高安屯衛(wèi)生填埋場(chǎng)剛性調(diào)節(jié)池除臭新工藝的應(yīng)用

王志茹，彭旭陽(yáng)，任麗梅

（北京市朝陽(yáng)區(qū)高安屯衛(wèi)生填埋場(chǎng)，北京 100024）

1 北京市朝陽(yáng)區(qū)高安屯衛(wèi)生填埋場(chǎng)調(diào)節(jié)池及除臭設(shè)備現(xiàn)狀

高安屯衛(wèi)生填埋場(chǎng)設(shè)計(jì)日填埋垃圾1 000 t，2011年2月1日起實(shí)現(xiàn)原生垃圾零填埋，在一定程度上減小了填埋區(qū)異味控制的難度。滲瀝液處理采用生化系統(tǒng)+超濾+納濾+反滲透工藝，設(shè)計(jì)日處理能力550 t。2002年建場(chǎng)時(shí)建設(shè)2座地下剛性密封式調(diào)節(jié)池（58 m×23 m×5 m），日常水位在3.5～5 m。2個(gè)調(diào)節(jié)池分別埋設(shè)氣體收集管見圖1（a），每池2個(gè)抽氣孔匯集與1條抽氣主管道。此外每個(gè)調(diào)節(jié)池池頂設(shè)置1個(gè)滲瀝液進(jìn)液口、1個(gè)滲瀝液處理車間取液口、2個(gè)人孔和4個(gè)通風(fēng)孔見圖1（b）。高安屯地區(qū)位于北京市朝陽(yáng)區(qū)東部，與通州區(qū)相鄰，是北京泄洪區(qū)域，為防范調(diào)節(jié)池滲瀝液外溢污染，2006年，高安屯填埋場(chǎng)在調(diào)節(jié)池上開孔全部建設(shè)距地平面1 m高的防污墻。

原有調(diào)節(jié)池除臭設(shè)備位于調(diào)節(jié)池南側(cè)見圖1（a），除臭設(shè)備的除臭工藝為光解臭氧除臭—風(fēng)機(jī)—二氧化氯噴霧除臭—排放。該套除臭設(shè)備處理后不能達(dá)到完全無(wú)味，除臭過程中排放的臭氧、二氧化氯等氣體本身具有刺激性氣味，且藥劑用量和能耗較高。另外，因原有調(diào)節(jié)池除臭設(shè)備不能滿足除臭要求，在調(diào)節(jié)池上還設(shè)置高桿噴霧除臭設(shè)備，采用高桿上安裝噴嘴噴灑除臭劑的方式配合除臭。隨著高安屯衛(wèi)生填埋場(chǎng)填埋堆體全密閉作業(yè)的實(shí)施，調(diào)節(jié)池除臭成為全場(chǎng)除臭重點(diǎn)工作之一，因考慮冬季氣溫低，高安屯填埋場(chǎng)2個(gè)相對(duì)體積較大的剛性調(diào)節(jié)池不適宜采用生物除臭塔、生物濾池等除臭方式，而建設(shè)柔性浮蓋膜除臭系統(tǒng)則需要進(jìn)行較大的工程改造，且不利于日后進(jìn)液泵檢修、調(diào)節(jié)池清淤等工作的開展，因此必須探索新的高效、節(jié)能除臭工藝。

2 高安屯衛(wèi)生填埋場(chǎng)調(diào)節(jié)池除臭新工藝

新工藝的主要原理為在增加調(diào)節(jié)池相對(duì)密閉性的同時(shí)，利用羅茨風(fēng)機(jī)（填埋場(chǎng)已具備）將調(diào)節(jié)池內(nèi)部的空氣（臭氣）抽出，鋪設(shè)管道輸送至小火炬火炬頭作為助燃空氣，利用火焰的高溫將調(diào)節(jié)池內(nèi)部空氣中的硫化氫等大多數(shù)異味氣體燃燒，以達(dá)到除臭目的，同時(shí)能夠保證調(diào)節(jié)池內(nèi)部呈負(fù)壓狀態(tài)，防止在各個(gè)通風(fēng)口等處散發(fā)臭氣。

2.1 小火炬火炬頭改造

高安屯衛(wèi)生填埋區(qū)周邊設(shè)置8座小火炬系統(tǒng)用于燃燒處理填埋區(qū)收集的填埋氣體，主要處理填埋區(qū)覆蓋膜下匯集氣，每座小火炬配置羅茨風(fēng)機(jī)最大抽氣量700 m3/h。小火炬系統(tǒng)包括集氣部分、氣液分離部分、引風(fēng)部分、火炬頭燃燒部分、配電部分。選擇距離調(diào)節(jié)池最近的小火炬進(jìn)行改造，距離調(diào)節(jié)池約50 m。

