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市政污泥干化过程臭气分质收集处理的工程实例

2024-10-30 40 上传者：管理员

摘要：为有效解决市政污泥干化臭气难处理和投资高的问题，采用了分质方式收集处理了南方某市市政污水处理厂内污泥干化系统80000m3/h的臭气。本文介绍了工程背景、工艺流程、核心设备设计、设备运行效果、工程投资和运行成本。运行结果表明，高浓度除臭系统运行风量平均为41439 m3/h，低浓度除臭系统运行风量平均为40922 m3/h，此外，高、低浓度除臭系统排放满足厂界无组织排放标准和有组织排放标准。总建设费用约为1200万元～1500万元，每万方风量（规模）每小时运行成本约为20元～23元左右。该系统整体处理效果良好，并且运行稳定，因此可为其他市政污泥干化除臭系统提供参考。

关键词：
低浓度臭气
分质处理
城市环境治理
市政污泥干化
高浓度臭气
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近年来，国家对环保重视程度不断提升，城市环境治理成为重要课题，市政污水、污泥处理是其中的焦点问题。为满足城市环境治理的需求，市政污泥的处理要求随之不断提高。近年来，为满足污泥含水率的要求，市政污泥处理技术不断发展，污泥干化技术因其有效的脱水能力被越来越多地运用在市政污泥处理项目中。大多数干化工艺采用的加热方式(采用不同能源、不同模式)，利用了污泥中水分蒸发的机理，进一步降低污泥含水率。然而，在干化过程中污泥中的致臭成分也随之挥发到环境中，影响周边的空气质量。污泥干化过程产生的臭气有别于传统机械脱水方式的不同，这对应用了污泥干化技术的市政污泥处理项目的配套除臭系统工程提出了新要求。

目前，实际应用于市政污泥项目臭气处理的工艺一般有化学洗涤、生物处理、光催化氧化、活性炭吸附等。由于市政污泥干化产生的臭气的复杂性，实际除臭系统工程中一般采用组合工艺对臭气进行处理，常见组合有“化学洗涤+生物处理”“化学洗涤+活性炭吸附”“化学洗涤+生物处理+光催化氧化”等[1-2]。

图1 系统示意图

本文以南方某市市政污水处理厂内污泥干化系统(240 t/d，折合80%含水率)产生的80000 m3/h臭气为处理对象，高浓度臭气采用“一级化学洗涤(酸洗)+二级化学洗涤(碱洗+氧化)+生物处理+光催化氧化+活性炭吸附”处理工艺，低浓度臭气采用“一级化学洗涤(酸洗)+二级化学洗涤(碱洗+氧化)+生物处理+光催化氧化”处理工艺，探究分质收集处理臭气的处理效果，以期为其他市政污泥干化项目配套除臭系统工程提供参考。

1、工程概况

1.1工程背景

南方某市市政污水处理厂因所在地水量逐年增加，且出现满负荷运行状态，为应对污水处理缺口，厂区整体进行优化提升。其污泥处理系统需同步进行升级，以满足保证产量前提下进一步降低出泥含水率的要求。为此，该污泥项目临时增设污泥处理系统，该系统采用“机械浓缩+板框压滤+低温干化”工艺，为避免臭气外溢，保障厂区及周边的空气环境质量，需配套相应的除臭系统。

根据整体厂区提升要求，臭气控制目标需达到较高要求，厂界和排气口污染物排放需同时满足《城镇污水处理厂大气污染物排放标准》(DB31/982-2016)、《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级标准和恶臭污染物排放标准(GB14554-93)的要求。

1.2臭气指标

南方某市市政污水处理厂内污泥干化系统80000 m3/h配套除臭系统设计时，参考国内类似污泥处理处置工程经验，污泥处理过程中未处理臭气的部分指标如表1所示。

设计时，根据臭气浓度将污泥车间内臭气划分为高浓度臭气及低浓度臭气，分质收集、处理臭气。本项目中高浓度臭气主要为干化设备、污泥料仓等区域的臭气，低浓度臭气主要为板框设备、进泥泵等区域的臭气。

