污泥廠發(fā)酵車(chē)間臭氣處理系統(tǒng)改造工程研究

摘要：對(duì)于污泥好氧發(fā)酵處理工藝來(lái)說(shuō)，發(fā)酵過(guò)程中的惡臭污染物去除難度大，也影響了污泥無(wú)害化處理。哈爾濱市某污泥廠剩余污泥處理工藝為好氧發(fā)酵工藝，處理規(guī)模為1000噸／日（含水率80%），發(fā)酵車(chē)間內(nèi)臭氣處理系統(tǒng)主要采用生物除臭濾池，由于污泥處理量提升，原有除臭工藝無(wú)法滿足臭氣去除需要，污泥廠采取臨時(shí)措施保障臭氣排放達(dá)標(biāo)。改造期間進(jìn)行污染物分析，確定惡臭污染物主要成分，開(kāi)展高效生物除臭菌劑的生產(chǎn)試驗(yàn)，結(jié)果表明該菌劑可以達(dá)到強(qiáng)化生物濾除作用，同時(shí)，綜合考慮惡臭污染物中氨氣濃度高的問(wèn)題，設(shè)計(jì)水噴淋處理以提升氨氣去除效能。通過(guò)增加水噴淋處理，強(qiáng)化生物濾池，優(yōu)化植物液噴淋處理三個(gè)方面的改造，處理后臭氣達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)鍵詞：污泥發(fā)酵；除臭技術(shù)；除臭系統(tǒng)改造

中圖分類(lèi)號(hào)：X703 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

1工程概述

哈爾濱市某污泥廠設(shè)計(jì)規(guī)模為650噸/日（含水率80%），接收污泥為處理生活污水廠產(chǎn)生的剩余污泥，后因哈爾濱市主城區(qū)剩余污泥處理量增大，規(guī)模提升為1000噸/日（含水率80%），處理工藝采用的是深度脫水結(jié)合高溫好氧發(fā)酵工藝，項(xiàng)目占地9.16公頃，主要工藝單元為：污泥稀釋池、污泥調(diào)節(jié)池、板框生產(chǎn)車(chē)間、污泥發(fā)酵車(chē)間、混料車(chē)間等。污泥處理工藝流程如圖1所示，將含水率80%的污泥運(yùn)進(jìn)稀釋池稀釋至含水率98%之后加入化學(xué)藥劑，經(jīng)過(guò)調(diào)理反應(yīng)后，通過(guò)板框壓濾進(jìn)行深度脫水至含水率60%左右，脫水后使1000噸／日（含水率80%）的污泥重量縮減至500噸／日（含水率60%左右）。脫水后含水率60%的污泥與秸稈粉混合后在槽內(nèi)進(jìn)行高溫好氧堆肥處理，經(jīng)過(guò)20天左右的高溫好氧發(fā)酵，成品熟料部分作為反混料與污泥進(jìn)行混合，剩余成品熟料輸送至污泥成品車(chē)間待外運(yùn)。

污泥廠接收的污泥屬于典型的城市生活污水處理產(chǎn)生的剩余污泥，有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀等元素含量高，污泥經(jīng)高溫好氧發(fā)酵工藝處置后，其產(chǎn)品營(yíng)養(yǎng)土各項(xiàng)指標(biāo)均符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，可以用于鹽堿地改良使用，實(shí)現(xiàn)污泥減量化、無(wú)害化、穩(wěn)定化、資源化利用。

