重慶雞冠石污水處理廠(chǎng)為重慶市規模最大的污水處理廠(chǎng)，臭氣性質(zhì)復雜，布局分散，但缺少針對性的除臭裝置，對周邊環(huán)境造成了不利影響。改造工程采取系統性理念，通過(guò)組合加蓋模式進(jìn)行臭氣收集、等距同程風(fēng)管進(jìn)行輸送、高效除臭工藝靈活應用，結合多種創(chuàng )新手段精準施策，實(shí)現優(yōu)于預期的除臭目標。除臭改造工程自投入運行以來(lái)，產(chǎn)生的臭氣經(jīng)處理后均實(shí)現達標排放，即滿(mǎn)足《惡臭污染物排放標準》（GB 14554—1993）二級標準，惡臭源得到有效控制，除臭效果顯著(zhù)。

1、項目概括

重慶市雞冠石污水處理廠(chǎng)位于南岸區雞冠石鎮，歷經(jīng)多次改擴建，2010年達到規劃規模，為165萬(wàn)m³/d（雨季）和80萬(wàn)m³/d（旱季）。其中，2008年建成的二期工程（60萬(wàn)m³/d）執行《城鎮污水處理廠(chǎng)污染物排放標準》(GB 18918—2002)一級B標準，2010年建成的三期工程（20萬(wàn)m³/d）執行《城鎮污水處理廠(chǎng)污染物排放標準》(GB 18918—2002)一級A標準(SS=18 mg/L)，現出水均優(yōu)于設計排放標準，為重慶市的環(huán)境保護和COD減排做出了巨大貢獻。

但是，雞冠石污水處理廠(chǎng)內現有除臭設施并不能滿(mǎn)足除臭要求，對周邊環(huán)境造成了一定的危害。粗格柵及進(jìn)水泵房、細格柵及旋流沉砂池、初沉池、生物反應池厭缺氧段、好氧段、污泥處理區等構筑物均為敞開(kāi)式，臭氣無(wú)組織排放。大部分蓋板無(wú)法有效密封，仍有大量臭氣無(wú)組織排入大氣。隨著(zhù)市民環(huán)境意識的加強，人們對污水處理廠(chǎng)飄散的惡臭污染更加關(guān)注，僅2020年12月全國的惡臭投訴事件就有15 952件，占大氣污染投訴的44.1%。重慶市人民政府為消除雞冠石污水處理廠(chǎng)臭氣對周邊環(huán)境的不利影響，縮減影響范圍和衛生防護距離，提高廠(chǎng)區周邊土地的利用價(jià)值[可開(kāi)發(fā)約2 564畝（1畝≈666.67 m2）土地，地區經(jīng)濟效益達百億元]，確保廠(chǎng)區周?chē)己玫沫h(huán)境空氣質(zhì)量，對廠(chǎng)區中產(chǎn)生臭氣的構建筑物進(jìn)行針對性的改造，采取切實(shí)有效的環(huán)保措施，以實(shí)現經(jīng)濟效益、社會(huì )效益和環(huán)境效益的統一。

根據工程平面布置，本工程擬對初沉池、生反池厭缺氧段、污泥處理區進(jìn)行加罩密封，并針對構筑物單體上的蓋板增加密封措施，總投影面積共計92 560 m²。后續實(shí)現負壓吸引、集中除臭，處理能力達到13.8萬(wàn)m³/h。

2.2 規模大、源強高、臭源多、疊加效應強

雞冠石污水處理廠(chǎng)為重慶市最大規模的污水處理廠(chǎng)，總處理規模為165萬(wàn)m³/d（雨季），污水處理量為80萬(wàn)m³/d（旱季）。該廠(chǎng)十余年內多次建設，現有處理構建筑物近60座，其中，初沉池3座，每座散發(fā)臭氣的敞開(kāi)水面面積約有0.45萬(wàn)m²，3座初沉池散發(fā)臭氣總面積為1.35萬(wàn)m²左右；AAO生反池4座，每座厭缺氧區面積約1萬(wàn)m²，4座生反池散發(fā)臭氣總面積為4萬(wàn)m²左右。

污水處理廠(chǎng)現有處理構建筑物近60座，分散在4.67×10⁵ m²范圍內。臭氣濃度較高的預處理區和污泥處理區與廠(chǎng)外敏感點(diǎn)距離僅200 m左右，除臭難度大。業(yè)主要求排氣筒出口臭氣濃度需低于200，為國家標準值的1/10，該標準也僅為上海市最新的地方臭氣標準最高允許值的1/3，達標難度大。