膜下氣甲烷濃度按體積比在50%左右，正常情況下與填埋氣體成分一致。調(diào)節(jié)池抽取臭氣中氧氣含量經(jīng)檢測(cè)與大氣接近，為20%。經(jīng)測(cè)算空氣與填埋氣體比例在5∶1可以使填埋氣體充分燃燒。小火炬風(fēng)機(jī)配備變頻器，可根據(jù)實(shí)際情況控制填埋氣抽氣量，火炬頭為外火焰燃燒方式，氧氣供給量不足部分由火焰在空氣中燃燒時(shí)補(bǔ)足。原小火炬系統(tǒng)火炬頭為4個(gè)直徑100 mm的自然空氣進(jìn)氣口，設(shè)計(jì)進(jìn)氣量為500 m3/h，將小火炬進(jìn)氣口改成封閉空間與調(diào)節(jié)池臭氣引入管路對(duì)接，封閉空間與火炬頭的擋板上均勻布設(shè)直徑2 cm的小孔，設(shè)計(jì)進(jìn)氣量為750 m3/h，以保證調(diào)節(jié)池臭氣均勻進(jìn)入火炬頭作為助燃空氣，維持填埋氣體穩(wěn)定燃燒的同時(shí)使臭氣分子與火焰充分接觸。圖2為小火炬系統(tǒng)改造前后的小火炬火炬頭。

2.2 調(diào)節(jié)池引風(fēng)系統(tǒng)

調(diào)節(jié)池引風(fēng)系統(tǒng)包括羅茨風(fēng)機(jī)、引風(fēng)管路、備用風(fēng)機(jī)等。調(diào)節(jié)池引風(fēng)機(jī)采用15 kW羅茨風(fēng)機(jī)（700 m3/h，風(fēng)壓39.2 kPa，原小火炬風(fēng)機(jī)），并配備變頻器，使引風(fēng)量可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況可調(diào)可控。風(fēng)機(jī)前端使用直徑315 mm變160 mm高密度聚乙烯管與調(diào)節(jié)池風(fēng)道對(duì)接，風(fēng)機(jī)后端使用直徑160 mm變110 mm高密度聚乙烯管與小火炬火炬頭對(duì)接。

2.3 調(diào)節(jié)池密封性

改造前考慮泄壓，調(diào)節(jié)池與外界連通總截面較大，由于風(fēng)機(jī)風(fēng)壓較小，池內(nèi)部液面湍動(dòng)和產(chǎn)氣等原因，不能在調(diào)節(jié)池內(nèi)部形成全部負(fù)壓，產(chǎn)生臭氣外溢，污染環(huán)境。改造考慮調(diào)節(jié)池體積相對(duì)較大，并且只運(yùn)行1臺(tái)引風(fēng)機(jī)，為避免臭氣外溢，必須減少調(diào)節(jié)池與外界連通的截面面積，同時(shí)出于防爆安全考慮，必須保留泄壓裝置。

如圖1（b）所示，影響調(diào)節(jié)池密封性的主要因素有滲瀝液進(jìn)液口、取液口、通風(fēng)口和入孔。首先對(duì)滲瀝液進(jìn)液口和取液口采用鋼板密封，再用高密度聚乙烯膜（HDPE）和地毯進(jìn)行軟封閉，減少與外界連通面積，且不妨礙水泵檢修、人工觀測(cè)液位等日常作業(yè)。其次是對(duì)8個(gè)通風(fēng)口進(jìn)行密封，每個(gè)通風(fēng)孔上只留2個(gè)面積約6 m2的條形進(jìn)氣孔。最后是對(duì)4個(gè)入孔進(jìn)行全密封。在調(diào)節(jié)池原設(shè)計(jì)中人孔的另一個(gè)作用是防爆泄壓口，一旦調(diào)節(jié)池內(nèi)部出現(xiàn)巨大正壓可以將入孔的鍍鋅鋼板蓋頂起以防止調(diào)節(jié)池爆炸，因此入孔采取發(fā)泡材料密封，保留其防爆功能，并在鋼板蓋上分別設(shè)置四分球閥1個(gè)，作為調(diào)節(jié)池內(nèi)部壓力檢測(cè)孔，定期監(jiān)測(cè)記錄調(diào)節(jié)池內(nèi)部氣體壓力狀況，通過調(diào)整風(fēng)機(jī)抽氣量大小，保證調(diào)節(jié)池內(nèi)呈微負(fù)壓狀態(tài)，阻止抽氣外泄。

