編者按：當今歐洲已經有很多關于全地埋污水處理廠除臭通風采暖一體化集成系統(tǒng)的先進技術和成功經驗，分區(qū)域分類型合理地選擇換氣率，合理地設計除臭風量，以降低總體投資成本及運行成本。本文介紹了應用于北京槐房再生水廠的除臭通風采暖一體化集成系統(tǒng)設計的成功經驗，并著重介紹臭氣收集系統(tǒng)的設計經驗。

設計理念：1)對需要除臭的構筑物或區(qū)域進行良好的封閉；2）收集系統(tǒng)設計做到盡可能均勻收集，保證需要除臭的構筑物內部微負壓狀態(tài)，避免臭氣外逸； 3）合理設計除臭風量，以降低總體投資成本及運行成本。

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

1除臭通風系統(tǒng)工程設計難點及分析

1.1系統(tǒng)設計理念概述

地埋式污水處理廠除臭通風一體化集成系統(tǒng)的設計理念為：所有與除臭相關的構筑物及設備必須加蓋封閉，設置臭氣收集點并保證構筑物及設備內部始終為微負壓狀態(tài)以防止臭氣外泄。同時，向工藝車間內引入新鮮空氣，新鮮空氣由于微負壓自然進入除臭構筑物或設備內部，實現(xiàn)構筑物或設備內部的換氣。這種一體化集成系統(tǒng)（見圖1）的設計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)域都需要通過除臭設備最終由煙囪排入大氣環(huán)境，沒有額外的排風設備無組織排放工藝車間內的濁氣，從而降低了臭氣對周圍環(huán)境影響的風險。在此設計前提下，需要除臭的區(qū)域總新風量（加上工藝空氣）應等于總除臭風量。采用此通風方式，操作空間全部為新風，充分保證操作空間的衛(wèi)生條件。

圖1除臭通風系統(tǒng)示意圖

1.2系統(tǒng)設計難點及收集系統(tǒng)的重要性

在傳統(tǒng)的除臭通風設計中，除臭系統(tǒng)和通風系統(tǒng)是分別獨立的兩套系統(tǒng)，需要除臭的構筑物或設備設除臭點，收集臭氣并輸送至除臭設備。同時在工藝車間內設置送排風系統(tǒng)，給車間進行換氣。在之前一些傳統(tǒng)的地埋水廠除臭設計中，為了車間內的美觀，設計者有時會將除臭收集風管放置在除臭構筑物蓋板以下，且每個吸風口并未設置調節(jié)風閥。根據(jù)實際運行結果我們可以得知傳統(tǒng)設計方案的缺陷主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

A.吸風口未設置調節(jié)風閥，使得在同一趟除臭管路中，由于壓損的不同，臭氣收集存在嚴重不均勻的情況，距離風機近的區(qū)域由于局部壓力損失較小，實際臭氣收集量很大，遠遠超過設計值；反之，距離風機比較遠的區(qū)域由于局部壓力損失較大，實際臭氣收集量遠遠達不到設計值。

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

C.由于臭氣收集不均勻導致臭氣外逸到車間內，使得感官上明顯感覺某些區(qū)域臭味明顯，從而會誤導設計者在設計中無謂地通過加大通風換氣次數(shù)來達到要求，造成不必要的成本和能源的浪費。

D.由于臭氣收集不均勻導致臭氣外逸到車間內，同時車間的通風系統(tǒng)不斷向廠區(qū)外界排風，這樣也會增加臭氣外逸到地上廠區(qū)空間的風險，產生不良影響。

E.在較冷地區(qū)的冬季，由于臭氣收集不均勻導致的局部正壓狀態(tài)，使得水體中溫度較高且濕度極大的臭氣外逸到車間，立即產生冷凝，增大了腐蝕設備的風險。

因此，地埋式污水處理廠中除臭通風設計中的難點就在于臭氣收集系統(tǒng)的設計。新穎的一體化集成系統(tǒng)中臭氣收集系統(tǒng)設計的關鍵點主要體現(xiàn)在1) 對需要除臭的構筑物或區(qū)域進行良好的封閉；2）收集系統(tǒng)設計做到盡可能均勻收集，保證需要除臭的構筑物內部微負壓狀態(tài)，避免臭氣外逸； 3）合理設計除臭風量，以降低總體投資成本及運行成本。設備密閉以及空間除臭案例見圖2。

