污水處理廠廠界噪聲綜合治理工程探析

廖俊彥

福建船政交通職業(yè)學(xué)院安全與環(huán)境學(xué)院，福建 福州 350007

隨著我國城市化進(jìn)程的加快，市區(qū)的規(guī)模逐漸擴(kuò)大，原先位于城郊的污水處理廠附近新建了許多居民住宅。污水處理廠內(nèi)的設(shè)施在工作時(shí)會(huì)發(fā)出較大的噪聲，若不加以控制，噪聲將對(duì)廠區(qū)周圍的聲環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。我們以福建省福州市祥坂污水處理廠為例，分析污水處理廠廠界噪聲超標(biāo)的原因，提出針對(duì)性的設(shè)備噪聲處理措施，以使污水處理廠廠界噪聲達(dá)到相關(guān)噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。

1 項(xiàng)目概況

福州市祥坂污水處理廠位于福州市鼓樓區(qū)上浦路，廠界外存在噪聲敏感建筑物。廠內(nèi)的進(jìn)水泵、沖洗水泵和精細(xì)格柵等污水處理設(shè)施距離廠界較近，運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的噪聲對(duì)附近的敏感點(diǎn)產(chǎn)生了較嚴(yán)重的影響。污水處理廠北側(cè)的敏感點(diǎn)為某居民區(qū)，屬于聲環(huán)境功能區(qū)的2 類區(qū)，為重點(diǎn)治理的區(qū)域；廠界東側(cè)為鳳湖路，屬于聲環(huán)境功能區(qū)的4 類區(qū)，廠界外近距離內(nèi)無噪聲敏感建筑物。

通過對(duì)污水處理廠現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備噪聲源、廠界處以及附近敏感點(diǎn)的噪聲勘察及監(jiān)測(cè)，最終選定進(jìn)水泵房、預(yù)處理沖洗水泵機(jī)組和精細(xì)格柵作為廠界排放噪聲的治理對(duì)象。

2 噪聲超標(biāo)分析

測(cè)試的主要內(nèi)容包括聲源噪聲、廠界處噪聲和敏感點(diǎn)處噪聲3 部分，測(cè)點(diǎn)布置如圖1 所示。其中在聲源噪聲處布置包括進(jìn)水泵房、預(yù)處理沖洗水泵機(jī)組、精細(xì)格柵處的4 個(gè)測(cè)點(diǎn)。廠界處的測(cè)點(diǎn)布置在北側(cè)廠界外、高于圍墻0.5m 處，共布置4 個(gè)測(cè)點(diǎn)；東側(cè)廠界外由于無敏感點(diǎn)且受鳳湖路交通噪聲影響較大，未布置測(cè)點(diǎn)。敏感點(diǎn)處測(cè)點(diǎn)布置在北側(cè)廠界外某居民區(qū)6 號(hào)樓南側(cè)不同樓層的窗戶處。

圖1 測(cè)點(diǎn)布置

2.1 現(xiàn)狀監(jiān)測(cè)

各測(cè)點(diǎn)的晝間等效連續(xù)A 聲級(jí)數(shù)值如表1 所示，頻譜特性如圖2 所示。

表1 晝間聲源、廠界測(cè)點(diǎn)等效連續(xù)A 聲級(jí)

圖2 晝間聲源、廠界測(cè)點(diǎn)噪聲頻譜

各測(cè)點(diǎn)夜間的頻譜特性和等效連續(xù)A 聲級(jí)數(shù)值如圖3 所示。

圖3 廠界及敏感點(diǎn)夜間噪聲頻譜

2.2 超標(biāo)分析

上述廠界測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)值還需進(jìn)行背景噪聲修正。噪聲測(cè)量值與背景噪聲值相差大于10dB（A）時(shí)，噪聲測(cè)量值不做修正；噪聲測(cè)量值與背景噪聲值相差在3—10dB（A）時(shí)，噪聲測(cè)量值與背景噪聲值的差值取整后，進(jìn)行修正［1］5。對(duì)修正的廠界噪聲貢獻(xiàn)值進(jìn)行評(píng)價(jià)。夜間廠界各測(cè)點(diǎn)的噪聲測(cè)量值、背景值及修正后的貢獻(xiàn)值如表2 所示。