3、項目技術(shù)特點(diǎn)

3.1 分散收集、分散處理

雞冠石污水處理廠(chǎng)除二沉池及之后的深度處理區之外，預處理區、污泥處理區、污水深化處理區均有產(chǎn)臭構筑物分布，分散的布局給臭氣收集帶來(lái)很大不便。結合不同工藝臭氣濃度及成分的差異性，給出的解決方案是適度集中、分散收集處理。按“大集中”“小集中”分別給出布置方案，比較管道投資及處理設施的投資?！按蠹小笨偣膊捎?套除臭裝置方案，即預處理區1套、生反池1套、污泥處理區1套。該方案可節省除臭裝置投資，但管路投資大且風(fēng)機電耗增加；“小集中”采用7套除臭裝置，預處理區4套（含初沉池2套）、生反池2套、污泥區1套。該方案針對收集面積大、臭氣負荷高的初沉池和生反池區域均采用了2套除臭裝置，收集系統的縮小對區域內臭氣的均勻收集非常有利。經(jīng)綜合比較，最終確定采用“小集中”方案（7套除臭裝置），總除臭風(fēng)量為13.8萬(wàn)m³/h。

3.2 運用系統化思維，關(guān)注全流程

以往的除臭工程往往只關(guān)注送至除臭裝置的臭氣要達標排放，而忽視了臭氣收集和輸送的有效性。臭氣的“收集→輸送→處理”是整個(gè)除臭系統的三大環(huán)節，任何一個(gè)環(huán)節出現問(wèn)題都會(huì )導致除臭“功虧一簣”，效果大打折扣。收集指如何對產(chǎn)臭構筑物進(jìn)行加罩，要點(diǎn)是兼顧運行管理的便利性；輸送指臭氣管路系統，要點(diǎn)是如何保證各個(gè)構筑物或構筑物內各點(diǎn)臭氣收集的均衡性。

4、臭氧收集——

加罩設計及風(fēng)量選取

4.1 加罩材料的選擇

雞冠石污水處理廠(chǎng)現有水池基本均為敞開(kāi)設置，故除臭的第一步是選擇合適的加罩材料對現有水池進(jìn)行密閉加罩，表2為目前國內常用的加罩形式。

綜上，結合雞冠石污水處理廠(chǎng)規模大、不能長(cháng)時(shí)間停水施工、景觀(guān)綠化視覺(jué)效果要求較高的特點(diǎn)，將以上3種加蓋模式進(jìn)行組合，在適當的地方采用合適的加蓋方式，為本工程的最優(yōu)選擇。

巡檢人員密切觀(guān)察區域，如粗格柵間、粗格柵出渣間、沉砂池細格柵等處采用便于觀(guān)察的透明加罩形式，采用雙層鋼化玻璃加不銹鋼框架的加罩形式，使用壽命長(cháng)、外觀(guān)整潔美觀(guān)。

設備故障率高且臭氣濃度高、需經(jīng)常放空檢修的大面積構筑物，比如初沉池，采用高強度拱形玻璃鋼滑動(dòng)蓋板加罩，該種罩采用高低蓋設計，可雙向實(shí)現100%面積開(kāi)啟，方便鏈板刮泥機的更換檢修。

雞冠石污水處理廠(chǎng)厭缺氧段和好氧段單格尺寸大，跨度均達到15 m以上，好氧區大部分位置跨度達25 m。AAO生物反應池池壁較薄，混凝土加蓋蓋板重量大，且需停水施工，工期長(cháng)，對現有運行影響大，對于本工程來(lái)說(shuō)不適宜采用；反吊膜和高強度玻璃鋼蓋板具有自重輕、視覺(jué)美觀(guān)的特性，適合較大跨度的生物反應池的加蓋。經(jīng)多方案比較，最終選用反吊膜和高強度玻璃鋼蓋板協(xié)同加罩方案。經(jīng)環(huán)評單位論證，考慮將來(lái)除臭標準進(jìn)一步提高的可能性，在厭缺氧區采用高強拱形玻璃鋼蓋板加蓋，加蓋跨度為15 m；好氧區采用反吊膜加罩，跨度達25 m，罩體下部有2 m騰空段近期不封閉，遠期除臭標準進(jìn)一步提高時(shí)可通過(guò)增加騰空段膜材實(shí)現快速封閉。

