常 雨， 杨 健

(1.山西省工业设备安装集团有限公司，山西 太原 030024；2.山东格瑞德集团有限公司，山东 德州 253000)

1 保温提效工程建设必要性

近几年，我国进入了污水处理厂排放标准快速提高的新阶段，多地相继出台了地方排放标准。2019年11月山西省发布了的《污水综合排放标准》DB14/1928-2019，进一步提高了CODcr、氨氮、总磷排放限值。

污水处理厂脱氮主要采用生物法，生物脱氮主要依靠硝化菌和反硝化菌完成，硝化菌最适宜温度为20 ℃～30 ℃，反硝化菌最适宜温度为20 ℃～40 ℃。当水温低于15 ℃，硝化菌和反硝化菌活性、繁殖速率、代谢速率会急剧下降，进而导致脱氮效率降低[1]。水温低于5 ℃，硝化和反硝化反应基本停止。

山西地处寒冷或严寒地区，省内绝大多数污水厂冬季平均进水水温为10 ℃以下。《山西省水污染防治2018年行动计划》要求全省现有城镇污水处理厂要结合实际，采取截污纳管、明渠覆盖、设施保温等有效措施，提高污水处理厂冬季出水水质，确保对氨氮等主要污染物的处理效果。

2 保温提效工程设计

山西某污水处理厂设计处理能力20 000 m3/d。生化处理工艺为“厌氧池+奥贝尔氧化沟”，均为敞口构筑物。拟提标至“计划”要求排放标准。该污水厂冬季来水温度10 ℃左右，拟采取加盖、保温等措施，提高冬季污水运行温度。

为强化冬季生化处理系统运行效果，提高氧气利用率、减少生化池污水热量耗散，该污水厂已完成了曝气方式改造，将奥贝尔氧化沟原有转刷曝气器更换为“鼓风机+微孔曝气器”的底部曝气方式。

本项目保温提效改造工程包括三个子项。

2.1 保温工程

本工程对生化处理构筑物池体外侧壁和鼓风机至奥贝尔氧化沟之间的曝气管道进行保温。

池体保温材料选用EPS聚苯板，池体保温系统由EPS聚苯板、聚合物砂浆、耐碱型玻纤网格布和机械锚固件四大部分组成。保温范围为厌氧池、奥贝尔氧化沟、二沉池外壁地下1.0 m至池顶。曝气管道保温材料采用复合铝箔玻璃棉保温管。

经初步计算，池体保温完成后，较之池体不做保温，可减少池壁、池体与周围的导热热损失30%左右；曝气管保温后可减少与外界的对流和辐射热损失约80%。

2.2 加盖工程

为减小厌氧池和奥贝尔氧化沟表面蒸发和传导热量损失，在上述两座构筑物池顶加盖保温。目前污水池加盖形式主要有三种，分别是阳光板+钢结构、玻璃钢结构、膜结构。常用污水池加盖形式优缺点比较，如第225页表1所示。

近年，膜结构在污水处理厂加盖中应用逐步增多。污水池加盖的膜结构形式主要有浮膜结构、充气膜结构、反吊膜结构和平拉膜结构四种，如第225页图1～图4所示。

2.2.1 浮膜

浮膜的结构形式简单，造价较低，后期尾气收集处理量小，经济性好，主要适用于静态或流动性不大的水体，但是造型单一，外部造型不美观，直接接触水体，对膜材的耐腐蚀抗氧化性能要求高。

表1 常用污水池加盖形式优缺点比较

图1 玻璃钢加盖 图2 充气膜加盖

图3 浮膜加盖 图4 反吊膜加盖

本项目厌氧池水面存在一定的浮泥，不利于浮膜与水面贴附，刮大风时，容易导致破坏性撕裂；在好氧池的底部有鼓风设备对水体进行曝气充氧，浮膜的存在会增加鼓风设备的风阻，长期运行对鼓风设备造成一定的损害。

2.2.2 充气膜

充气膜，其结构内部无梁无柱，依靠空气支撑，造型美观，造价适中，适用于大面积区域的封闭。但是，充气膜内部为正压，与密闭除臭的微负压收集理念不符，同时，充气膜内部空间大，会导致尾气处理风量加大，增加后期运行成本。

2.2.3 反吊膜

钢结构在外，膜材在钢结构与池体之间，避免钢结构与腐蚀性气体直接接触，有效延长钢结构的使用寿命。特点：造型多样，结构美观。但是，用于大跨度的池体，结构重量大，对池体的结构尺寸及强度要求高，造价较高。

2.2.4 平拉膜

平拉膜，国外技术，与反吊膜原理类似，钢结构在外，膜材在钢结构与池体之间。与反吊膜结构相比，平拉膜结构密闭空间小，后续臭气处理设备投资和运行费用低；用钢锁代替钢材，用钢量小，对池体的结构强度要求较低，造价适中。但该技术为专利技术，需支付专利使用费。

