yīng)先確定通風(fēng)方式，然后選擇合適的換氣率，從而計(jì)算出除臭風(fēng)量。此時(shí)換氣率是基于人員操作空間的換氣率，而不是池體渠道空間的換氣率。

換氣率 = 小時(shí)抽氣量/室內(nèi)體積

根據(jù)設(shè)計(jì)類(lèi)似系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)，在沒(méi)有具體的設(shè)計(jì)參數(shù)時(shí)，針對(duì)不同區(qū)域，一般采用表1換氣率。

表1 換氣率設(shè)計(jì)選擇

2.3空間除臭設(shè)計(jì)

某些污染物濃度較重且人員操作較頻繁的區(qū)域，如粗格柵間，進(jìn)水泵站，細(xì)格柵間以及污泥脫水間等，在設(shè)計(jì)時(shí)不僅要考慮設(shè)備以及池體的除臭，而且需要考慮整體空間的除臭。根據(jù)不同區(qū)域臭氣性質(zhì)的不同，以及污染物成分密度的不用，在設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮空間的上部區(qū)域、下部區(qū)域分別收集。如：粗格柵間進(jìn)水泵站的臭氣主要成分以硫化氫為主，相對(duì)于空氣而言硫化氫的密度較重，容易沉在空間的下部。相反，污泥脫水車(chē)間氨氣的釋放量會(huì)較大，相對(duì)于空氣而言氨氣的密度較輕，容易浮在空間的上部。因此在設(shè)計(jì)時(shí)需充分考慮臭氣成分造成的影響因素。設(shè)計(jì)中通常按上部收集氣量占1/3， 下部占2/3。
 

圖3 空間除臭分區(qū)域收集示意

2.4微污染氣體的轉(zhuǎn)移

有些微污染的空間污染物含量很低，在設(shè)計(jì)時(shí)，在滿足人員衛(wèi)生條件前提下，可以考慮將這部分微污染的氣體轉(zhuǎn)移至重污染的房間用作新風(fēng)然后再?gòu)闹匚廴镜目臻g里進(jìn)入臭氣收集系統(tǒng)，或者也可以將部分微污染的氣體轉(zhuǎn)移至工藝鼓風(fēng)機(jī)房用作工藝空氣，但前提條件是鼓風(fēng)機(jī)的材質(zhì)能夠接受污染物濃度。這種轉(zhuǎn)移微污染氣體的方案主要是為了降低除臭總風(fēng)量，從而降低投資成本和運(yùn)行成本。

在槐房項(xiàng)目中，經(jīng)嚴(yán)格的工藝計(jì)算，將初沉池空間的氣體轉(zhuǎn)移到工藝曝氣機(jī)房，作為工藝曝氣的一部分，減少了大量的除臭投資及運(yùn)行費(fèi)用。

2.5收集管路冷凝水的排放

從設(shè)備或池體收集的臭氣為濕度接近飽和的氣體，臭氣在管道中由于溫度變化會(huì)產(chǎn)生大量的冷凝水，冷凝水的聚集會(huì)腐蝕管道，也會(huì)從管路接口處滲漏出來(lái)，嚴(yán)重時(shí)產(chǎn)生“雨滴”，既腐蝕設(shè)備也影響美觀。因此設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮管路安裝的坡度，同時(shí)在合理的位置設(shè)置冷凝水排放點(diǎn)，及時(shí)將管路中產(chǎn)生的冷凝水排放。

圖4 冷凝水收集排放示意

3收集系統(tǒng)核心設(shè)備

根據(jù)污染物濃度的不同，臭氣收集管路的材質(zhì)有不同的選擇，污染物濃度較重且濕度較大的區(qū)域如進(jìn)水泵站粗格柵間、細(xì)格柵間以及污泥處理車(chē)間可以用玻璃鋼管道收集臭氣。污染物濃度較輕的區(qū)域如初沉池、生物池等區(qū)域可以采用鋁制風(fēng)管收集臭氣。風(fēng)道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)需要符合相關(guān)中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)。