兩者結合的效果是“各取所長(cháng)、互補其短”，臭氣散發(fā)濃度較高的厭缺氧區采用大跨拱形蓋，15 m跨度時(shí)最高處僅有1 m，有效降低了除臭風(fēng)量；好氧區不除臭，采用反吊膜加蓋既美觀(guān)又實(shí)用。本工程反吊膜加蓋和拱形大跨度玻璃鋼加蓋面積均為4.5萬(wàn)m2。

4.2 除臭風(fēng)量的確定

目前，國內除臭設計中均采用換風(fēng)次數法確定各單體除臭風(fēng)量，該種方法簡(jiǎn)單易行，但由于換風(fēng)次數可取值范圍很大，同一個(gè)單體規范上允許的換風(fēng)次數低值和高值可相差一倍，導致投資也有一倍的差距，實(shí)際應用時(shí)設計人員按自我習慣取值，實(shí)際應用效果無(wú)法保障。

從加罩除臭機理角度分析，好的加罩換風(fēng)次數應使加罩后所有縫隙中往罩內吹的風(fēng)速不低于0.3 m/s，一般取0.4 m/s。此種風(fēng)速下臭氣不會(huì )從縫隙中逸散到罩外，從而達到加罩目的。故換風(fēng)次數應該和罩子的縫隙比（縫隙面積和加罩總面積的比值）相對應，縫隙比越低，換風(fēng)次數越少，除臭風(fēng)量也越小，除臭裝置投資越省，也越節能。

本工程在換風(fēng)次數確定中，首次進(jìn)行了加罩縫隙的計算，通過(guò)縫隙計算確定除臭風(fēng)量值。

縫隙法計算的原理是認為混凝土現澆板不存在氣體散發(fā)可能，所有臭氣均從蓋板縫隙漏出。故統計水池加罩后蓋板的邊緣長(cháng)度作為縫隙的長(cháng)度，縫隙的寬度按蓋板邊固定方式經(jīng)驗選用，采用雙向滑動(dòng)蓋的為便于滑動(dòng)其縫隙偏大，一般取值為10 mm左右；玻璃鋼蓋板為膨脹螺栓加橡膠墊固定，其縫隙寬度一般取值為2 mm左右；一般的活動(dòng)蓋板和反吊膜加罩區域縫隙寬度居中，一般取值為5 mm左右。具體如表3所示。

初沉池采用雙向滑動(dòng)除臭罩，為便于滑動(dòng)，其縫隙較大，故折算后換風(fēng)次數需達4次/h。反應池采用固定蓋加罩，蓋子與池面采用橡膠墊及膨脹螺栓固定，可控制平均縫隙寬度為2 mm左右，此時(shí)只需換風(fēng)次數2次/h，相比于常規的3~6次/h換風(fēng)次數計算得到的除臭風(fēng)管及除臭裝置的投資均大幅降低。

5、臭氧輸送——風(fēng)管設計

每個(gè)吸風(fēng)口與總管的距離盡量相同是風(fēng)管布置中的一個(gè)基本原則，但實(shí)際應用中，由于同程布置導致管路不可避免地出現繞路等現象，很多設計人員舍棄了同程設計理念，且存在“反正有風(fēng)閥可調節阻力”的想法。經(jīng)測算，雖然風(fēng)閥可以調節阻力，但調節能力有限，故合理的風(fēng)管布置原則應該是對于收集主管實(shí)現同程布置，支管通過(guò)閥門(mén)調節。圖1為小型構筑物的風(fēng)管布置，其收集管道基本實(shí)現了同程布局，末端3根支管方面，通過(guò)對末端CFD模擬后采用中間支管縮徑方式，也實(shí)現了3根支管的阻力一致。圖2為旋流沉砂池的風(fēng)管布置，為主管同程布置的方式。

除臭風(fēng)管的冷凝水排放也很重要，尤其對于不銹鋼管道，如不及時(shí)排放，冷凝水會(huì )融入硫化氫后轉變?yōu)槿跛?，對不銹鋼管造成嚴重腐蝕。因此，設計中務(wù)必通過(guò)管道支架的墊片調整風(fēng)管水平安裝的坡度，設計坡度取0.5%~1.0%，冷凝水通過(guò)管道最低點(diǎn)處的排水閥排出。此外，收集干管和支管風(fēng)速設計取值不同，分別為6.0~10.0 m/s和4.0~7.0 m/s。