惡臭污染是人們生活日益關(guān)注的一個(gè)焦點(diǎn)，惡臭污染物控制相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)也日漸嚴(yán)格，這給臭氣處理造成較大難度。而對(duì)于污泥好氧發(fā)酵處理工藝來(lái)說(shuō)，惡臭污染主要來(lái)源是發(fā)酵車(chē)間好氧堆肥過(guò)程產(chǎn)生的臭氣，污泥堆肥釋放的惡臭氣體不僅濃度高，而且臭氣強(qiáng)度大，對(duì)人體健康危害也較大。好氧發(fā)酵工藝中除臭工藝采用最廣泛的是生物濾池法，此項(xiàng)目中污泥廠發(fā)酵車(chē)間南北兩側(cè)配有兩座生物除臭濾池，濾料為樹(shù)皮和火山巖。整個(gè)生物除臭系統(tǒng)包括集氣系統(tǒng)、預(yù)處理系統(tǒng)、生物處理系統(tǒng)和排放系統(tǒng)。處理的惡臭氣體一部分來(lái)自工藝風(fēng)機(jī)抽取的污泥發(fā)酵堆體底部氣體，另一部分來(lái)自空間風(fēng)機(jī)抽取的發(fā)酵車(chē)間內(nèi)部氣體。每座濾池配有兩臺(tái)除臭風(fēng)機(jī)，其中工藝風(fēng)機(jī)規(guī)格為：Q=50000m³/h、N=75kW、P=2.96kp，工藝風(fēng)機(jī)的作用是將負(fù)壓作用到發(fā)酵槽底部布?xì)獍?，氣流從堆體間通過(guò)，從而為發(fā)酵污泥供氧，也達(dá)到了給車(chē)間換氣的作用；空間風(fēng)機(jī)規(guī)格為：Q=30000m³／h、N=75kW、P=2.96kp，作用是利用負(fù)壓風(fēng)管將發(fā)酵車(chē)間內(nèi)部的氣體收集至濾池進(jìn)行處理，從而達(dá)到給車(chē)間換氣的效果。風(fēng)機(jī)24h運(yùn)行，預(yù)處理系統(tǒng)每30分鐘噴淋10分鐘，使用的是廠內(nèi)中水，噴淋后水循環(huán)使用，循環(huán)水冬季每周換1次，夏季每周換2次。

隨著污泥處置量增大，臭氣濃度增大，導(dǎo)致整個(gè)除臭系統(tǒng)滿負(fù)荷運(yùn)行，污泥廠采用植物液噴淋應(yīng)急措施進(jìn)行控制，2022年進(jìn)行污泥廠除臭系統(tǒng)升級(jí)改造，以期污泥廠惡臭污染物得到有效控制。

2源強(qiáng)及工藝問(wèn)題分析

2.1源強(qiáng)分析

城市污水處理廠的惡臭氣體主要成分為：含硫化合物、含氮化合物、烴類(lèi)化合物、含氧有機(jī)物。具體成分種類(lèi)和濃度存在差異，污泥發(fā)酵過(guò)程中主要惡臭氣體成分為氨氣、硫化氫，尤其是氨氣濃度最大。此項(xiàng)目污泥廠發(fā)酵間內(nèi)惡臭氣體組分經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，氨氣占比最大，硫化氫占比較小，其他成分三甲胺、二硫化碳、苯乙烯、甲硫醇、甲硫醚和二甲二硫等均未檢出。2021年檢測(cè)報(bào)告顯示廠界上風(fēng)向、廠界下風(fēng)向氨氣濃度（最大值為0.31mg/m³）和硫化氫濃度（最大值為0.009mg/m³）均未超標(biāo)，表中數(shù)據(jù)為檢測(cè)報(bào)告中數(shù)據(jù)最大值。

2.2工藝問(wèn)題分析

通過(guò)對(duì)原生物除臭濾池系統(tǒng)進(jìn)行梳理排查，并借助惡臭氣體成分和微生物數(shù)量測(cè)定，發(fā)現(xiàn)以下幾個(gè)問(wèn)題：

（1）通過(guò)對(duì)惡臭氣體成分檢測(cè)表明，進(jìn)氣口氨氣濃度最高，滿負(fù)荷運(yùn)行導(dǎo)致原生物濾池對(duì)氨氣去除效果不理想；

（2）原生物濾池噴淋控制系統(tǒng)損壞，濾池中濕度控制不好，不能保證惡臭氣體分子吸收和微生物生長(zhǎng)；

（3）通過(guò)對(duì)原有生物除臭濾池中填料進(jìn)行微生物數(shù)量的檢測(cè)，填料中有效菌落總數(shù)為7.8×10⁶CFU/g，微生物數(shù)量水平不高，生物除臭功能未發(fā)揮到最大。