表1 污泥项目臭气指标经验值

臭气处理后厂界标准和排气口污染物排放标准同时满足《城镇污水处理厂大气污染物排放标准》(DB31/982-2016)、《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级标准和恶臭污染物排放标准(GB14554-93)的要求，主要臭气指标如表2～3所示。

表2 主要厂界标准

表3 排气口标准

1.3检测方法

表4 恶臭污染物与臭气浓度检测方法

2、工艺流程与特点

2.1工艺流程

首先，根据污泥干化工艺特性进行区域划分及封闭；然后，根据不同区域的臭气浓度将臭气分为高、低浓度，将高、低浓度臭气分别收集，进入不同的臭气处理设备。低浓度臭气通过两级化学洗涤(酸洗、氧化碱洗)后，去除大部分硫化氢、氨，再进入生物处理，去除臭气的有机成分及部分硫化氢、氨，最后经光催化氧化对臭气剩余的有机成分进一步处理，达标排放；根据高浓度臭气的特性，为进一步去除高浓度臭气的有机成分，高浓度臭气经两级化学洗涤(酸洗、氧化碱洗)、生物处理及光催化氧化后，进入活性炭吸附塔对臭气的有机成分进行吸附，保障达标排放。工艺流程如图2、图3所示。

图2 低浓度臭气处理工艺流程

图3 高浓度臭气处理工艺流程

2.2工艺特点

2.2.1全流程设计

源头控制：采用密闭性好的污泥处理设备，并根据设备特性针对性设置臭气收集口，减少臭气逸散到大空间；

过程收集：结合设备布置特点，合理分区，减少大区域收集；按同程布置原则，合理布置风管，有效收集臭气；

处理工艺：根据不同区域的臭气特性，针对性设置组合除臭工艺。

2.2.2分区

根据不同的功能分区之间设置物理隔离，设置不同层级的封闭及不同的排风、送风方式。生产区域采用“机械排风+自然进风”方式，在尽量减少规模的同时满足微负压及新风需求。办公区域及参观通道采用“机械送风”方式，满足人员的新风需求。

生产区域根据臭气浓度细分为高、低浓度区域，不同封闭区域设置不同的换气次数，在保证臭气收集效果的情况下，尽量减小臭气收集规模。

2.2.3分质

根据臭气成分与浓度的不同，设置不同的处理系统，实现分质处理的目标，整体上缩短工艺流程。

2.2.4量化管理

车间内部及臭气处理末端设置臭气在线仪表，可以实时了解臭气收集及处理效果，并针对性地调整主风机运行频率或处理工艺，最大限度地实现节能与臭气达标排放的平衡。

3、核心设备设计

(1)风管及封闭。风管车间内为PP材质，车间外为不锈钢材质与玻璃钢材质相结合，风管支架按国家建筑标准设计图集《风管支吊架》(08K132)和《通风管道技术规程》(JGJ 141-2012)进行，采用镀锌碳钢材质。选取风管管径时，按下表选定适宜风速。

表5 风速选取参考

封闭采用铝合金方通+钢化玻璃模形式，采用膨胀螺栓和橡胶垫结合的方式，减少封闭与土建结构的缝隙。各区域设计换气次数详见表6所示。

表6 换气次数设计值

(2)处理系统。2套，分为高浓度臭气处理系统、低浓度臭气处理系统，每套臭气处理系统设计处理风量为40000 m3/h。系统内主要设备清单，详见表7所示。

表7 主要设备清单

上述设备具体情况如下：

(1)风机。4套，采用变频电机，材质为玻璃钢，风量为40000 m3/h，风压为4500 Pa，设置隔音箱及减震基座。

(2)酸洗塔。2套，采用玻璃钢材质，具备防腐性能，设计处理风量为40000 m3/h。塔内设置PP多面空心球作为填料，每套配套1个循环水箱、2套循环水泵。仪表配备压力表、p H计、液位计。设置检修口、观察口、爬梯、顶部防护栏。