表2 夜間廠界測(cè)點(diǎn)測(cè)量值、背景值及貢獻(xiàn)值單位：dB（A）

根據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門批復(fù)的要求，工程完工后廠界噪聲需達(dá)到《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 12348-2008）2 類和4 類聲環(huán)境功能區(qū)標(biāo)準(zhǔn)。驗(yàn)收測(cè)點(diǎn)位置及標(biāo)準(zhǔn)限值如表3 所示。

表3 驗(yàn)收測(cè)點(diǎn)位置及標(biāo)準(zhǔn)限值

監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，北側(cè)與東側(cè)廠界夜間噪聲超標(biāo)。由于廠界、敏感點(diǎn)噪聲與設(shè)備噪聲的頻譜特性基本一致，故噪聲治理措施應(yīng)針對(duì)離廠界較近的進(jìn)水泵房、預(yù)處理沖洗水泵和精細(xì)格柵開展。

3 降噪方案分析

3.1 降噪原理分析

噪聲控制的方法分為聲源控制、傳播途徑控制、接受者控制3 個(gè)方面。聲源控制是最有效和最直接的措施，如研制與選擇低噪聲設(shè)備、改進(jìn)生產(chǎn)加工工藝、提高機(jī)械設(shè)備的加工精度和裝配質(zhì)量等。傳播途徑控制可以通過吸聲、隔聲、消聲以及隔振等措施［2］。對(duì)已投入運(yùn)行的污水處理廠來說，更換低噪聲污水處理設(shè)備成本較高、可行性較低。對(duì)接受者降噪則需采取更換通風(fēng)隔聲窗等方式，同樣操作難度較大。因此，對(duì)承擔(dān)大量生活污水處理且周邊居民較密集的污水處理廠來說，在廠內(nèi)設(shè)備噪聲的傳播途徑上采取降噪措施是一種可行性較高的方案。

在傳播途徑上的降噪措施主要有吸聲、隔聲、消聲幾種。吸聲降噪是將吸聲材料或吸聲結(jié)構(gòu)安裝在室內(nèi)天花板或墻上，通過它們對(duì)聲波的吸收作用，降低室內(nèi)反射聲。離心玻璃棉是常用的一種多孔吸聲材料，具有吸聲頻帶寬、中高頻吸聲系數(shù)高及適用范圍廣的優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)及民用降噪工程中。

隔聲降噪是通過隔聲構(gòu)件將噪聲源和接收者隔離，從而直接阻斷聲音傳播。在工業(yè)降噪中，常用的隔聲降噪措施包括隔聲間、隔聲罩、聲屏障和隔聲門窗等。

消聲降噪是將吸聲材料或吸聲結(jié)構(gòu)安裝在氣流管道中，在保證氣流通過的同時(shí)又能降低向外傳播的噪聲，實(shí)現(xiàn)該功能的裝置叫作消聲器。消聲器按其消聲原理及結(jié)構(gòu)可分為阻性、抗性、復(fù)合式等幾種，其中阻性消聲器具有通風(fēng)量大、消聲頻帶寬的優(yōu)點(diǎn)，常用于室內(nèi)封閉空間、軸流風(fēng)機(jī)、隔聲罩的通風(fēng)降噪。

祥坂污水處理廠需治理的噪聲源包括進(jìn)水泵房、預(yù)處理沖洗水泵及精細(xì)格柵，根據(jù)各聲源的頻譜特性、所處位置及降噪要求，可采用吸聲、隔聲和消聲的方式降噪。

3.2 進(jìn)水泵房降噪方案分析

進(jìn)水泵房位于污水處理廠的東北角，距離北側(cè)廠界約16m、距東側(cè)廠界約19m。由于進(jìn)水泵房北側(cè)1m 外的聲級(jí)為68.4dB（A），考慮到廠界外1m處夜間50dB（A）的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)、距離衰減及多聲源疊加的影響，將噪聲治理后的驗(yàn)收位置定為進(jìn)水泵房北側(cè)外1m 處，驗(yàn)收聲級(jí)限值≤50dB（A），即降噪裝置的插入損失應(yīng)≥18.4dB（A）。