玻璃鋼管道：除臭用風(fēng)管采用有機(jī)玻璃鋼（FRP）材質(zhì)，即以熱固性樹(shù)脂為基體的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料FRP。玻璃鋼管道內(nèi)襯采用乙烯基類(lèi)材質(zhì)，結(jié)構(gòu)層采用對(duì)苯或間苯類(lèi)材質(zhì)。風(fēng)管材質(zhì)的阻燃等級(jí)達(dá)到GB50243標(biāo)準(zhǔn)中的B1級(jí)。

鋁制風(fēng)管：鋁含量高于99.5%的純鋁材質(zhì)具有一定的耐腐蝕性，且相比玻璃鋼風(fēng)管要輕很多，因此在污染物濃度輕的區(qū)域用純鋁風(fēng)管更加經(jīng)濟(jì)，并且易于安裝。

4北京槐房地埋式污水處理廠-案例分析

4.1項(xiàng)目概況

槐房污水處理廠位于北京市南環(huán)鐵路以南、占地約31公頃。水區(qū)均建設(shè)在地下，污泥處理及藥品儲(chǔ)存建設(shè)在地上，地下建設(shè)規(guī)模為60萬(wàn)噸/日，采用MBR工藝。該工程是北京市第一座全地下再生水廠，建成后的槐房再生水廠在全年滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，可將2億立方米的污水轉(zhuǎn)化為可利用的再生水。水廠水處理線的工藝方案和流程如圖所示，本文以下章節(jié)集中介紹該廠地下廠區(qū)水處理線部分的除臭通風(fēng)收集系統(tǒng)方案和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。

圖5 槐房回用水廠工藝流程

4.2除臭通風(fēng)收集系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

該再生水廠水線部分根據(jù)不同的構(gòu)筑物配備5套獨(dú)立的除臭及通風(fēng)系統(tǒng)。每個(gè)構(gòu)筑物的臭氣風(fēng)量設(shè)計(jì)如下所述，全場(chǎng)總的除臭風(fēng)量為893,000立方米/小時(shí).

圖6 槐房再生水廠總平面圖

圖7 建設(shè)完成后廠區(qū)照片

4.2.1進(jìn)水泵站粗格柵間

進(jìn)水泵房及粗格柵間的除臭量由兩部分組成，一部分來(lái)自進(jìn)水渠和格柵渠道上部空間（蓋板以下）的臭氣，一部分來(lái)自房間內(nèi)的臭氣。房間內(nèi)的換氣率為6次/小時(shí)。渠道內(nèi)蓋板以下產(chǎn)生的臭氣先經(jīng)過(guò)生物除臭處理，然后和房間內(nèi)的臭氣混合再進(jìn)入化學(xué)除臭單元，最終由煙囪排放至大氣。所有渣斗渣箱及抓爪格柵處都加裝封閉罩處理。進(jìn)水泵站粗格柵間總除臭風(fēng)量為83,327立方米/小時(shí).設(shè)計(jì)流程見(jiàn)圖8。

圖8 進(jìn)水泵房及粗格柵間除臭流程

為防止管網(wǎng)可燃?xì)怏w對(duì)水廠造成危害，進(jìn)水泵房外設(shè)有防爆排風(fēng)機(jī)一臺(tái)，當(dāng)進(jìn)水渠道甲烷濃度達(dá)到爆炸下限值的25%時(shí)啟動(dòng)。防爆風(fēng)機(jī)的流量為進(jìn)水渠上部空間的12倍換氣率。

粗格柵房間新風(fēng)采用新風(fēng)機(jī)組送風(fēng)，機(jī)組熱水接廠區(qū)水源熱泵，滿足新風(fēng)質(zhì)量及冬季采暖要求，并采取防凍措施。

