国际金奖工程 | 北京槐房地埋式污水厂 除臭+通风 合二为一

编者按：当今欧洲已经有很多关于全地埋污水处理厂除臭通风采暖一体化集成系统的先进技术和成功经验，分区域分类型合理地选择换气率，合理地设计除臭风量，以降低总体投资成本及运行成本。本文介绍了应用于北京槐房再生水厂的除臭通风采暖一体化集成系统设计的成功经验，并着重介绍臭气收集系统的设计经验。

设计理念：1)对需要除臭的构筑物或区域进行良好的封闭；2）收集系统设计做到尽可能均匀收集，保证需要除臭的构筑物内部微负压状态，避免臭气外逸； 3）合理设计除臭风量，以降低总体投资成本及运行成本。

北京槐房再生水厂工程刚刚在IWA世界水大会上获得全球项目创新奖金奖，为亚洲唯一金奖。

1除臭通风系统工程设计难点及分析

1.1系统设计理念概述

地埋式污水处理厂除臭通风一体化集成系统的设计理念为：所有与除臭相关的构筑物及设备必须加盖封闭，设置臭气收集点并保证构筑物及设备内部始终为微负压状态以防止臭气外泄。同时，向工艺车间内引入新鲜空气，新鲜空气由于微负压自然进入除臭构筑物或设备内部，实现构筑物或设备内部的换气。这种一体化集成系统（见图1）的设计使得引入到地下厂区的新鲜空气在所有需要除臭的区域都需要通过除臭设备最终由烟囱排入大气环境，没有额外的排风设备无组织排放工艺车间内的浊气，从而降低了臭气对周围环境影响的风险。在此设计前提下，需要除臭的区域总新风量（加上工艺空气）应等于总除臭风量。采用此通风方式，操作空间全部为新风，充分保证操作空间的卫生条件。

图1除臭通风系统示意图

1.2系统设计难点及收集系统的重要性

在传统的除臭通风设计中，除臭系统和通风系统是分别独立的两套系统，需要除臭的构筑物或设备设除臭点，收集臭气并输送至除臭设备。同时在工艺车间内设置送排风系统，给车间进行换气。在之前一些传统的地埋水厂除臭设计中，为了车间内的美观，设计者有时会将除臭收集风管放置在除臭构筑物盖板以下，且每个吸风口并未设置调节风阀。根据实际运行结果我们可以得知传统设计方案的缺陷主要体现在以下几个方面：

A.吸风口未设置调节风阀，使得在同一趟除臭管路中，由于压损的不同，臭气收集存在严重不均匀的情况，距离风机近的区域由于局部压力损失较小，实际臭气收集量很大，远远超过设计值；反之，距离风机比较远的区域由于局部压力损失较大，实际臭气收集量远远达不到设计值。

B.由于臭气收集不均匀，某些构筑物如曝气沉砂池、生物池等由于本身有工艺曝气的引入，构筑物内部分区域可能会产生正压状态，从而导致臭气外逸到车间内，污染车间工作环境。

C.由于臭气收集不均匀导致臭气外逸到车间内，使得感官上明显感觉某些区域臭味明显，从而会误导设计者在设计中无谓地通过加大通风换气次数来达到要求，造成不必要的成本和能源的浪费。

D.由于臭气收集不均匀导致臭气外逸到车间内，同时车间的通风系统不断向厂区外界排风，这样也会增加臭气外逸到地上厂区空间的风险，产生不良影响。

E.在较冷地区的冬季，由于臭气收集不均匀导致的局部正压状态，使得水体中温度较高且湿度极大的臭气外逸到车间，立即产生冷凝，增大了腐蚀设备的风险。

因此，地埋式污水处理厂中除臭通风设计中的难点就在于臭气收集系统的设计。新颖的一体化集成系统中臭气收集系统设计的关键点主要体现在1) 对需要除臭的构筑物或区域进行良好的封闭；2）收集系统设计做到尽可能均匀收集，保证需要除臭的构筑物内部微负压状态，避免臭气外逸； 3）合理设计除臭风量，以降低总体投资成本及运行成本。设备密闭以及空间除臭案例见图2。

图2 设备密闭以及空间除臭案例图

2收集系统设计经验

2.1除臭系统设计原则

水厂的除臭设计中，臭气收集的原则不应该是换气量越大越好，而应该主要保证产生臭气的设备以及池体处于微负压状态而不使臭气外逸，同时考虑人员工作区域要设计合理的换气率，使得运行维护人员在安全健康的环境中操作。与池体相反的是，若电气设备间位于地埋水厂池体附近，那在设计通风时，应保证电气设备间必须处于微正压的状态，以防止周围污染气体进入设备间从而造成电气设备的腐蚀。