圖2 設備密閉以及空間除臭案例圖

2收集系統(tǒng)設計經驗

2.1除臭系統(tǒng)設計原則

水廠的除臭設計中，臭氣收集的原則不應該是換氣量越大越好，而應該主要保證產生臭氣的設備以及池體處于微負壓狀態(tài)而不使臭氣外逸，同時考慮人員工作區(qū)域要設計合理的換氣率，使得運行維護人員在安全健康的環(huán)境中操作。與池體相反的是，若電氣設備間位于地埋水廠池體附近，那在設計通風時，應保證電氣設備間必須處于微正壓的狀態(tài)，以防止周圍污染氣體進入設備間從而造成電氣設備的腐蝕。

2.2換氣率設計

一旦確定被污染的房間，設計就應先確定通風方式，然后選擇合適的換氣率，從而計算出除臭風量。此時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 = 小時抽氣量/室內體積

根據(jù)設計類似系統(tǒng)的經驗，在沒有具體的設計參數(shù)時，針對不同區(qū)域，一般采用表1換氣率。

表1 換氣率設計選擇

2.3空間除臭設計

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，進水泵站，細格柵間以及污泥脫水間等，在設計時不僅要考慮設備以及池體的除臭，而且需要考慮整體空間的除臭。根據(jù)不同區(qū)域臭氣性質的不同，以及污染物成分密度的不用，在設計時需要考慮空間的上部區(qū)域、下部區(qū)域分別收集。如：粗格柵間進水泵站的臭氣主要成分以硫化氫為主，相對于空氣而言硫化氫的密度較重，容易沉在空間的下部。相反，污泥脫水車間氨氣的釋放量會較大，相對于空氣而言氨氣的密度較輕，容易浮在空間的上部。因此在設計時需充分考慮臭氣成分造成的影響因素。設計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微污染氣體的轉移

有些微污染的空間污染物含量很低，在設計時，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移至重污染的房間用作新風然后再從重污染的空間里進入臭氣收集系統(tǒng)，或者也可以將部分微污染的氣體轉移至工藝鼓風機房用作工藝空氣，但前提條件是鼓風機的材質能夠接受污染物濃度。這種轉移微污染氣體的方案主要是為了降低除臭總風量，從而降低投資成本和運行成本。

在槐房項目中，經嚴格的工藝計算，將初沉池空間的氣體轉移到工藝曝氣機房，作為工藝曝氣的一部分，減少了大量的除臭投資及運行費用。

2.5收集管路冷凝水的排放

從設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產生大量的冷凝水，冷凝水的聚集會腐蝕管道，也會從管路接口處滲漏出來，嚴重時產生“雨滴”，既腐蝕設備也影響美觀。因此設計時必須考慮管路安裝的坡度，同時在合理的位置設置冷凝水排放點，及時將管路中產生的冷凝水排放。

圖4 冷凝水收集排放示意

3收集系統(tǒng)核心設備

根據(jù)污染物濃度的不同，臭氣收集管路的材質有不同的選擇，污染物濃度較重且濕度較大的區(qū)域如進水泵站粗格柵間、細格柵間以及污泥處理車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)域可以采用鋁制風管收集臭氣。風道系統(tǒng)的設計、制造、檢驗需要符合相關中國標準。

玻璃鋼管道：除臭用風管采用有機玻璃鋼（FRP）材質，即以熱固性樹脂為基體的纖維增強復合材料FRP。玻璃鋼管道內襯采用乙烯基類材質，結構層采用對苯或間苯類材質。風管材質的阻燃等級達到GB50243標準中的B1級。