3污泥發(fā)酵間除臭系統(tǒng)改造

對(duì)發(fā)酵車(chē)間除臭系統(tǒng)改造以降低氨氣濃度為首要目標(biāo)，能更有效的控制廠區(qū)及周邊的惡臭污染。針對(duì)上述分析工藝問(wèn)題，工藝升級(jí)采用增加水噴淋處理、強(qiáng)化生物濾池、優(yōu)化植物液噴淋等三方面改造，最終形成為水噴淋塔+生物除臭濾池+植物液噴淋組合方式，以提升污泥處理過(guò)程中惡臭污染物去除效能，處理后臭氣可以達(dá)標(biāo)排放。

3.1水噴淋塔

經(jīng)不斷改進(jìn)、完善，水噴淋塔技術(shù)屬于成熟、性能可靠的廢氣凈化設(shè)備，對(duì)處理氯化氫、氨氣、硫化氫等凈化可以達(dá)到或超過(guò)國(guó)標(biāo)排放規(guī)定，且成本低?？蓮V泛應(yīng)用于鋼鐵、冶金、化工、機(jī)械、電子、電鍍、醫(yī)藥、市政設(shè)施等行業(yè)廢氣的凈化處理，也可作為預(yù)處理系統(tǒng)用于高濃度臭氣去除。

氨氣易溶于水，通常情況下在水中的溶解度為700：1，為了更好去除氨氣，南北兩側(cè)生物濾池前增加四座水噴淋塔，分別為2座空間噴淋塔和2座工藝噴淋塔，其中空間噴淋塔設(shè)計(jì)風(fēng)量為30000m³／h，進(jìn)氣氨氣濃度150mg/m²，工藝噴淋塔設(shè)計(jì)風(fēng)量50000m³／h，進(jìn)氣氨氣濃度250mg/m³。同時(shí)，增加4套風(fēng)機(jī)，工藝噴淋塔和空間噴淋塔各2套，其中工藝噴淋塔風(fēng)機(jī)規(guī)格為：Q=50000m³／h；空間噴淋塔風(fēng)機(jī)規(guī)格為：Q=30000m³／h。臭氣收集到噴淋塔中，進(jìn)行處理后送到生物除臭濾池單元進(jìn)一步處理。板框生產(chǎn)車(chē)間濾布濾池出水用作循環(huán)水噴淋，設(shè)計(jì)進(jìn)水量為120m³／h，工藝流程圖見(jiàn)圖2。

水噴淋單元主要是去除臭氣中的無(wú)機(jī)成分，主要為氨氣、硫化氫等；過(guò)濾后的臭氣從洗滌塔塔體下方進(jìn)氣口進(jìn)入噴淋塔，然后進(jìn)入第一級(jí)填料段。在填料的表面上，混合臭氣被有效截留而進(jìn)入貯液槽。未被截留氣體繼續(xù)進(jìn)入第一級(jí)噴淋段，與吸收液形成的細(xì)小霧滴充分混合接觸，再次形成有效截留；氣體進(jìn)入到二級(jí)填料段，發(fā)生同樣的截留過(guò)程，兩個(gè)階段截留的混合氣體濃度范圍不同。噴淋系統(tǒng)包括噴淋管、濾網(wǎng)、閥門(mén)及法蘭等全套設(shè)施，洗滌塔的填料選用純PP階梯環(huán)、由聚丙烯材質(zhì)注射成形。風(fēng)機(jī)采用玻璃鋼離心通風(fēng)機(jī)，機(jī)殼以玻璃鋼制作的整體蝸殼型結(jié)構(gòu)，內(nèi)表平滑，阻力?。粰C(jī)殼設(shè)有人孔配制置，葉輪清潔方便并有排水閥設(shè)計(jì)以減少故障。

