生物除臭设计.doc

绍兴市排水管理有限公司3#泵站生物滤池除臭装置设计方案无锡通田环境工程有限公司2012年3月目 录前言3一、项目概况：3二、工程设计规范及标准：3三、技术原理：4四、工艺及设备性能描述：51.工艺流程52.滤池、微生物及其载体63. 工艺内的辅助设备7五、臭气的密闭8六、除臭装置的设计计算81.系统设置范围82.风量及风压的确定93.滤池工艺计算94.风机的选择95.循环泵的选择96.生物填料10七、气体输送系统11八、控制系统11九、运行费用12十、处理效果12十一、附件121.附件1 工艺流程图122.附件2 设备布置图123.附件3 设备外形图12前言改善已建废水设施和建造新设施，公众最关心的就是臭气可能外泄，危害周围群众的身体健康。因此，控制臭气已经在废水收集、处理和处置设施的设计和操作中成为主要考虑事项之一，特别是关系到公众对这些设施的接受程度方面。绍兴市排水管理有限公司本着“以人为本”的理念，在充分调研和成功试点的基础上，决定在城东3#泵站上马一套与7#泵站和2#泵站相同的工艺方法，对废气治标治本的生物滤池除臭装置进行臭气除臭。集中处理该泵站中污水产生的臭气，以保护运行检修人员的身体健康和避免影响周围群众的生活环境，改善附近居民的生活质量。 一、 项目概况：绍兴市排水管理有限公司城东3#泵站在投运过程中，会产生诸如甲烷、氨气、硫化氢等恶臭气体，严重影响周边居民的生活及生产。为此，需要对该泵站进行臭气收集并进行臭气除臭，以改善附近居民的生活质量。绍兴市3#泵站的恶臭气体处理项目包括对该泵站内臭气源（集水井、格栅井洞口、检修孔洞口等）的加盖密闭，臭气的收集以及“生物滤池除臭装置”的设计、制造、供货、安装和调试工作。密闭后恶臭气体通过不锈钢吸风管输送至“生物滤池除臭装置”进行处理，处理后的气体达到GB14554-93恶臭污染物排放标准所规定的臭气排放指标和人体感官要求进行排放。二、 工程设计规范及标准：1. 大气污染物综合排放标准 GB16297-19962. 恶臭污染物排放标准 GB14554-933. 城镇污水处理厂污染物排放标准 GB18918-20024. 环境空气质量标准 GB3095-965. 工业企业设计卫生标准GBZ1-20026. 城市区域噪声标准 GB3096-937. 采暖通风与空气调节设计规范 GB50019-20038. 通风与空调工程施工质量验收规范 GB50243-20029. 恶臭的测定 三点比较式臭袋法 GB/T14675-9310. 硫化氢的测定 气相色谱法GB/T14678-9311. 氨的测定次氯酸钠 水杨酸分光光度法 GB/T14679三、 技术原理：生物滤池除臭装置是目前研究最多、技术成熟，在实际中也最常用的一种处理恶臭气体的方法。其处理流程是含恶臭物质的气体经过去尘增湿或降温等预处理工艺后，从滤床底部由下往上穿过滤床，通过滤层时恶臭物质从气相转移至水-微生物混合相（生物层），由附着生长在滤料上的微生物的代谢作用而被分解掉。这一方法主要是利用微生物的生物化学作用，使污染物分解，转化为无害的物质。微生物利用有机物作为其生长繁殖所需的基质，通过不同的转化途径将大分子或结构复杂的有机物经异化作用最终氧化分解为简单的水、二氧化碳等无机物，同时经同化作用并利用异化作用过程中所产生的能量，使微生物的生物体得到增长繁殖，为进一步发挥其对有机物的处理能力创造有利的条件。污染物去除的实质是有机物作为营养物质被微生物吸收、代谢及利用。这一过程是物理、化学、物理化学以及生物化学所组成的一个复杂过程。可简化为如下表达式：恶臭物质+ O2 微生物 细胞代谢物+ CO2+ HO2 恶臭污染物的转化过程如下图所示：恶臭气体成分不同，其分解产物不同，不同种类的微生物，分解代谢的产物也不一样。对于不含氮的有机物质如苯酚、羧酸、甲醛等，其最终产物为二氧化碳和水；对于硫类恶臭成分，在好氧条件下被氧化分解为硫酸根离子和硫；对于像胺类这样的含氮恶臭物质经氨化作用放出NH3，NH3可被亚硝化细菌氧化为亚硝酸根离子，在进一步被硝化细菌氧化为硝酸根离子。