2.2换气率设计

一旦确定被污染的房间，设计就应先确定通风方式，然后选择合适的换气率，从而计算出除臭风量。此时换气率是基于人员操作空间的换气率，而不是池体渠道空间的换气率。

换气率 = 小时抽气量/室内体积

根据设计类似系统的经验，在没有具体的设计参数时，针对不同区域，一般采用表1换气率。

表1 换气率设计选择

2.3空间除臭设计

某些污染物浓度较重且人员操作较频繁的区域，如粗格栅间，进水泵站，细格栅间以及污泥脱水间等，在设计时不仅要考虑设备以及池体的除臭，而且需要考虑整体空间的除臭。根据不同区域臭气性质的不同，以及污染物成分密度的不用，在设计时需要考虑空间的上部区域、下部区域分别收集。如：粗格栅间进水泵站的臭气主要成分以硫化氢为主，相对于空气而言硫化氢的密度较重，容易沉在空间的下部。相反，污泥脱水车间氨气的释放量会较大，相对于空气而言氨气的密度较轻，容易浮在空间的上部。因此在设计时需充分考虑臭气成分造成的影响因素。设计中通常按上部收集气量占1/3， 下部占2/3。

图3 空间除臭分区域收集示意

2.4微污染气体的转移

有些微污染的空间污染物含量很低，在设计时，在满足人员卫生条件前提下，可以考虑将这部分微污染的气体转移至重污染的房间用作新风然后再从重污染的空间里进入臭气收集系统，或者也可以将部分微污染的气体转移至工艺鼓风机房用作工艺空气，但前提条件是鼓风机的材质能够接受污染物浓度。这种转移微污染气体的方案主要是为了降低除臭总风量，从而降低投资成本和运行成本。

在槐房项目中，经严格的工艺计算，将初沉池空间的气体转移到工艺曝气机房，作为工艺曝气的一部分，减少了大量的除臭投资及运行费用。

2.5收集管路冷凝水的排放

从设备或池体收集的臭气为湿度接近饱和的气体，臭气在管道中由于温度变化会产生大量的冷凝水，冷凝水的聚集会腐蚀管道，也会从管路接口处渗漏出来，严重时产生“雨滴”，既腐蚀设备也影响美观。因此设计时必须考虑管路安装的坡度，同时在合理的位置设置冷凝水排放点，及时将管路中产生的冷凝水排放。

图4 冷凝水收集排放示意

3收集系统核心设备

根据污染物浓度的不同，臭气收集管路的材质有不同的选择，污染物浓度较重且湿度较大的区域如进水泵站粗格栅间、细格栅间以及污泥处理车间可以用玻璃钢管道收集臭气。污染物浓度较轻的区域如初沉池、生物池等区域可以采用铝制风管收集臭气。风道系统的设计、制造、检验需要符合相关中国标准。

玻璃钢管道：除臭用风管采用有机玻璃钢（FRP）材质，即以热固性树脂为基体的纤维增强复合材料FRP。玻璃钢管道内衬采用乙烯基类材质，结构层采用对苯或间苯类材质。风管材质的阻燃等级达到GB50243标准中的B1级。

铝制风管：铝含量高于99.5%的纯铝材质具有一定的耐腐蚀性，且相比玻璃钢风管要轻很多，因此在污染物浓度轻的区域用纯铝风管更加经济，并且易于安装。

4北京槐房地埋式污水处理厂-案例分析

4.1项目概况

槐房污水处理厂位于北京市南环铁路以南、占地约31公顷。水区均建设在地下，污泥处理及药品储存建设在地上，地下建设规模为60万吨/日，采用MBR工艺。该工程是北京市第一座全地下再生水厂，建成后的槐房再生水厂在全年满负荷运转的情况下，可将2亿立方米的污水转化为可利用的再生水。水厂水处理线的工艺方案和流程如图所示，本文以下章节集中介绍该厂地下厂区水处理线部分的除臭通风收集系统方案和设计经验。

图5 槐房回用水厂工艺流程

4.2除臭通风收集系统设计方案

该再生水厂水线部分根据不同的构筑物配备5套独立的除臭及通风系统。每个构筑物的臭气风量设计如下所述，全场总的除臭风量为893,000立方米/小时.