由于進(jìn)水泵房南北兩面均敞開，為達(dá)到如上降噪目標(biāo)，需采取隔聲處理措施。常規(guī)的隔聲措施是在泵房的北側(cè)安裝隔聲屏障，施工簡(jiǎn)單，不需要考慮泵房?jī)?nèi)的通風(fēng)散熱問題且不需要對(duì)泵房?jī)?nèi)采取吸聲和消聲處理措施。聲屏障的插入損失一般在10—15dB（A）之間，若要提高隔聲效果，則需增加聲屏障的高度及長(zhǎng)度。由于污水處理廠所在地夏季臺(tái)風(fēng)多發(fā)，增加聲屏障的高度會(huì)導(dǎo)致聲屏障支撐鋼結(jié)構(gòu)成本的增加。同時(shí)，聲屏障內(nèi)采用的離心玻璃棉等多孔吸聲材料需置于室外，日曬雨淋環(huán)境下其使用壽命會(huì)縮短。

基于以上分析，對(duì)進(jìn)水泵房的噪聲治理采取將南北兩側(cè)用吸隔聲板封閉，泵房?jī)?nèi)部安裝吸聲材料降低室內(nèi)反射聲，同時(shí)安裝阻性片式消聲器以確保泵房?jī)?nèi)的通風(fēng)散熱。設(shè)計(jì)效果如圖4 所示。

圖4 進(jìn)水泵房降噪設(shè)計(jì)

3.3 預(yù)處理沖洗水泵降噪方案分析

預(yù)處理沖洗水泵1m 外的聲級(jí)為68.7dB（A），考慮到其所處位置距離北側(cè)廠界約30m、距東側(cè)廠界約50m，所需的降噪量不需要太高。此處的噪聲治理主要考慮對(duì)廠區(qū)內(nèi)員工工作環(huán)境的保護(hù)，故將噪聲治理后的驗(yàn)收位置定為預(yù)處理沖洗水泵降噪裝置外1m 處，驗(yàn)收聲級(jí)限值≤50dB（A），即降噪裝置的插入損失≥18.7dB（A）。

可采取隔聲屏障或隔聲罩的方式對(duì)該水泵降噪，同進(jìn)水泵房，此處采用隔聲屏障不是最合適的措施。采取隔聲罩的方式降噪，既能保證所需的降噪量，又不會(huì)對(duì)污水處理廠內(nèi)的景觀產(chǎn)生影響。但傳統(tǒng)隔聲罩的缺點(diǎn)在于不便于機(jī)器的檢修，故我們提出對(duì)隔聲罩的隔聲板采取可拆卸的安裝方式，通過掛鉤將隔聲板安裝在龍骨上，僅需一人即可完成拆裝，大大方便了機(jī)組的檢修。設(shè)計(jì)效果如圖5 所示。

圖5 預(yù)處理沖洗水泵降噪設(shè)計(jì)

3.4 精細(xì)格柵降噪方案分析

精細(xì)格柵機(jī)組共有4 臺(tái)，在機(jī)組旁1m 處測(cè)得的聲級(jí)為73.4dB（A），考慮到其所處位置距離北側(cè)廠界僅有約15m，加上其安裝位置較高，對(duì)廠界和敏感點(diǎn)的影響較大，故將噪聲治理后的驗(yàn)收位置定為精細(xì)格柵降噪裝置外（朝向廠界處）1m 處，驗(yàn)收聲級(jí)限值≤50dB（A），即插入損失≥23.4dB（A）。

如對(duì)此處格柵機(jī)組采取隔聲屏障的降噪措施，除前述的抗臺(tái)風(fēng)需求導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)成本較高外，格柵機(jī)組所在的平臺(tái)無足夠的空間用于安放隔聲屏障的斜撐鋼結(jié)構(gòu)。若采用隔聲罩治理措施，雖可以達(dá)到足夠的降噪量，但隔聲罩體積較大，對(duì)格柵的日常清理維護(hù)不方便，同時(shí)也會(huì)增加降噪措施的成本。

基于以上分析，我們提出了上方封閉型聲屏障的治理措施，即在傳統(tǒng)直立型聲屏障的上方安裝水平隔聲板，使隔聲屏障呈倒L 形。這樣既能增加聲屏障的聲程差以達(dá)到足夠的繞射聲衰減量，同時(shí)敞開面能方便工作人員進(jìn)出，為清理檢修留出足夠的空間。設(shè)計(jì)效果如圖6 所示。

圖6 精細(xì)格柵隔聲屏障設(shè)計(jì)

4 降噪工程實(shí)施

4.1 進(jìn)水泵房降噪措施

進(jìn)水泵房的治理目標(biāo)為北側(cè)外1m 處的聲級(jí)≤50dB（A），NR數(shù)與A 聲級(jí)的關(guān)系大致為L(zhǎng)A≈NR+5dB（A）［3］，得此處允許NR數(shù)為45。該處各倍頻帶的允許聲壓級(jí)及插入損失如表4所示。