圖9 粗格柵間

4.2.2細(xì)格柵間

細(xì)格柵間的除臭量由兩部分組成，一部分來(lái)自渠道上部空間（蓋板以下）的臭氣，一部分來(lái)自房間內(nèi)的臭氣。根據(jù)各個(gè)區(qū)域換氣率的不同，產(chǎn)生的臭氣量以及新風(fēng)量如下圖�？紤]房間內(nèi)臭氣濃度較低，可以將此部分空氣轉(zhuǎn)移至鼓風(fēng)機(jī)房，用于工藝空氣。轉(zhuǎn)移部分風(fēng)量相對(duì)于房間的換氣率為2.5倍。轉(zhuǎn)移+除臭風(fēng)量合計(jì)轉(zhuǎn)移部分風(fēng)量相對(duì)于房間的換氣率為4倍。

 

細(xì)格柵間渠道內(nèi)的臭氣(61,150立方米/小時(shí))全部進(jìn)入化學(xué)除臭單元。房間內(nèi)的氣體由風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)移至鼓風(fēng)機(jī)房�；瘜W(xué)除臭單元同時(shí)接受初沉池產(chǎn)生的9,600立方米/小時(shí)的臭氣,化學(xué)除臭單元的總處理能力為70,750立方米/小時(shí)。

圖10 細(xì)格柵及除油沉砂間除臭流程

圖11 細(xì)格柵和沉砂除油池間

圖12 砂水分離器封閉罩

4.2.3初沉池及膜格柵間

初沉池及膜格柵間的臭氣量由兩部分組成，初沉池的臭氣轉(zhuǎn)移至鼓風(fēng)機(jī)房，膜格柵產(chǎn)生的臭氣和細(xì)格柵及除油沉砂池產(chǎn)生的臭氣匯合在一起以后進(jìn)行化學(xué)除臭處理。

圖13 膜格柵間

4.2.4生物池及膜池

MBR生化反應(yīng)池產(chǎn)生的臭氣將配備16套生物除臭濾池來(lái)處理，總的臭氣量為370,324立方米/小時(shí), 包括工藝風(fēng)量270,000立方米/小時(shí)（生物池曝氣）。MBR膜池產(chǎn)生的臭氣將配備24套生物除臭濾池來(lái)處理，總的臭氣量為367,968立方米/小時(shí) （膜池曝氣）。

圖14 生物池及膜池間

4.2.5全場(chǎng)通風(fēng)設(shè)計(jì)原則

槐房再生水廠建設(shè)于地下，散熱、散濕及臭氣的工業(yè)廠房、及廠區(qū)面積、空間較大，因此采用機(jī)械送風(fēng)、機(jī)械排風(fēng)的全面通風(fēng)方式。

所有容易散發(fā)臭氣的管道、水面、設(shè)備均進(jìn)行封閉，設(shè)抽氣點(diǎn)排氣，形成負(fù)壓狀態(tài)，防止臭氣外逸。

各工藝單元房間輸送新風(fēng)，風(fēng)量與臭氣量平衡。

新風(fēng)為直流送風(fēng)，取自地面風(fēng)井，經(jīng)9臺(tái)新風(fēng)機(jī)組首先進(jìn)入地下通道。按照清潔區(qū)域的空氣向污染區(qū) 域轉(zhuǎn)移的原則，通道新風(fēng)進(jìn)入各個(gè)工藝單元建筑空間，如通道空氣向膜格柵間、初沉池間、生物池、膜池轉(zhuǎn)移。對(duì)于較大空間室內(nèi)采暖的設(shè)置，水廠采用長(zhǎng)射程暖風(fēng)機(jī)循環(huán)室內(nèi)空氣，熱源為水源熱泵。

本文詳細(xì)內(nèi)容參見(jiàn)2018年8月《中國(guó)給水排水》第16期《北京槐房地埋式污水廠除臭通風(fēng)一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》 作者：周立1，李橋龍1，陳曉華1，王海波2，趙珊3 ， 1.威立雅水務(wù)工程<北京>有限公司；2.北京市市政工程設(shè)計(jì)研究總院有限公司；3.北京城市排水集團(tuán)有限公司