鋁制風管：鋁含量高于99.5%的純鋁材質具有一定的耐腐蝕性，且相比玻璃鋼風管要輕很多，因此在污染物濃度輕的區(qū)域用純鋁風管更加經濟，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)均建設在地下，污泥處理及藥品儲存建設在地上，地下建設規(guī)模為60萬噸/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荷運轉的情況下，可將2億立方米的污水轉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收集系統(tǒng)方案和設計經驗。

圖5 槐房回用水廠工藝流程

4.2除臭通風收集系統(tǒng)設計方案

該再生水廠水線部分根據(jù)不同的構筑物配備5套獨立的除臭及通風系統(tǒng)。每個構筑物的臭氣風量設計如下所述，全場總的除臭風量為893,000立方米/小時.

圖6 槐房再生水廠總平面圖

圖7 建設完成后廠區(qū)照片

4.2.1進水泵站粗格柵間

進水泵房及粗格柵間的除臭量由兩部分組成，一部分來自進水渠和格柵渠道上部空間（蓋板以下）的臭氣，一部分來自房間內的臭氣。房間內的換氣率為6次/小時。渠道內蓋板以下產生的臭氣先經過生物除臭處理，然后和房間內的臭氣混合再進入化學除臭單元，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。進水泵站粗格柵間總除臭風量為83,327立方米/小時.設計流程見圖8。

圖8 進水泵房及粗格柵間除臭流程

為防止管網可燃氣體對水廠造成危害，進水泵房外設有防爆排風機一臺，當進水渠道甲烷濃度達到爆炸下限值的25%時啟動。防爆風機的流量為進水渠上部空間的12倍換氣率。

粗格柵房間新風采用新風機組送風，機組熱水接廠區(qū)水源熱泵，滿足新風質量及冬季采暖要求，并采取防凍措施。

圖9 粗格柵間

4.2.2細格柵間

細格柵間的除臭量由兩部分組成，一部分來自渠道上部空間（蓋板以下）的臭氣，一部分來自房間內的臭氣。根據(jù)各個區(qū)域換氣率的不同，產生的臭氣量以及新風量如下圖。考慮房間內臭氣濃度較低，可以將此部分空氣轉移至鼓風機房，用于工藝空氣。轉移部分風量相對于房間的換氣率為2.5倍。轉移+除臭風量合計轉移部分風量相對于房間的換氣率為4倍。

 

細格柵間渠道內的臭氣(61,150立方米/小時)全部進入化學除臭單元。房間內的氣體由風機轉移至鼓風機房�；瘜W除臭單元同時接受初沉池產生的9,600立方米/小時的臭氣,化學除臭單元的總處理能力為70,750立方米/小時。

圖10 細格柵及除油沉砂間除臭流程

圖11 細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，初沉池的臭氣轉移至鼓風機房，膜格柵產生的臭氣和細格柵及除油沉砂池產生的臭氣匯合在一起以后進行化學除臭處理。

圖13 膜格柵間

4.2.4生物池及膜池

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

圖14 生物池及膜池間

4.2.5全場通風設計原則

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

所有容易散發(fā)臭氣的管道、水面、設備均進行封閉，設抽氣點排氣，形成負壓狀態(tài)，防止臭氣外逸。

各工藝單元房間輸送新風，風量與臭氣量平衡。

新風為直流送風，取自地面風井，經9臺新風機組首先進入地下通道。按照清潔區(qū)域的空氣向污染區(qū) 域轉移的原則，通道新風進入各個工藝單元建筑空間，如通道空氣向膜格柵間、初沉池間、生物池、膜池轉移。對于較大空間室內采暖的設置，水廠采用長射程暖風機循環(huán)室內空氣，熱源為水源熱泵。

本文詳細內容參見2018年8月《中國給水排水》第16期《北京槐房地埋式污水廠除臭通風一體化系統(tǒng)設計》 作者：周立1，李橋龍1，陳曉華1，王海波2，趙珊3 ， 1.威立雅水務工程<北京>有限公司；2.北京市市政工程設計研究總院有限公司；3.北京城市排水集團有限公司