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                  污泥濃縮池除臭工程的設計與實施-項目案例-污水池加蓋-反吊膜|膜加蓋-除臭加蓋-膜結構公司-上海華喜膜結構工程有限公司
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                  污泥濃縮池除臭工程的設計與實施

                  發布時間:2021年11月23日 點擊數:18

                  1 工程概況

                  深圳市濱河污水處理廠規模為30×104m3/d, 分三期建成, 其中三期工程設計能力為25×104m3/d, 處理工藝為AB法。B段采用T型氧化溝, 污泥經過前濃縮池、后濃縮池、勻質池后進入脫水機房。污泥在前、后兩座濃縮池內厭氧發酵, 周邊區域硫化氫濃度長期高于14 mg/m3, 屬高濃度臭氣源。對濃縮池進行除臭改造, 將有效解決臭氣污染問題, 極大改善周邊環境。

                  污泥濃縮池除臭的總體思路是封閉池體以限制臭氣外逸擴散, 并收集臭氣進行連續集中處理, 最終達標排放。

                  除臭工藝流程見圖1。

                  圖1 除臭工藝流程Fig.1 Flow chart of deodorization

                  圖1 除臭工藝流程Fig.1 Flow chart of deodorization  下載原圖


                  2 臭氣封閉系統

                  2.1 封閉方案論證

                  前、后兩座污泥濃縮池的直徑均為20 m, 在如此大跨度且裝有周邊傳動刮泥機的圓形池體上加蓋封閉, 國內污水廠的成熟經驗并不多。如何在保證封閉效果的同時兼顧設備維修和投資成本, 是該除臭工程的重點和難點。傳統的碳鋼或不銹鋼骨架與PC板或玻璃鋼板的組合在空間適應性、經濟性、美觀性等方面存在不足, 難以達到理想效果。近幾年興起的膜結構具有強度高、質量輕、耐腐蝕、造型美觀、施工簡便等優點, 廣泛應用于建筑、景觀、商業等領域, 移植到環保行業將有助于解決一系列的難題。

                  膜結構是由高強薄膜材料 (PVDF、PTFE或ET-FE等) 及加強構件 (鋼架、鋼柱或鋼索等) 通過一定方式使其內部產生一定的預張應力以形成某種空間形狀, 作為覆蓋結構, 并能承受一定的外荷載作用的一種空間結構形式。膜結構分為骨架式、張拉式和充氣式三種形式, 在環境工程中應用較多的是骨架式膜結構。針對污泥濃縮池的封閉, 骨架式膜結構可設計成固定式高蓋和隨動式低蓋兩種方式。固定式高蓋是鋼結構將膜反吊, 整個池體和設備籠罩其中, 而鋼結構外露隔離。隨動式低蓋則只封閉池體, 設備外露, 且密封罩隨刮泥機一起運轉。兩種加蓋方案的優缺點對比見表1。

                      下載原表

                  表1 加蓋方案的對比Tab.1 Comparison of capping plans

                  經過測算, 低蓋的容積僅為高蓋的1/2, 而且日常操作時人員無需進入封閉空間, 換氣次數也比高蓋少, 因此低蓋的除臭氣量約為高蓋的40%, 工程造價可節約40%~50%, 經濟效益非常顯著。此外, 低蓋更有利于人員的作業安全和設備的使用壽命, 是污泥濃縮池封閉的首選方案。

                  2.2 膜結構設計與施工

                  目前膜結構普遍采用專門的商業軟件輔助設計。每個濃縮池的膜面由25個均勻布置的拱形支架支撐 (如圖2所示) , 支架主材為50 mm×50 mm×2 mm不銹鋼方通。拱形支架一端固定在刮泥機中心平臺上, 另一端固定在沿池體圓周方向的隨轉支架上。隨轉支架與刮泥機的驅動機構連接在一起, 采用160 mm×50 mm×2 mm不銹鋼方通制作, 由6英寸 (1英寸=2.54 cm) 聚氨酯輪支撐。完整的鋼結構如圖3所示, 可以看到, 刮泥機的走道和中心平臺并不受影響, 方便巡檢和維修。

                  圖2 單榀拱形支架示意Fig.2 Single arched support diagram

                  圖2 單榀拱形支架示意Fig.2 Single arched support diagram  下載原圖


                  圖3 鋼結構施工Fig.3 Steel structure construction

                  圖3 鋼結構施工Fig.3 Steel structure construction  下載原圖


                  隨動式低蓋膜結構的設計關鍵點是力學平衡。膜結構保持穩定的兩個要素是負高斯曲面 (互反曲面) 和預張力, 使得薄膜在任何荷載作用下均受拉, 防止薄膜的任何部分或者任何構件松動, 亦即預張力所產生的拉力應足以抵消薄膜在任何荷載作用下可能產生的壓力。污泥濃縮池的膜曲面和預張力示意如圖4所示。

                  圖4 膜曲面和預張力示意Fig.4 Diagram of membrane curved surface and pretension

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                  任何復雜曲面的膜面都是由簡單曲面組合而成的, 以便于膜的加工制作及安裝修補。大覆蓋面積的膜結構應進行適當的分區, 以減小單片膜面的面積。本工程采用德國賽德樂PVDF膜材, 每座池體總用膜面積約400 m2。膜面分片加工出廠后, 現場施加預張力并熱熔焊接, 邊緣用螺栓固定在鋼結構上。為滿足檢修需要, 在靠近刮泥機的一側開門。膜結構施工效果如圖5所示。