表4 進(jìn)水泵房北側(cè)外1m 處允許聲壓級(jí)及降噪量

根據(jù)以上降噪要求，確定進(jìn)水泵房噪聲治理實(shí)施方案：對(duì)泵房南、北側(cè)開口采取吸隔聲板封堵；南側(cè)吸隔聲板上設(shè)有采光隔聲窗和雙開隔聲門，隔聲門尺寸（2 600×3 600）mm；隔聲門無下坎，單側(cè)門板開啟角度大于90°，方便車輛進(jìn)出；原東西兩側(cè)的采光窗拆除，安裝消聲百葉完成通風(fēng)和消聲。

其中吸隔聲板為100mm 厚的復(fù)合結(jié)構(gòu)，外殼采用1.0mm 厚304 不銹鋼板，夾芯層為32kg/m3、100mm 厚離心玻璃棉吸聲層（采用防火憎水布包裹），內(nèi)側(cè)為0.8mm 厚304 不銹鋼沖孔板。1.0mm厚的不銹鋼板起隔聲作用，可阻斷空氣聲的傳播；離心玻璃棉可以減少泵房?jī)?nèi)的混響聲，從而降低泵房空間內(nèi)的聲能量。該結(jié)構(gòu)的計(jì)權(quán)隔聲量40dB，平均吸聲系數(shù)0.9，可達(dá)到預(yù)期的隔聲與吸聲效果。

隔聲門由雙層1.2mm 厚304 不銹鋼板組成，內(nèi)填離心玻璃棉作為吸聲材料，計(jì)權(quán)隔聲量35dB；隔聲窗為（3mm+6mm）雙層中空玻璃隔聲窗，計(jì)權(quán)隔聲量35dB；消聲百葉為折板式阻性片式消聲器，消聲片厚度100mm、消聲片間距100mm，折板傾角45°，百葉厚度450mm，靜態(tài)傳聲損失20dB（A）。

上述噪聲治理措施與常規(guī)的治理方案相比，有以下幾點(diǎn)創(chuàng)新之處：無須采用隔聲屏障，在保證降噪效果的同時(shí)，減少了隔聲屏障的因抗風(fēng)壓所導(dǎo)致的鋼結(jié)構(gòu)成本，同時(shí)對(duì)廠區(qū)內(nèi)的景觀不會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響；在南側(cè)的吸隔聲板上安裝采光隔聲窗，解決了白天的采光需求且無須使用人造光，達(dá)到了節(jié)能減排的目的；同時(shí)，利用原有窗洞位置安裝消聲百葉，不僅可降低施工成本，同時(shí)解決了泵房?jī)?nèi)的通風(fēng)散熱問題。

4.2 預(yù)處理沖洗水泵降噪措施

預(yù)處理沖洗水泵的治理目標(biāo)為降噪裝置外1m處的聲級(jí)≤50dB（A），允許NR數(shù)為45。則該處各主要倍頻帶的允許聲壓級(jí)及插入損失如表5 所示。

表5 預(yù)處理沖洗水泵外1m 處允許聲壓級(jí)及降噪量

根據(jù)以上降噪要求，確定預(yù)處理沖洗水泵噪聲治理實(shí)施方案如下：沖洗水泵機(jī)組采取隔聲罩的方式處理，在隔聲罩兩側(cè)設(shè)置通風(fēng)消聲百葉；隔聲罩面板可拆卸，便于日常檢修；隔聲罩所采用的吸隔聲板與消聲百葉的結(jié)構(gòu)同進(jìn)水泵房。

上述噪聲治理措施與常規(guī)的治理方案相比，創(chuàng)新之處在于罩體的吸隔聲板采用掛鉤式設(shè)計(jì)，可靈活拆卸，解決了傳統(tǒng)隔聲罩拆裝不便、影響機(jī)組檢修的問題。

4.3 精細(xì)格柵降噪措施

精細(xì)格柵的治理目標(biāo)為降噪裝置外（朝向廠界處）1m 處的聲級(jí)≤50dB（A），允許NR數(shù)為45。則該處各主要倍頻帶的允許聲壓級(jí)及插入損失如表6 所示。