3 結(jié)果與分析

3.1 試驗(yàn)方法

調(diào)節(jié)池下風(fēng)向設(shè)置3個(gè)監(jiān)控點(diǎn)，分別于2011年5月5日、6月2日和7月4日上午3次連續(xù)監(jiān)測(cè)環(huán)境空氣1 h，采樣點(diǎn)檢測(cè)結(jié)果除臭氣濃度外使用小時(shí)均值。臭氣濃度的檢測(cè)：每次采樣在調(diào)節(jié)池上風(fēng)向采集1個(gè)大氣樣品，在調(diào)節(jié)池下風(fēng)向設(shè)置1個(gè)監(jiān)控點(diǎn)每間隔1.0～1.5 h采集1個(gè)大氣樣品，每次采集3個(gè)。采樣依據(jù)：HJ/T 55—2000大氣污染物無(wú)組織排放監(jiān)測(cè)技術(shù)導(dǎo)則及GB 14554—1993惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。

調(diào)節(jié)池上4個(gè)入孔的檢測(cè)孔氣體成分采用德爾格便攜式沼氣測(cè)定儀進(jìn)行檢測(cè)。

3.2 調(diào)節(jié)池周邊臭氣濃度變化

高安屯填埋場(chǎng)調(diào)節(jié)池內(nèi)部氣體臭氣濃度在9 000～11 000，新工藝運(yùn)行后調(diào)節(jié)池周邊臭氣濃度均小于10，見表1，低于GB 14554—1993一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值。

表1 調(diào)節(jié)池上風(fēng)向與下風(fēng)向臭氣濃度

3.3 調(diào)節(jié)池周邊監(jiān)測(cè)指標(biāo)變化

分別對(duì)調(diào)節(jié)池上風(fēng)向參照點(diǎn)和調(diào)節(jié)池下風(fēng)向監(jiān)控點(diǎn)的氨、硫化氫、甲烷、一氧化碳、氮氧化物和二氧化硫進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，下風(fēng)向監(jiān)控點(diǎn)的數(shù)值基本高于上風(fēng)向參照點(diǎn)，但是參照點(diǎn)的各項(xiàng)指標(biāo)監(jiān)測(cè)數(shù)值均低于GB 14554—1993一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值和DB 11/501—2007無(wú)組織排放監(jiān)控點(diǎn)限值。

表2 2011年調(diào)節(jié)池上風(fēng)向與下風(fēng)向大氣指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果

3.4 調(diào)節(jié)池內(nèi)部氣體成分變化

對(duì)調(diào)節(jié)池4個(gè)入孔上設(shè)置的檢測(cè)孔進(jìn)行監(jiān)測(cè)的氣體主要成分也在新工藝運(yùn)行前后有較為明顯的差異見表2，新工藝運(yùn)行后氧氣含量明顯增加，接近大氣中的氧氣含量，二氧化碳、甲烷、硫化氫等氣體含量均明顯降低。工藝運(yùn)行后基本可以保持調(diào)節(jié)池進(jìn)氣孔－10 Pa左右的微負(fù)壓狀態(tài)，抑制了臭氣外溢情況。

表3 高安屯填埋場(chǎng)調(diào)節(jié)池臭氣主要成分

4 結(jié)果討論

小火炬火炬頭改造安裝完成后，使用調(diào)節(jié)池臭氣作為助燃空氣燃燒處理填埋區(qū)膜下氣。火炬運(yùn)行狀況良好，調(diào)節(jié)池周邊基本可達(dá)到無(wú)味程度。

工藝優(yōu)點(diǎn)：①投資低，因?yàn)椴恍枰逻M(jìn)大型設(shè)備和大規(guī)模改造施工，費(fèi)用遠(yuǎn)低于建設(shè)生物濾池、生物除臭塔等設(shè)施；②除臭效果顯著，燃燒是對(duì)氣體進(jìn)行除臭的較優(yōu)方式；③運(yùn)行費(fèi)用較低，降低了調(diào)節(jié)池除臭藥劑用量，預(yù)計(jì)全年可節(jié)省除臭藥劑約10 t。

新工藝局限性：①適用于封閉剛性調(diào)節(jié)池，且對(duì)調(diào)節(jié)池密封性要求較高，需設(shè)置檢查閥，定期監(jiān)測(cè)調(diào)節(jié)池內(nèi)部壓力狀況，安排人員在調(diào)節(jié)池周邊不定時(shí)巡視，靠嗅覺檢查除臭的效果；②調(diào)節(jié)池距離填埋氣體處理設(shè)備（小火炬）不宜過遠(yuǎn)；③該套除臭工藝對(duì)電力和設(shè)備穩(wěn)定性要求較高，需有相應(yīng)的應(yīng)急措施，如發(fā)電機(jī)；④抽氣風(fēng)機(jī)必須采用羅茨風(fēng)機(jī)，使風(fēng)機(jī)前后端氣道不連通，保證系統(tǒng)安全運(yùn)行。