污水处理站除臭系统
初步设计方案
1、概述
目前，由于公司污水处理站部分设施运行过程中有恶臭气体逸出，主要是由 于污水在生化处理的过程中会不断的产生污泥，这些污泥中含有大量的 等成份，在微生物新陈代谢作用下，会产生NH3、H2S等臭气成份，同时生产废 水中会含有少量其它挥发性有机废气，这些异味气体分子均具有易挥发、沸点低、气味表征值大等特点，敞开的生化池等都有大量的臭气分子不断向外释放，严重污染环境，影响工作人员工作环境和周边居民生活质量。
为解决恶臭问题，公司对污水构筑物加盖密封，已有密闭措施的构筑物根 据需要确定是否增加抽风口以满足除臭抽风要求。计划新建一套废气处理装置，消除污水处理过程中产生的恶臭污染，达到相关污染物排放标准。
本方案根据业主方要求，设计新建废气处理设施规模：设计处理能力为 10000 Nm3/h。处理工艺拟采用“化学洗涤－生物除臭”的联合处理废气工艺。整套工艺设备，设备和材料均需具有较长的使用期，并适合长期的每天24 小时的连续运转或间歇式运转。除臭主体设备的正常使用寿命要求15 年以上。
组合废气处理系统出口尾气排放指标达到《恶臭污染物排放标准》
（GB14554-1993）、《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）中的二级排放标准，达标气体经15m 排气筒高空排放。
2、设计基础
2.1 废气种类
导致异味的主要物质
H2S、CH3SH、(CH3) 2S、(CH3) 2S2、NH3、(CH3) 3N 等物质以及存在的其它挥发性有机废气。
2.2 废气气量
据招标文件要求，污水处理厂除臭系统设计处理能力为10000 Nm3/h。 该公污水处理站处理的主要臭源为对污水站各工艺构筑物加盖密封后收集的废气。根据构筑物体积规格、曝气量和换气次数计算废气量（详见表 1）。
表1待处理废气量核算表
序 号
构筑物名称
污水池规格参数
集气空 间高度
（m）
换气次数
（次/h）
风量
（Nm³/h）
备注
长×宽(m)
数量(座)
1
2
3
4
5
6
7
合计
据废气气量核算表综合考虑，取相应安全系数，污水处理站除臭处理装置设
计处理能力为10000 Nm3/h。
2.3 设计废气进出口浓度
本项目废气为污水厂正常运营过程中产生的恶臭气体以及原水中可能挥发 的VOC 类气体成份。根据类似污水处理厂的数据，废气的主要成分如下表2：
1
气体名称
标干气量m³/h
排放浓度m³/h
排放速率kg/h
备注
1
氨
2685
1.25
0.00336
2
甲烷
2685
128
0.344
3
硫化氢
2685
5.05
0.0136
4
甲醛
2685
0.472
0．00127
5
臭气浓度（无量纲）
/
309
/
臭气经过处理后，在不受其他臭气源的影响之下，原则上除臭系统应保证在
极端进气条件下达到《恶臭污染物排放标准》（GB14554-1993）、《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）中的二级排放标准，见下表3。
表 3 设计出口污染物浓度值
序号
控制项目
排气筒高度
（m）
厂界排放浓度
（mg/Nm3）
排放量（kg/h）
备注
1
硫化氢
30
/
0.35
代替（GB14554-93）中要求指标
2
甲硫醇
30
/
0.03
3
甲硫醚
30
/
0.35
4
二甲二硫醚
30
/
0.90
5
二硫化碳
30
/
6.0
6
氨
30
/
3.5
7
三甲胺
30
/
0.9
8
苯乙烯
30
/
17
9
臭气浓度
30
/
＜1000(无量纲)
注：污染物控制设施总去除率≥95%时，等同于满足最高允许排放速率限值要求。
2.5 安装位置及安装条件
（1）厂址 工程地址：理站。
（2）其他
电压380V/220V
频率50HZ
2.6 设计标准
《恶臭污染物排放标准》（GB14554-93）
《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）
《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996)
《建筑设计防火规范》（GB50016-2006）
《室外排水设计规范》（GB50014-2006）
《污水综合排放标准》（GB8978-1996）
《污水再生利用工程设计规范》GB/T50335-2002
《给水排水管道工程施工及验收规范》（GB50268-2008）
《工业金属管道工程施工及验收规范》（GB50235-2010）
《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》（GB50236-2011）
《压缩机、风机、泵安装工程施工及验收规范》（GB50275-2010）
《仪表安装调校施工及验收技术规范》 HGBJ96-88
《自控安装图册》化工部设计标准图 HG/T21581-95
《工业自动化仪表工程施工及验收规范》 GBJ93-86
《自动化仪表安装工程质量检验评定标准》 GBJ131-90
《电气装置安装工程低压电器施工及验收规范》 GB50254-2014
《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》 GB50169-2006
