胡立海

（中蓝连海设计研究院有限公司，上海 201204）

污水处理厂在运行过程中废气主要来自污水处理系统和污泥处理系统，其中污水处理系统中的废气源主要分布在格栅间、曝气池、生化池等，而污泥处理系统中的废气源主要分布在污泥浓缩池、污泥脱水干化间以及污泥暂存间等[1]。运行中的污水处理设施，如果不对其进行废气的收集和治理，其挥发出来的废气将影响厂区员工的身体健康，同时也对周围环境产生较大的污染，给周边地区的工、农业生产及人民生活造成不利影响。因此，污水处理厂废气治理工艺的选择是否经济合理、质量可靠，废气如何能有效收集并治理成为重点思考的问题。本文针对污水处理厂废气工程设计过程中存在的问题进行了简要概述，并提出了在设计过程中应采取的措施。

1 存在的问题

污水处理厂废气治理是一个综合性极强的系统工程，涉及除臭工艺的选择、各废气源风量的核算、风管管径计算、风管的布置、废气收集、采样口规范设置，其中任何一个环节的设计不合理都会给废气治理系统的运行和监测带来不同程度的影响。下面就污水处理厂废气治理设计中存在的一些问题进行简要概述。

1.1 除臭工艺选择问题

目前的脱臭方法有物理法（活性炭吸附、分子筛吸附）、化学法（湿式化学吸收、臭氧氧化、植物液法）、生物法（生物滤池、生物滴滤、土壤法）、焚烧法（TO、RTO、CO、RCO）。除臭工艺选择合理与否，不仅关系到尾气能否达标排放，而且也影响项目的投资成本和运行费用。如果在设计过程中片面强调处理效果，如采用焚烧法，就会导致投资和运行费用过高。若只为减少投资，仅采用酸碱吸收处理，可能会导致尾气不能达标排放。因此设计人员需熟练掌握多种废气处理工艺和各工艺的优缺点，在选择除臭工艺时综合考虑各种因素，以使投资、运行费用与处理效果达到最优。

1.2 风管选材问题

污水处理厂除臭风管主要采用玻璃钢、UPVC、不锈钢等耐腐蚀材料制作。设计人在选材时，缺乏对废气源进行有效分析，如是否含有腐蚀性组分，废气中可燃气体的浓度是否超标，是否考虑到风管的安装环境。以上问题，如果在风管选材时，考虑不周全，极易导致风管使用寿命缩短，而且还存在着安全隐患，影响装置的长周期运行。

1.3 风管设计问题

风管是将废气收集源与废气处置设备联系起来的重要桥梁。在风管管径设计中，有些设计人员没有综合考虑风速与风阻的关系。在设计风管管径时，风速取值过大，计算出的管径偏小，虽然风管投资费用下降，但风阻提高，引起风机风压升高，导致电机功率变大，运行费用提高。在规划风管布置时，风管收集路线不合理，各分支管压力不平衡，会导致部分收集效果变差，导致废气外溢，没有达到治理效果。在风管铺设时，如果没设计风管坡度，一方面会导致风管低点存液，造成风管低点腐蚀加剧，另一方面由于风道积液会引起气体通行受阻，废气收集效果变差。可见，风管的合理设计在废气治理中占据很重要的地位。

1.4 废气收集问题

根据通风换气空间范围的不同，废气收集分为全面通风和局部通风。全面通风是对含恶臭气体的整个空间进行通风换气，需收集的废气量太大，适用于难以局部收集，且无须经常性巡视或操作的面污染源。局部通风是在集中产生废气的局部位置，设置集气罩，将有害物抽走，以控制有害物向其他地方扩散，适用于点污染源和线污染源。与全面通风相比，局部通风可以减少废气的处理量，降低废气处理设施的尺寸，减少项目的投资费用。在废气收集时，如果通风形式选择不合理，就会导致废气收集效率低下，达不到预期治理效果。对池体加盖时，如果盖板与池顶之间密封不严，会导致池内负压程度较低，当池中水位波动较大时，会造成废气外泄。在对各构（建）筑物设计风量时，如换气次数选择不合理，易导致废气收集效果不明显。根据规范，设计补风口位置时，如未考虑抽气口及池内隔板的影响，会导致池内气体短路，换气效果不佳。

1.5 排气筒及采样口设计问题

废气经治理后，尾气通过风机送入排气筒，排入大气。环保管理部门为了对废气排放源进行监测，制定了相应尾气排放标准，供设计人员使用，但有些设计人员在设计排气筒高度、采样口位置时仍存在较多问题，甚至设计出的成品存在违法行为，迫使装置停工整改，给甲方正常生产造成损失，也造成了环境污染。因此设计人员需高度重视废气排放的相关国家标准和规范，使设计出来的尾气排放设施满足排放标准的要求。

2 工程设计要点分析

根据以上存在的不同问题，以理论分析为指导并结合工程经验，对设计过程中现存的问题提出了相应的对策，减少后续运营时问题的产生，提高污水处理厂废气的治理效果和监测水平。

2.1 除臭工艺合理选择

除臭工艺选择性较灵活，但需根据污水处理厂的废水成分，因地制宜，按照占地少、投资省、运行费用低、处理效果好、工艺技术先进的原则选择除臭工艺。对于市政污水的废气，主要成分可分为三大类：含硫化合物（硫化氢、甲硫醇、甲硫醚等），含氮化合物（氨、二元胺、甲基吲哚等），碳、氢、氧等组成的化合物（低级醇、醛、脂肪酸等）[2]，此类废气由于废气量大，且成分稳定，可采用生物法或化学吸收法进行净化处理。但对于化工厂和炼油厂的废气，由于成分复杂，很多都是难生物降解的有机物，有些对生物还有毒性，如果直接采用生物法效果不会很理想，需对污染源产生的废气分别收集处理。如前端的隔油池、调节池、气浮池、污油罐等散发的高浓度VOC气体可与厂区的甲乙类仓库产生的废气或反应罐尾气集中收集后，采用活性炭吸附处理，后端的生化池、污泥浓缩池等废气采用生物法处理。通过采用不同除臭工艺，可发挥各自工艺的优越性，不仅能使废气更易达标排放，而且还降低了运行和投资费。