3.2生物除臭濾池

改造前期，發(fā)現(xiàn)生物濾池中有效微生物數(shù)量不高。經(jīng)過(guò)小試、中試驗(yàn)證后，采取生產(chǎn)試驗(yàn)方式，驗(yàn)證生物除臭菌劑對(duì)生物除臭濾池強(qiáng)化作用。向北側(cè)生物濾池填料投加專(zhuān)用生物除臭菌劑，與南側(cè)進(jìn)行比對(duì)發(fā)現(xiàn)，投加生物除臭菌劑可有效提升生物除臭濾池對(duì)氨氣和硫化氫的去除效率，保證廠內(nèi)及周邊空氣環(huán)境質(zhì)量。生產(chǎn)試驗(yàn)論證生物強(qiáng)化作用有效后，向南側(cè)生物除臭濾池填料中投加專(zhuān)用生物除臭菌劑。通過(guò)生物除臭菌劑噴灑，將功能性微生物菌群附著在填料上，形成生物膜，惡臭氣體通過(guò)時(shí)易被水層吸收，附著在填料上微生物以惡臭污染物為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)而得到生長(zhǎng)、繁殖；惡臭氣體通過(guò)填料吸附和微生物降解作用被去除。

生物除臭菌劑初始投加量按照2kg/m³填料投加，菌懸液微生物量為1×10⁹ CFU/mL，分15天連續(xù)投加至生物濾池填料表面，后期每月按照0.35kg/m³填料補(bǔ)充生物除臭菌劑。南側(cè)和北側(cè)生物除臭濾池填料體積約為800m³。按照初始投加量計(jì)算，初期每天噴灑生物除臭菌劑1600kg至單側(cè)生物濾池填料表面，連續(xù)噴灑15天，之后每月補(bǔ)充280kg生物除臭菌劑至單側(cè)生物濾池填料表面。噴菌后填料中有效除臭菌濃度升高，菌落總數(shù)為9.8×10⁷ CFU/g。生物除臭菌劑包括以下菌種：芽孢桿菌、乳酸菌、酵母菌、光合菌、硝化菌、放線菌以及絲狀菌；芽孢桿菌的菌數(shù)占比為20%；所述乳酸菌的菌數(shù)占比為15%；所述酵母菌的菌數(shù)占比為15%；所述光合菌的菌數(shù)占比為15%；所述硝化菌的菌數(shù)占比為15%；所述放線菌的菌數(shù)占比為10%；所述絲狀菌的菌數(shù)占比為10%。

為了優(yōu)化生物除臭系統(tǒng)中噴淋水吸收氨氣飽和后達(dá)到的pH值，檢測(cè)收集液pH值，發(fā)現(xiàn)夏季pH為9時(shí)達(dá)到飽和，冬季pH值為8時(shí)達(dá)到飽和，這可能是因?yàn)榘钡娜芙舛仁軠囟扔绊?，溫度較低時(shí)溶解度降低（冬季），溫度較高時(shí)溶解度升高（夏季）。完善了噴淋塔的自動(dòng)控制系統(tǒng)，調(diào)節(jié)PLC控制柜排水pH值參數(shù)夏季為9，冬季為8。

3.3植物液噴淋

在污泥發(fā)酵過(guò)程中，惡臭污染物濃度與發(fā)酵工藝運(yùn)行參數(shù)和實(shí)際工況有密切關(guān)系，污泥發(fā)酵車(chē)間無(wú)法完全封閉，對(duì)惡臭氣體的去除有一定難度；植物液噴淋適用于無(wú)法完全封閉空間內(nèi)臭氣去除，植物液被霧化成霧狀，溶液的表面可以吸附空氣中臭氣分子，也可使其立體構(gòu)型發(fā)生改變，從而達(dá)到除臭目的，植物液噴淋單元也是整個(gè)除臭系統(tǒng)的安全應(yīng)急保障措施。