經(jīng)分析，氣體從縫隙的漏風(fēng)點(diǎn)進(jìn)入，至吸風(fēng)口排出，其沿程阻力損失很小可忽略不計，主要阻力發(fā)生在縫隙處和吸風(fēng)口處?？p隙處按0.4 m/s風(fēng)速計，吸風(fēng)口處按3.0~5.0 m/s風(fēng)速計，阻力共6~14 Pa，對于整個(gè)收集管路的損失（300~700 Pa）來(lái)說(shuō)可忽略。

試驗表明，氣體的輸送與液體輸送存在很大差異，氣體輸送對阻力差異更敏感，也就意味著(zhù)除臭風(fēng)管風(fēng)量的調節難度比水輸送管路更大。除臭風(fēng)管布置的首要原則是同程原則，即每個(gè)吸風(fēng)口與總管的距離盡量相同，從而大幅降低風(fēng)閥調節的難度，使每個(gè)吸風(fēng)口風(fēng)量相同。實(shí)際應用中，由于大部分單體外形不規則，且風(fēng)管還需考慮與人員通道、生產(chǎn)管線(xiàn)的避讓?zhuān)L(fēng)口距離總管不可避免的會(huì )存在遠近，無(wú)法實(shí)現完全同程，此時(shí)就需要通過(guò)風(fēng)管上的風(fēng)閥對風(fēng)管阻力進(jìn)行調節。一個(gè)收集系統中最近和最遠風(fēng)管的阻力差如小于單個(gè)風(fēng)閥最大阻力，則可通過(guò)風(fēng)閥進(jìn)行調平，如大于風(fēng)閥最大阻力，則靠風(fēng)閥無(wú)法實(shí)現調平，此時(shí)管路的同程布局就顯得尤為重要。

根據以上分析，在風(fēng)管無(wú)法完全同程的情況下，只能靠風(fēng)閥對遠近風(fēng)管的阻力進(jìn)行調平，如何準確地實(shí)現調節是一個(gè)重要的問(wèn)題。污水處理廠(chǎng)除臭風(fēng)管一般均采用玻璃鋼或不銹鋼等不透明材質(zhì)，風(fēng)管的輸送量無(wú)法通過(guò)肉眼直觀(guān)看出差異。鑒于此，雞冠石除臭項目中采用了上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司創(chuàng )新設計的風(fēng)量指示器，內部風(fēng)量值直觀(guān)顯示在外部刻度上，結合調節風(fēng)閥可實(shí)現各支管風(fēng)量的調平，如圖3所示。該風(fēng)量指示器采用類(lèi)似加藥管路上的轉子流量計原理，通過(guò)對不同形式盤(pán)片的試驗，最終選用特定開(kāi)孔比及開(kāi)孔斜度的鏤空等距盤(pán)片，在極小的風(fēng)阻下（最低風(fēng)速為1 m/s）可將盤(pán)片在不同位置懸停并勻速轉動(dòng)，通過(guò)轉動(dòng)將一些雜質(zhì)撥開(kāi)，防止盤(pán)片被卡。為防止長(cháng)時(shí)間運行后里面有污物，在盤(pán)片上設置了再生水接口，可接入再生水對內部進(jìn)行沖洗。

6、臭氣處理——除臭裝置設計

化學(xué)洗滌法、生物除臭法、離子除臭法、活性炭（化學(xué)過(guò)濾）吸附法、除臭劑噴淋法、全過(guò)程除臭法是目前較常用的除臭處理工藝，幾種工藝各具特點(diǎn)。針對不同的臭氣含量，采用不同的除臭設計參數，在確保達標的前提下節省投資。常用除臭工藝優(yōu)缺點(diǎn)如表4所示。

根據以上分析，考慮到預處理部分和生反池部分實(shí)測硫化氫質(zhì)量濃度均低于50 mg/m³，為生物濾池可有效發(fā)揮作用的范疇，且化學(xué)法需使用氫氧化鈉和次氯酸鈉，運輸使用不便，故確定本工程采用生物濾池法為主的除臭工藝。針對高濃度區域，如初沉池和污泥濃縮池、濃縮機房等設施，采用高效靶向型生物濾池，內部含兩個(gè)不同的生物濾池模塊，分別采用不同的內部設計和停留時(shí)間，培養嗜酸性細菌（25 s停留時(shí)間）和嗜中性細菌（15 s停留時(shí)間）的優(yōu)勢種群，分別以臭氣中的硫化氫等無(wú)機酸性氣體和甲硫醇等醇類(lèi)臭氣成分為靶向目標進(jìn)行高效去除。兩者聯(lián)合可將臭氣的去除效率從常規的90%提到95%~99%。