2.2 风管选材思路

废气治理的风管宜采用玻璃钢、UPVC、不锈钢等耐腐蚀材料制作。在选材时，需要考虑以下因素：①废气成分的复杂性、腐蚀性；②风管户外安装的自然环境影响；③管材的经济性；④管材的安全性。

对于废气中含有氯离子的废气，由于氯离子对奥氏体不锈钢产生点蚀，会造成管道密封性变差，在风管选材时，应选择玻璃钢、UPVC等非金属管道。由于厌氧池、污泥浓缩池产生的废气中可燃气的浓度会较高，在管道选材时，如果使用非金属材质的管道，需考虑管道的防静电和阻燃性能。为了安全起见，风管的燃烧性能等级为难燃B1级，管道的电阻不大于1.0X106Ω.m。如果将非金属管道用作室外废气收集管，一定要选择具有抗紫外线能力，在风管制作时，需在风管外面涂防紫外胶衣或添加炭黑，也可考虑采用铝皮、彩钢板包裹的方式避免紫外线的影响。

2.3 风管设计要点

为了解决风管管径与风机风压匹配问题，设计人员需根据各废气释放源的分布绘制出收集管道系统图，对各管道进行编号，标注管长度和风量。根据设计手册，先假定各管段的流速，如主管风速10m/s左右，支管5m/s左右。支管与母管连接方式采用45°角黏接的方式，减少风压损失。各并联收集风管的阻力宜保持平衡，各并联环路压力损失的差额不宜超过10%。根据以上规则，调整风管管径，直至计算出合适的管径，最后根据最不利环路的管阻进行计算并加以安全系数得出风机的风压，由风压和风量选出合适的风机，最终使得风管投资和运行费最优。

由于污水处理厂，各水处理单体占地较大，废气源较多，特别是某些池体的废气收集量与实际收集气量存在较大差异，为了使设计出的风管具有较大的适应性，本污水处理厂废气收集管网的设计采用树形结构，即采用干管、支管、分支管的三级布管结构。在干管、支管、分支管合适位置上安装风阀，起到灵活调配风量的作用。在开工调试时，如果有些池子抽气效果不好，可以通过风阀来调节池内的换气量。为了便于校核每个抽气口的风量，需在抽气口的管道上预留测风孔，此孔平时用盲法兰封堵。对于北方的污水处理厂，由于冬天气温较低，池内大量的水汽进入管道后会在管道低点聚集凝结，管道宜按5‰的坡度进行敷设，并在低处设“U”形排水管，并对“U”形排水管进行电伴热和保温，避免冬天“U”形排水管冻结，保证正常自动排凝。

2.4 废气高效收集

为了保证污水池产生的废气能高效收集，对调节池、事故池、气浮池、A/O生化池、污泥浓缩池、污泥储池等污染源进行密闭加盖收集废气。盖板与池壁接触的边缘采用氢化丁腈橡胶圈进行密封，较少气体通过缝隙无序化进出。盖板安装要考虑设备检修，各检测仪器、日常检查的洞口留设，并在池盖上设计一定数量的吸风口和补气口，通过补气口引入的新风将池中散发出的恶废气体带走，降低池中废气的浓度。在设计吸风口和补气口位置时，两开口位置应较远，避免气体短路。如果想高效收集废气，可以利用CFD软件模拟气流在池内的流动，在合适的部位设计吸风口和补气口。

为了使池内呈现微负压，避免气体向池外泄漏，补气口的面积按如下公式计算：

式中：A为补气口面积，m2；Q为废气量，m2；Δp为密闭后池内外压差，建议20～30Pa[3]。

另外为避免补气口开口尺寸过大，可以在补气口上增设风阀，并在每个吸气口上增设正负压表来检测池体内的压力。

2.5 排气筒及采样口设计

污水处理厂的废气经净化设备处理后进入排气筒高点排放。为了监测尾气能达标排放，需设置合理的排气筒高度和采样设施。排气筒高度要求在多个标准和规范中有要求，有些已经由企业环评编制单位按照相关标准和规范规定了排气筒高度。设计人员在设计排气筒时，遵行环评报告及环评批复的高度要求即可。如果没有环评报告，则需根据废气治理设施的工艺、废气排放量、废气排放速率，对照相应的标准和规范，来确定排气筒的高度。为了计算治理设施的去除率，企业应在废气治理设施前后风管的合适位置开永久性规范采样口。采样孔内径、采样孔管长度、采样孔开口位置、采样平台尺寸、平台梯子形式等应符合HJ/T 397—2007《固定源废气监测技术规范》及GB/T 16157—1996《固定污染源排气中颗粒物和气态污染物采样方法》的规定。特别是采样口位置设置不合理，会导致采样数据不准，无法计算治理设施的去除率，且监测数据也不准确，不能实时反映废气是否排放达标。

3 结束语

污水处理厂废气治理效果受到多种因素影响，其中工艺选择、风管选材、风管设计、废气收集以及排气筒、采样口的规范设计是影响污水处理厂废气治理效果的主要因素，因此设计人员需要对污水污水处理厂废气源产生原因进行分析，结合废气成分和排放指标效果，采取合理措施，减少污水处理厂废气的排放量，并配置必要的监测仪表，以改善环境质量，保障公众健康。