污泥廠發(fā)酵間長(zhǎng)124m，寬98m，周長(zhǎng)444m，總面積12152m²。設(shè)計(jì)6套噴霧除臭系統(tǒng)，安裝不銹鋼高壓噴霧噴頭2880個(gè)，噴霧管采用高壓尼龍管，單個(gè)噴頭噴霧量為150mL/min。高壓噴霧除臭系統(tǒng)配備6m²配藥罐一座，清水管道泵一臺(tái)，流量15m³／h，除臭劑配置比例為1：50，即配藥罐每次投加除臭劑120公斤，清水管道泵將配藥罐加滿水，地面操作，勞動(dòng)強(qiáng)度低。系統(tǒng)配備供藥泵兩臺(tái)，流量15m²／h，揚(yáng)程20m，一用一備，定期為6套噴霧主機(jī)供藥，單次供藥時(shí)長(zhǎng)不超過(guò)30分鐘。噴霧除臭系統(tǒng)共設(shè)計(jì)使用噴霧主機(jī)6套，每套除臭系統(tǒng)配備1m²PE儲(chǔ)藥箱1個(gè)，配備高壓陶瓷柱塞泵1臺(tái)，水處理器1套。每套設(shè)備配控制箱及遙控器1套。每套噴霧除臭系統(tǒng)配備480個(gè)0.4μm不銹鋼噴頭，共計(jì)2880個(gè)，單頭噴霧量95-178 mL/min，壓力0～7.0MPa，噴霧系統(tǒng)管道使用Φ9.52 mm高壓尼龍管，安裝支撐采用Φ8mm配塑料防護(hù)鋼絲繩。

噴霧除臭系統(tǒng)采用手動(dòng)運(yùn)行的方式，應(yīng)急保障期間每10分鐘噴霧1次，每次噴霧2分鐘，連續(xù)運(yùn)行24小時(shí)，共噴144次。轉(zhuǎn)入正常運(yùn)行后，運(yùn)行方式可采用春夏運(yùn)行模式和冬季運(yùn)行模式，各6個(gè)月時(shí)間。為便于操作人員能夠進(jìn)入發(fā)酵車(chē)間進(jìn)行相關(guān)操作，選擇手動(dòng)控制除臭設(shè)備；結(jié)合發(fā)酵車(chē)間人員進(jìn)入室內(nèi)頻次初步估算：春夏季每天8：00-20：00，每4小時(shí)噴霧1次，每次噴霧3分鐘，共12小時(shí)噴3次，夜間每天20：00-次日8：00，每6小時(shí)噴霧1次，每次噴霧3分鐘，共12小時(shí)噴2次；冬季白天運(yùn)行每天8：00-20：00，每4小時(shí)噴霧1次，每次噴2分鐘，共12小時(shí)噴3次，夜間每天20：00-次日8：00，每6小時(shí)噴霧1次，每次噴霧2分鐘，共12小時(shí)噴2次。

3.4改造后工藝運(yùn)行狀況

發(fā)酵間除臭系統(tǒng)改造工程于2023年4月完成，2023年6月對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行驗(yàn)收，各處理單元進(jìn)氣、排氣口平均污染物濃度和廠界無(wú)組織排放廢氣結(jié)果如表1所示，均達(dá)標(biāo)排放。改造后除臭系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，夏季對(duì)氨氣平均去除率達(dá)90%以上。

4結(jié)論

哈爾濱市污泥廠發(fā)酵間除臭系統(tǒng)改造，使污泥廠惡臭污染物得到有效控制，改善了工作條件和周?chē)h(huán)境。此項(xiàng)目在原有生物濾池前增加預(yù)處理設(shè)施，可以有效去除臭氣中占主要比例的氨氣污染物。同時(shí)，采用生物強(qiáng)化方法，充分利用原有生物濾池，提升生物濾池除臭效能，與水噴淋系統(tǒng)有很好的銜接，節(jié)約了工程建設(shè)成本；考慮污染物濃度受工藝和溫度影響，且發(fā)酵間無(wú)法封閉，采用植物液噴淋作為除臭系統(tǒng)的安全應(yīng)急保障措施。最終形成