四、 工艺及设备性能描述：1. 工艺流程工艺流程控制图 工艺流程控制图如上图所示，恶臭气体从集气系统中排出后经引风管导入引风机，经引风机输送首先进入预处理系统（成套设备的一部分），经过温度调节、除尘及增湿后，进入生物滤池除臭装置内进行生物除臭，恶臭气体中的污染物与微生物接触，被微生物捕获降解、氧化，使污染物分解为无害的CO2和H2O以及硫酸、硝酸等无机物，硫酸、硝酸等进一步被硫杆菌、硝酸菌分解成无害物质。考虑到本项目中臭气浓度大，地处闹市，毗邻解放路商业区，周边小区密布，决定在生物滤池的后段加一级颗粒活性炭吸附设施，对所排出的气体起保安作用。见如下工艺流程图。工艺流程图2. 滤池、微生物及其载体 微生物特性微生物是不断繁殖、不断更新换代的。微生物的生命周期很短，因此会不断的换代，微生物的特性会随着环境而产生变异。微生物种群中，能适应环境的优势菌繁殖快，不能适应污染物环境的弱势菌繁殖慢。通过不断的更新换代，能适应污染物环境，降解污染物的优势菌数量增加，降解污染物的能力强。每一天都是新生代在处理污染物，除臭效果能不断提高。 微生物是以种群形式存在，多种微生物共居在一个环境中，微生物的特性既相似又相异，不同的污染物质在自然界都可以找到降解它的微生物。因此在一套装置里能同时处理净化多种污染物质。微生物在环境条件变化后一部分会死亡，一部分能继续生存。生存下来的微生物经过短时间繁殖，能发展成为优势菌。因此，本装置能耐冲击负荷，当污染物的浓度上升后，短时间内处理效果下降，但是能很快恢复正常。 滤料特性选取的固定微生物的填料为多种特殊复合填料，其具有机械强度高，受压不变形，不受湿度变化影响，同时还具有比表面积大，空隙率高，质量轻，抗生物降解、风阻小，能耗低，能长期使用，不需要更换。微生物在该填料表面生长繁殖快，但成膜较困难。本公司利用先进的技术，攻克了对填料的挂膜，尤其是大批量填料成批挂膜的问题，且形成的膜较厚，附着力强。有时因繁殖过快会使填料表面塞满，在底层的微生物得不到充足的氧气和营养物，逐渐死亡。死亡的微生物被喷淋水冲洗脱落，脱落后的填料表面很快又能形成新的生物膜。依靠这样的自然平衡，生物箱中能保持足够的微生物，这对于空气的净化是非常有利的。 生物滤池生物滤池是微生物降解气体污染物的场所，也是最新的除臭工艺设备。微生物附着、固定在高效填料上，比表面积大，微生物附着面多，微生物数量多，气体通过填料层与微生物接触机会也多。生物滤池不仅是生物除臭的场所，同时也是微生物生长繁殖的场所。微生物生长需要事宜的温度、湿度和酸碱度条件，还要由充足的氧气和营养物质。在该除臭装置中通过有效的控制，同时通过鼓风机吸入空气供氧，可以营造微生物生长的事宜环境。微生物所需要的营养元素为碳、氮、磷。废气中的有机物也含有碳、氮、磷等元素，一般情况下能满足微生物生长需要，当废气中的有机物缺少碳、氮、磷等元素时需要在适当添加所缺少的元素。3. 工艺内的辅助设备 风机风机是臭气收集和输送的核心设备废气经由废气收集系统和通风管道收集后，通过离心风机的抽送，被直接导入生物净化成套装置处理。风机采用台湾销售冠军的风机品牌-顶裕风机。该风机依据美国材料预测试协会ASTMD4167及AMCA210严格规范设计,已通过ISO9001：2000质量体系认证。具有高性能，高效率，低震动，低噪音等优点。风机材质为FRP，具有耐高压、优越的耐腐蚀性。形式为离心式抽风机。风机采用卧式安装，能长期24小时连续运行。风机安装采用弹簧减振垫、软性接管等技术措施，避免振动传递。为降低噪声，设备风机安装在隔音罩内。隔音罩由消声材料制作，设置有带消音措施的冷却风进出口及排气扇。风机适合室外（内）安装。其绝缘等级：F级，防护等级：IP55。温升：B级。风机转动灵活、平稳可靠，无异常噪声，满足24小时连续运转。风机均配套供应避震弹簧垫，隔震效率80%。