(3)碱洗氧化塔。2套，采用玻璃钢材质，具备防腐性能，设计处理风量为40000 m3/h。塔内设置PP多面空心球作为填料，每套配套1个循环水箱、2套循环水泵。仪表配备压力表、p H计、液位计。设置检修口、观察口、爬梯、顶部防护栏。

(4)生物处理塔。2套，整体骨架采用碳钢方管，内部骨架采用玻璃钢五油三布方防腐，外板采用玻璃钢材质，具有防腐性能，设计处理风量为40000 m3/h。塔内设置火山岩+竹炭组合式填料，每套配备2个循环水箱、4套循环水泵。仪表配备压力表、液位计。设置检修口、观察口、爬梯、顶部防护栏。

(5)光催化氧化设备。2套，壳体采用不锈钢SUS304，设计处理风量为40000 m3/h，内部分组配置多支UV紫外灯(分为4组)，催化剂采用二氧化钛镍网形式前端设置除雾过滤器。

(6)活性炭吸附设备。1套，壳体采用不锈钢SUS304，设计处理风量为40000 m3/h，内部填充活性炭，装填方式采用上装料、下卸料。设置检修口、观察口、爬梯、顶部防护栏。

4、实际运行效果

本项目于2021年11月底完工验收，连续运行至今，在风机运行频率为45 Hz情况下，高、低浓度除臭系统运行风量高于36000 m3/h，均满足设计要求；运行期间，有组织排放达到恶臭污染物排放标准(GB14554-93)标准，厂界达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级标准，检测数据详见表8、9、10。

表8 高浓度有组织排放检测数据(排放筒处取样)

表9 低浓度有组织排放检测数据(排放筒处取样)

表1 0 无组织排放检测数据(厂界取样)

由此可见，该工艺对市政污泥干化项目臭气处理效果非常显著。

5、工程投资及成本分析

5.1建设成本

本除臭系统设计规模为80000 m3/h，其建设成本组成主要为风管、封闭及处理系统等。总建设费用约为1200万元～1500万元，每万方风量除臭系统投资约为150万元～188万元，可见分质收集处理的臭气处理系统建设成本较低。

5.2运行成本

本除臭系统设计规模为80000 m3/h，每万方风量(规模)每小时运行成本约为20元～23元(以折合80%含水率吨泥成本计，运行成本约为16元/吨～18.4元/吨)，主要包括电费、水费、药剂费、人工费等。本工艺处理效果同时满足《城镇污水处理厂大气污染物排放标准》(DB31/982-2016)、《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级标准和恶臭污染物排放标准(GB14554-93)的要求，可见分质收集处理的臭气处理系统运行成本较低。

6、结论

针对市政污泥干化臭气，采用分质收集处理的方式，能以较低的建设成本、较低的运行成本实现干化臭气处理达标的目标。以本项目为例，高浓度除臭系统运行风量平均为41439 m3/h，低浓度除臭系统运行风量平均为40922 m3/h，满足设计要求。此外，臭气经高、低浓度除臭系统处理后稳定达到《城镇污水处理厂大气污染物排放标准》(DB31/982-2016)、《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级标准和恶臭污染物排放标准(GB14554-93)一级标准和恶臭污染物排放标准(GB14554-93)的要求。

参考文献:

[1]沈东平,方卫,张甜甜.城市污水厂除臭技术的应用综述[J].微生物学通报,2009,36(06):887-891.

[2]吕瑞滨,沈怡雯,汪喜生,等.组合式除臭系统在污水除臭提标改造工程中的应用[J].城市建设理论研究(电子版),2020(14):95-96.

文章来源:曾喜莉,童国斌,王钊.市政污泥干化过程臭气分质收集处理的工程实例[J].广东化工,2024,51(20):141-143+130.