表6 精細(xì)格柵外1m 處允許聲壓級(jí)及降噪量

根據(jù)以上降噪要求，確定精細(xì)格柵噪聲治理實(shí)施方案如下：對(duì)四臺(tái)精細(xì)格柵采取倒L 形聲屏障的方式，開口朝向廠內(nèi)；聲屏障北側(cè)安裝一扇（1×2）m 的隔聲門，南側(cè)橫、豎向龍骨安裝位置避開主通道，方便人員進(jìn)出。聲屏障所采用的吸隔聲板的結(jié)構(gòu)同上。

上述噪聲治理措施與常規(guī)的治理方案相比，創(chuàng)新之處在于：降低了傳統(tǒng)直立型隔聲屏障的高度，減少了屏體材料和鋼結(jié)構(gòu)的用量；該降噪措施結(jié)合了聲屏障與局部隔聲罩的優(yōu)點(diǎn)，在有限的高度內(nèi)將格柵機(jī)組上方封閉，大大增加了聲屏障繞射的聲程差，從而保證降噪裝置的降噪效果；在背向廠界一側(cè)完全敞開，無須額外安裝進(jìn)排風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行散熱，解決了傳統(tǒng)隔聲罩散熱和操作不便的問題。

5 實(shí)施效果分析

5.1 驗(yàn)收監(jiān)測(cè)

工程完工后，在晝間和夜間對(duì)污水處理廠北側(cè)、東側(cè)廠界噪聲進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在對(duì)廠界噪聲值進(jìn)行測(cè)量時(shí)，要盡可能選擇在背景噪聲影響小，相對(duì)穩(wěn)定時(shí)段進(jìn)行測(cè)量，盡最大可能減少背景噪聲產(chǎn)生的影響。如測(cè)量結(jié)果達(dá)到要求，那么不必再采取二次測(cè)量；若不符合要求，那么就要測(cè)量背景噪聲值［4］。共選擇3 個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位，其中1#點(diǎn)位位于東側(cè)廠界外1m 處，2#、3#點(diǎn)位位于北側(cè)廠界外1m 處。監(jiān)測(cè)因子為等效連續(xù)A 聲級(jí)，監(jiān)測(cè)時(shí)間和頻次為晝、夜間各監(jiān)測(cè)1 次，共監(jiān)測(cè)1 天。監(jiān)測(cè)方法依據(jù)《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 12348-2008）和《環(huán)境噪聲監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范 噪聲測(cè)量值修正》（HJ 706-2014）。

5.2 監(jiān)測(cè)結(jié)果

上述測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)結(jié)果如表7 所示。

表7 噪聲監(jiān)測(cè)結(jié)果一覽表

測(cè)點(diǎn)1#、測(cè)點(diǎn)2#、測(cè)點(diǎn)3#晝間的測(cè)量值均低于標(biāo)準(zhǔn)值，故無須修正；測(cè)點(diǎn)3#夜間的測(cè)量值為52.2dB（A），背景值為49.1dB（A），經(jīng)背景噪聲修正后的排放值為49dB（A）；而測(cè)點(diǎn)1#與測(cè)點(diǎn)2#由于夜間測(cè)量值較低，經(jīng)采取措施降低背景噪聲，測(cè)量值與背景值的差值仍＜3dB（A），此時(shí)按如下方法修正：計(jì)算廠界噪聲測(cè)量值與排放限值的差值，修約到個(gè)位；當(dāng)該差值≤4dB（A）時(shí)，修正結(jié)果＜排放限值，并評(píng)價(jià)為達(dá)標(biāo)［5］。

由于測(cè)點(diǎn)1#的噪聲測(cè)量值與排放限值的差值為58.2-55=3.2dB（A）＜4dB（A），測(cè)點(diǎn)2#的噪聲測(cè)量值與排放限值的差值為52.4-50=2.4dB（A）＜4dB（A），故測(cè)點(diǎn)1#與測(cè)點(diǎn)2#的夜間排放值均達(dá)標(biāo)。

6 結(jié)論

通過對(duì)污水處理廠內(nèi)的噪聲源進(jìn)行準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)，找出引起廠界噪聲超標(biāo)的主要噪聲源，并確定降噪裝置所需的降噪量，在此基礎(chǔ)上提出創(chuàng)新性的吸聲、隔聲、消聲綜合噪聲治理措施，并最終以低于預(yù)算價(jià)的工程價(jià)完成該污水處理廠廠界噪聲治理工程，使廠界排放噪聲均達(dá)到所在聲環(huán)境功能區(qū)的排放限值，以此為類似污水處理廠的噪聲治理提供參考。