在最大能力运转下，离心风机水平1.5m处，基座高度以上1m的噪音值低于70Db(A). 循环泵 循环泵的功能是将循环水增压喷淋到填料层表面，保持足够的流量和扬程，能24小时连续运转。循环水泵采用耐腐蚀泵，具有强耐酸腐蚀，密封采用氟橡胶，无渗漏，防腐等级为IP55。 每套除臭设备配用两台循环泵，互为备用。除臭设备不需要连续使用循环水，而是运行一段时间，停止一段时间。这样的目的是为了更进一步提高对恶臭物质的去除效果，同时节约能耗。水泵绝缘等级：F级五、 臭气的密闭为了对臭气处理点水中散发出的恶臭气体进行收集处理，需要对臭气源各个漏空部分进行密闭。在本项目中，需要加盖的点为集水井、格栅井及机械格栅。调节池经整改后为地埋式，在格栅井侧、最高液位以上并且地面以下开直径为300的孔与格栅井联通，进行臭气收集。 需要加盖的部分为格栅井处开孔处，加盖形式采用钢梁并铺设带扁豆型的玻璃钢盖板。六、 除臭装置的设计计算1. 系统设置范围组合式生物除臭系统主要是由集气、输送、净化和排放四大部分组成。一套完整的生物除臭系统配置有： 气体收集系统 包括臭气空间密闭、防腐风机、系统管路、支架、调节阀门 等； 布气系统 包括管道，管配件及安装附件； 除臭滤池； 生物填料； 监控仪表及控制系统等；2. 风量及风压的确定根据空间体积和换气次数，本项目中风量确定为1600m3/h，风压为2600Pa，风机功率3.7Kw，380V/50Hz。3. 滤池工艺计算 风量： Q=1600m3/h 表面负荷率选用200m3/m2.h生物活性介质装填高度h=1.2m空床停留时间：t= 21.6s20s（可用） 处理方式：生物滤池除臭法 外形尺寸计算：生物滤池外形尺寸LxBxH=6100x2600x2700mm 数量：1台4. 风机的选择 根据前面所确定的风量Q=1600m3/h，风压P=2600Pa，选择风机型号为： HF-151B-5HP，电机功率：3.7Kw ，材质为玻璃钢。序号位置处理风量(m3/h)除臭设备型号除臭设备尺寸（LWH）（mm）风机功率(Kw)17#泵站1600BOT-16006100x2600x27003.75. 循环泵的选择从气味源收集到的气体被送到生物滤池除臭装置处理，进滤池的气体要求潮湿，相对湿度必须控制在90%95%以上，否则填料会干化，微生物将失活。通常处理1m3的臭气需要散水量需要0.53L。水泵流量：Q水=（0.53）*1600=0.89m3/h，选取泵的流量为2 m3/h。为保证螺旋喷嘴喷出的水能够形成雾状，充分对臭气进行保湿，水泵需要足够的扬程，考虑管道沿程阻力的损失，选取水泵扬程H=30m。根据水泵流量及扬程，选取水泵型号为：CDL2-50，品牌为杭州南方特种泵，电机功率：0.55Kw， 380V/50Hz ，IP556. 生物填料 生物处理是通过微生物的作用而达到去除污染物的目的。生物填料作为微生物的载体，在生物处理系统中起着重要的作用。它的总比面积越大，即生物可附着的面积越大，微生物的数量就越多，生物反应器的去除效率就越高。同时，填料还有相当的孔隙率，孔隙率越高，在同体积的反应器中，当处理量一定时，实际停留时间越长，反应器的容积利用系数就越高，单位体积的处理负荷玖增高，设备的处理容积就相对减小。另外，高空隙对防止生物滤体系统杜塞、防止产生断流均有好处，并且有利于微生物的新陈代谢。 对生物处理而言，牺息在生物填料上的生物膜是净化恶臭气体的主体。生物填料的性能直接影响着生物膜的产生及其生长和恶臭气体的处理能力。因此，生物填料的选择是生物除臭的关键技术之一。作为微生物的附着的载体直接影响着微生物生长、繁殖和脱落，其效能与臭气的效率、能耗、基建投资、稳定性和可靠性都有着很大的关系。 填料可分为天然填料和人工合成填料两种，我公司在生物填料选用上选择多种特殊复合填料的混配，具有机械强度高、受压不变形，比表面积大，空隙率高，质量轻，抗生物降解，风阻小，不堵塞不受湿度变化影响等优点。 