                  圖5 膜結構施工Fig.5 Membrane structure construction

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                  刮泥機自重為18 t, 驅動功率為2.2 k W, 膜結構施工完畢后, 總重增加約2.5 t。考慮行走阻力和刮泥阻力, 驅動功率滿足系統總荷載, 刮泥機運轉速度維持在1.9 m/min。

                  3 臭氣收集輸送系統

                  污泥濃縮池封閉后, 需將其內部的臭氣抽送至除臭裝置處理, 只要保證封閉空間為微負壓狀態, 臭氣則不會泄漏。兩座濃縮池各設6個吸風口, 呈對稱分布, 所有吸風口經DN400支管匯入DN600干管, 由離心風機將臭氣抽吸輸送至除臭裝置, 系統布置如圖6所示。風管和風機均采用耐腐蝕的玻璃鋼材質。

                  圖6 臭氣收集輸送系統平面布置Fig.6 Odor collection and transport system layout

                  圖6 臭氣收集輸送系統平面布置Fig.6 Odor collection and transport system layout  下載原圖


                  風機的選型視封閉容積、換氣次數而定, 計算依據見表2。

                      下載原表

                  表2 風機選型計算Tab.2 Blower selection calculation

                  兩座濃縮池收集的總氣量為11 390 m3/h, 考慮10%左右的風損, 單臺風機的處理能力確定為12 700 m3/h, 現場安裝兩臺風機, 一用一備。

                  4 臭氣處理系統

                  目前污水處理廠采用的除臭方法包括物理法、化學法、生物法三大類, 生物法以運行穩定、經濟高效、二次污染少的優點成為主流。生物法分為土壤法、生物濾池法和生物滴濾法, 雖然都是微生物降解原理, 但構造、載體等存在明顯差別。土壤法是利用土壤吸附、降解臭氣, 配套設備簡單, 無需添加藥劑, 但土壤風阻大, 容易板結, 已很少采用。生物濾池法是利用樹皮、木屑等天然多孔物質接種微生物, 需要定期更換載體, 且占地面積較大。生物滴濾法則是利用陶粒、竹炭等惰性填料表面覆蓋生物膜, 并循環噴淋營養物質 (氮、磷、鉀等) 。由于生物滴濾法的占地面積較小, 反應條件易于控制, 對高濃度臭氣的去除率較高, 因此為本工程所采用。

                  生物滴濾法的主要反應器為生物滴濾塔, 塔體采用模塊化設計, 由鋁合金框架和玻璃鋼板材拼裝而成, 占地面積約40 m2, 結構如圖7所示。塔體內部分成四個區域, 上層為霧化噴淋區, 中間為填料過濾區和支撐區, 底層為配氣和排水區。臭氣被濕潤后通過填料區被微生物降解, 從而達到去除污染物的目的。

                  圖7 生物滴濾塔Fig.7 Biotrickling filter

                  圖7 生物滴濾塔Fig.7 Biotrickling filter  下載原圖


                  完整的臭氣處理系統如圖8所示, 水泵為滴濾塔提供噴淋水和營養液, 而營養液由計量泵直接投入出水總管, 可節省一套專門的稀釋水泵和噴淋器。為了實現對風機、水泵等設備的啟停切換和狀態監測, 以及噴淋周期的調整與設定, 配置一面成套電控柜, 采用PLC控制整個除臭系統的運行, 控制模式包括手動、自動、遠程三種。

                  圖8 臭氣處理系統Fig.8 Odor processing system

                  圖8 臭氣處理系統Fig.8 Odor processing system  下載原圖


                  5 除臭系統運行效果與成本分析

                  除臭系統按照《城鎮污水處理廠污染物排放標準》 (GB 18918—2002) 的一級標準設計, 主要污染物———硫化氫的排放濃度不應超過0.03 mg/m3 (約20 ppb) 。除臭系統建成后, 按每天4次、連續7天的頻率對硫化氫濃度進行了檢測, 進氣濃度由安裝在進風管上的在線硫化氫儀讀取, 出氣濃度在距離排放口5 m邊緣處測定, 結果見圖9。

                  圖9 硫化氫濃度檢測結果Fig.9 H2S concentration test results

                  圖9 硫化氫濃度檢測結果Fig.9 H2S concentration test results  下載原圖


                  從檢測結果來看, 硫化氫的進氣濃度約11~15mg/m3, 出氣濃度為0.004~0.016 mg/m3, 去除率相當高, 說明除臭系統的設計和施工是成功的。

                  除臭系統的運行成本主要是電費和藥費 (系統用水為廠內中水, 水費忽略不計) 。系統總裝機容量約20 k W, 風機每天24 h連續運行 (變頻) , 水泵和計量泵間歇運行, 實際電耗約250 k W·h/d, 按工業電價為0.76元/ (k W·h) 計算, 每年電費約7萬元。投加氮、磷、鉀等藥劑的費用約5 000元/a, 則除臭系統的總運行成本約7.5萬元/a。

                  6 結論

                  (1) 隨動式低蓋膜結構很好地適應了污泥濃縮池的封閉特點, 最大限度地減小了密閉空間的體積, 減少了除臭風量, 兼顧了人員巡檢和設備維護, 降低了除臭系統的投資和運行成本, 值得推廣。

                  (2) 換氣次數采用8.5次/h, 比一般不進人空間的經驗值要大, 雖然一定程度上增加了除臭氣量, 但是適當提升系統的處理能力有助于應對臭氣濃度的波動, 抵抗負荷沖擊, 保證除臭效果。

                  (3) 生物滴濾法技術成熟, 運行費用較低, 維護管理簡單, 對硫化氫的去除率很高, 且處理過程不產生二次污染, 是城市污水處理廠除臭的優選方案。

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