生物濾池采用的填料不同，其除臭效果及使用壽命也有很大差異，生物濾池常用的填料及特性如表5所示。

根據以上分析，鑒于本工程對除臭效果要求高，且要求設施使用壽命長(cháng)，經(jīng)多方位比選最終確定選用竹炭填料。竹炭填料價(jià)格較高，但其比表面積大，單位體積承載生物量大，強度高，不宜破碎，且其具有一定吸附作用，可在沒(méi)有掛膜的時(shí)候吸附臭氣發(fā)揮除臭功能，對于著(zhù)急發(fā)揮效用的應急項目尤其適用。

生物濾池設計中還有個(gè)關(guān)鍵性指標，即停留時(shí)間。停留時(shí)間越長(cháng)，除臭效果越好，但投資和運行成本越高，一般單級生物濾池停留時(shí)間為15~40 s。本工程考慮到不同設施臭氣濃度不同，故在停留時(shí)間上進(jìn)行了精細化考量，對于濃度較低的粗格柵進(jìn)水泵房、生反池區域，設置生物濾池填料區停留時(shí)間為25 s，對于濃度較高的細格柵旋流沉砂池、初沉池、污泥濃縮池，設置生物濾池填料區停留時(shí)間為40 s。

一般除臭微生物需要一定的溫度才能保持活性，如在北方地區需要增加加熱器對噴淋水進(jìn)行加溫，而重慶地區尚不需要，且臭氣來(lái)自于污水池，在冬天臭氣的溫度也不會(huì )低于10 ℃。生物濾池采用玻璃鋼外殼，玻璃鋼本身的低傳熱效率也有利于保溫。

另外，雞冠石污水處理廠(chǎng)內建有一座污泥干化機房，設計規模為450 t/d（進(jìn)泥含水率為80%），采用蘇伊士的兩段法干化工藝（薄層+帶式干化）。該工藝共產(chǎn)生兩種臭氣，一種為干化過(guò)程中產(chǎn)生的高溫高濃度臭氣（50 ℃左右），另一種為房間內的低濃度臭氣，其中薄層干化機密閉性好，房間內無(wú)需除臭，帶式干化機無(wú)法做到完全密閉，房間內有明顯臭味，且帶機體型大，整體加罩實(shí)施難度大。干化機房緊鄰廠(chǎng)界西側圍墻，圍墻外200 m即住宅小區，故本次對干化機房重點(diǎn)除臭。

鑒于此，針對干化機房的除臭方案如下：高溫高濃度干化廢氣采取洗滌降溫+化學(xué)除臭+生物濾池+活性炭吸附（可超越）的組合除臭工藝，其中活性炭吸附作為保障措施，在進(jìn)氣異常波動(dòng)或設備檢修造成出氣超標情況下短期使用，化學(xué)除臭填料區接觸時(shí)間不小于3 s，生物濾池填料區停留時(shí)間不少于40 s；房間內的低濃度臭氣為廠(chǎng)房?jì)葻o(wú)組織散發(fā)臭氣，采用離子送新風(fēng)除臭工藝。

7、處理效果

2019年7月，除臭改造工程完成安裝調試工作。同年9月，市級環(huán)境保護部門(mén)通過(guò)驗收，處理后達到《惡臭污染物排放標準》（GB 14554—1993）二級標準。其中排氣筒的實(shí)測臭氣濃度也始終低于200。

8、結論

雞冠石污水處理廠(chǎng)除臭專(zhuān)項工程為西南地區首個(gè)大型除臭專(zhuān)項工程，采用了大量創(chuàng )新性的技術(shù)和理念。如在風(fēng)量計算上采用縫隙面積法，在確保除臭效果的基礎上降低了風(fēng)量，節省了投資；在除臭工藝選用上對設計參數進(jìn)行了精細化設計；生物濾池選型上創(chuàng )新采用了高效靶向型生物濾池，提高除臭效率到99%；收集管路上創(chuàng )新應用了同程管路技術(shù)及可視化技術(shù)，提高了運行管理質(zhì)量，從而實(shí)現了 “收集-輸送-處理”全流程對除臭技術(shù)進(jìn)行了全面升級。本工程為大型污水處理廠(chǎng)的除臭改造工程提供了可復制、可借鑒的經(jīng)驗。