净化恶臭气体的微生物通常是好氧-兼氧-厌氧同时存在，即生物好氧菌、兼氧菌、厌氧菌同时存在于同一个微生物絮凝体内，并发挥各自的功能，形成一个微生物生态系统，从而实现对恶臭气体的净化处理。微生物有一个生命周期，在初期，体系中的微生物数量较少，随着时间的推移和营养物质的补充，微生物膜厚度不断增加，微生物数量不断增加，当增加到一定程度后，内层微生物耗尽内层营养物质储备，微生物膜发生老化而脱落。脱落的生物膜经喷淋冲洗进入营养液箱底部，微生物脱落的局部地区为新的生物膜形成和生长提供了更新表面。脱落的微生物膜一部分成为新生代微生物的营养，部分循环净化。依靠这样的自然平衡，生物填料层中能保持足够的微生物，并始终具有很多的新时代的微生物，因而始终具有很强的活性，这对于臭气的净化是非常有利的。 七、 气体输送系统本除臭工程配备了臭气的收集和引出等功能完善的配套风管。风管及风管支架均采用不锈钢材质。吸风管从格栅井内引出，进入生物滤池除臭装置进行废气处理。从生物滤池除臭装置出来的排风管向上进行排放，排风口设置挡雨帽。八、 控制系统 每套除臭装置配置了一套电气控制柜，户外型，防护等级IP55，柜体材质SS304不锈钢。 我司负责生物滤池除臭装置整套系统的电气设计，包括电控柜的布置及电控柜与滤池用电设备之间的电缆连接。 负责提供和安装滤池成套系统的电气控制箱及电气附属设备，并且还负责电气控制箱与各设备间连接用的所有控制及电力电缆的供货和安装。 控制箱的工作电源：AC380/220V(三相四线)、50Hz，采用下进下出电缆的进出线方式。 控制箱接受电源侧设总空气开关，总空气开关有短路及过载保护功能，对各机械设备配电用的空气开关有短路及过载保护，并设热保护组件用于电机的过载保护。 控制箱箱面设开停按钮，自动转换开关，紧急停车按钮，单项设备的开停故障指示灯，所有控制及保护回路分开，按钮及指示灯相互匹配。 控制箱设置有向中控室传送各单项设备运行、故障状态的输出端子和接受中控室发来的控制指令的输入端子。 提供循环水箱液位报警指示及控制泵的起停。九、 运行费用本套除臭设备的运行费用主要为耗电，水为循环使用。除臭设备的年运行费用计算公式：年运行费用（元）= P24小时/天365天/年0.77元/Kwh备注：P设备总功率（Kw），计算时电价取0.77元/Kwh。根据年运行费用计算公式以及除臭设备的功率，计算出年运行费用如下：序号处理量(m3/h)设备型号风机功率(Kw)水泵功率(Kw)总功率(Kw)年运行费用(元)11600BOT-16003.70.554.2528667十、 处理效果经过生物滤池除臭装置处理后，在正常工况和常温气象条件下，废气排放浓度完全满足恶臭污染物排放标准（GB14554-93）中的二级厂界标准要求：恶臭污染物排放标准成 份厂界标准（mg/m3）H2S0.06甲硫醇0.007NH31.50三甲胺0.08甲硫醚0.07二甲二硫0.06二硫化碳0.03苯乙烯5.0气味单位（无量纲）20十一、 布置方案阐述经过现场实地考察和与排水公司相关领导的讨论，现确定生物滤池的布置采取如下两个方案：方案一：将除臭系统放置于格栅屋顶的上方若采用此方案必须首先对屋顶进行相应整理，即将两横梁中间的隔热板去除，并对两横梁中间的屋顶进行相应加固工作，使屋顶能承受8吨重量；在墙壁上开设一个300的洞，以便于风机通过吸风管收集集水井内部臭气并架设风管支架对分管加固；另外增加一套斜梯平台，供工作人员到格栅上方（屋顶）对除臭系统进行必要的操作；架设水电到除臭设备附近，以便于设备的安装调试运行。方案二：将放置于集水井上直接将除臭系统放置于集水井上方，并架设风管，对分管进行相应加固；架设水电到除臭设备附近，以便于设备的安装调试运行，相较于方案一，方案二比较简便，但对于泵站的整体布局有一定的影响。以上两种方案均需对集水井上口、格栅井、格栅进行密闭工作。十二、 附件1. 附件1 工艺流程图2. 附件2 设备布置图