综合考虑一次性投资、使用寿命等因素，最终选用了反吊膜结构。

2.3 除臭工程

需对加盖后密闭空间内的臭气进行抽吸处理。为改善污水处理厂职工的劳动条件，以及污水处理厂周边的空气质量，将有人员出入且臭气浓度较高的粗格栅间、细格栅间、污泥脱水间一并考虑除臭处理。

厌氧池、奥贝尔氧化沟缺氧区换气量按3 m3/m2·h计算。奥贝尔氧化沟好氧区换气量按曝气量的1.1倍计算。粗格栅间、细格栅间及污泥脱水间按换气次数8次/h计算。渗入风量系数为5%。总臭气处理量为25 000 m3/h。

目前国内外污水处理厂常用的除臭技术有生物除臭、化学除臭、活性炭吸附、高能离子除臭、UV纳米真空紫外光解等方法[2]。常用技术优缺点比较如表2所示。

表2 常用除臭技术优缺点比较

2.3.1 化学喷淋

通过利用酸(碱)溶液和碱(酸)性有机气体的化学反应来对恶臭气体进行去除，如使用氢氧化钠去除甲硫醇(CH4S)、甲硫醚(C2H6S)、二硫化碳(CS2)和二甲二硫(C2H6S2)等强恶臭酸性气体，采用硫酸去除氨气等碱性气体等。

2.3.2 生物除臭

通过附着在反应器内填料上的微生物，将废气中的污染物转化为简单无机物和微生物的细胞质。将挥发性有机污染物分解为二氧化碳、水以及其他简单的无机物；将硫化物转化为硫酸盐，将含氮化合物转化为硝酸盐或者氮气[3]。

2.3.3 高能离子除臭

使用离子发生装置发射出高能正负离子，与臭气分子接触，打开其化学键，分解组合为无味物质分子。同时发射的离子与空气中尘埃粒子、固体颗粒碰撞产生聚合作用，形成大的颗粒，依靠自重沉降下来，又可净化空气。

2.3.4 UV纳米真空紫外光解

高能紫外线(真空紫外线D波段)将臭气组分的化学键断裂，氧气同时被裂解形成游离态的原子或基团，使臭气中的高分子物质降解成无臭无害的低分子化合物，最终产物为CO2、H2O、NO2等。

综合考虑设备安全性能、投资、运行成本、净化效率等因素，本项目除臭采用“化学喷淋+生物过滤除臭技术”。

除臭装置采用玻璃钢材质一体化设备。化学洗涤段及水洗段空塔流速为0.5 m/s，液气比为1 L/m3。生物处理段停留时间为15 s。设备尺寸为：15 m×7 m×3.2 m(L×B×H)，内部分隔为化学洗涤段、水洗段和生物处理段。含布气管、填料及支架、除雾器、加热及保温装置、循环水箱、喷淋泵等。

臭气收集风管采用玻璃钢(FRP)管材，主干路和支管均配有风量调节阀。干管风速为10 m/s，支管风速5 m/s。主干管架空敷设，平均底标高为5.000 m，高度满足日常及提效改造施工时车辆通行。风管顺气流走向设置抬头坡，坡度0.005，冷凝水自流至池体内。

风机采用玻璃钢变频离心风机，1台，风量Q=25 000 m3/h,风压P=3 000 Pa，功率N=37 kW。

3 投资估算及运行成本

本项目工程总投资821.46万元，其中工程费用659.83万元，工程建设其他费用100.78万元，预备费60.85万元。

经分析计算，本项目建成后，污水处理厂年总成本增加116.67万元，其中动力费25.97万元、药剂费9.9万元、水费0.11万元、工资福利费3.6万元、大修理费16.42万元、折旧及摊销费52.03万元、其它费用8.64万元。

4 设计要点总结及结论

1) 加盖工程应充分考虑日常运行操作需要，开设必要的取样口，观察口，雨水口。水下安装有水泵、潜水搅拌机等设备对应区域膜面应设置可开启式检修口。

2) 为确保均匀吸风，避免死角，对于大跨度池体，应在吸风口对立面设置补风口。

3) 因污水散发臭气湿度大，具有腐蚀性，应对加盖钢支架、操作平台钢制走道板及防护栏杆、池顶风管支架加强防腐，以延长其使用寿命。

4) 污水处理构筑物加盖后，会导致夏季池内水温过高，影响生化池正常运行，加盖设计应考虑盖板的可拆卸性。

5) 对于初沉池、曝气沉砂池等设有带操作平台的刮泥机等大型上人设备的池体，若将该设备包在加盖空间以内，应设置强制通风或自然通风措施，避免操作人员缺氧窒息，必要时应安装有害气体监测仪表。

综上，污水处理厂保温提效改造工程对改善污水处理厂出水水质，节能减排，改善污水厂职工劳动条件、改善周边地区空气环境质量、促进当地经济发展意义重大。