《电气装置安装工程旋转电机施工及验收规范》 GB50170-2006
《电气装置安装盘、柜二次回路接线施工及验收规范》 GB50171-92
《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》 GB50150-2006
《电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范》 GB50168-2006
《电气装置安装工程爆炸和火灾危险环境电气装置施工及验收规范》 GB50257-96
《建筑电气工程施工质量验收规范》 GBJ50303-2002
《环境空气质量标准》(GB3095-2012)
《玻璃纤维增强聚酯波纹板》（GB/T14206-2005）
《通用型片状模塑料》(GB/T 15568-2008)
《玻璃钢管和管件》(HG/T 21633-1991)
《通风与空调工程施工质量验收规范》GB 50243
《纤维缠绕增强热固性树脂压力管》(JC 552-2011)
《玻璃纤维增强塑料离心通风机》(JC/T 553-2010)
《纤维缠绕增强塑料贮罐》(JC/T 587-2012)
《水处理设备技术条件》(JB/T2932-1999)
《衬里钢壳设计技术规定》(HG/T20678-2000)
《工业用水处理设备质量验收》(DL543-2009)
《钢制压力容器》(GB150-2011)
质技监局锅发［1999］154 号 《 压力容器安全技术监察规程》
《承压设备无损检测》(JB/T 4730.1~6-2005)
《压力容器涂敷与运输包装》（JB /T4711-2003）
《钢制焊接常压容器》（JB/T 4735-2009）
《纤维增强塑料性能试验方法总则》（GB/T 1446-2005）
《纤维增强塑料拉伸性能试验方法》（GB/T 1447-2005）
《纤维增强塑料压缩性能试验方法》（GB/T 1448-2005）
《纤维增强塑料弯曲性能试验方法》（GB/T 1449-2005）
《纤维增强塑料层间剪切强度试验方法》（GB/T 1450.1-2005）
《纤维增强塑料冲压式剪切强度试验方法》（GB/T 1450.2-2005）
《玻璃纤维增强塑料支梁冲击韧性性能试验方法》（GB/T 1451-2005）
《纤维增强塑料吸水性试验方法》（GB/T 1462-2005）
《纤维增强塑料巴柯尔硬度试验方法》（GB3854-2005）
《膜结构技术规程》（CECS 158-2004）
《玻璃钢/聚氯乙烯(FRP/PVC)复合管道设计规定》（HG20520-1992）
《工业企业设计卫生标准》（GBZ 1-2010）
《工业企业噪声控制设计规范》（GB/T 50087-2013）
《工作场所有害因素职业接触限值 第 1 部分 化学有害因素》（GBZ 2.1-2007）
《工业与民用建筑结构荷载规范》 GBJ50009
《钢筋混凝土结构设计规范》 GBJ10
《工业与民用建筑抗震设计规范》 GBJ11
《钢结构设计规范》 GBJ47
《工业与民用建筑地基规范》GBJ7
《动力机器基础设计规范》GB50040 注：在设计和制造中所使用的规范和标准必须遵循但不限于以上标准，且为现行最新版
现行最新版本。
3、加盖密闭收集管道系统
3.1 收集系统玻璃钢技术要求
玻璃钢通风管道 a、引风管道技术规范
货物名称
规格
参考标准
风管
直管、弯头、三通等
GBJ19-87(2001版)《采暖通风与空 气调节设计规范》
支架
水平：4m垂直：5m和3m
放水组件
管配件
含密封胶圈、垫片、伸缩节
和紧固件等
风阀
材质：复合玻璃钢
所有的收集及输送风管包括风管附件采用有机玻璃钢材质，风管管壁厚度应
满足《通风与空调工程施工质量验收规范》GB 50243---2002 中表 4.2.2-3（中、 低压系统有机玻璃风管板材厚度）的有关规定。
圆形风管直径D 或矩形风管长边尺寸b (mm)
壁 厚（mm）
D(b)≤200
2.5
200＜D(b)≤400
3.2
400＜D(b)≤630
4.0
630＜D(b)≤1000
4.8
1000＜D(b)≤2000
6.2
b、风管安装
1）风管安装前应对风管位置、标高、走向进行技术复核，且符合设计要求。
2）搬运风管应防止碰、撬、摔等机械损伤，安装时严禁攀登倚靠。
3）风管安装前应对其外观进行质量检查，并清除其内外表面粉尘及管内杂 物。安装中途停顿时，应将风管端口封闭。
4）风管接口不得安装在墙内或楼板内，风管沿墙体距墙面大于 150mm。
5）风管内不得敷设各种管道、电线或电缆，室外立管的固定拉索严禁拉在 避雷针或避雷网上。
6）风管测定孔应设置在不产生涡流区的便于测量和观察的部位。
7）风管安装偏差应符合以下规定：
水平风管水平度偏差不得大于 3mm/m，总偏差不得大于 20mm； 垂直风管垂直度偏差不得大于 2mm/m，总偏差不得大于 20mm； 同时风管应考虑放坡且有必要的排水设施。
c、集风管道规格 收集系统风量调节及风压调整方案
1）玻璃钢收集加盖系统设置换气百叶窗，由百叶窗处放置布条，布条会出现向 内摆动，说明了池内存在微负压； 2）各池体至处理装置的支管道上设置手动阀门，用以调节各池体吸风量；
4、废气处理系统
4.1 处理工艺选择原则
⑴技术先进成熟，运行稳定可靠，满足排放要求。
⑵运行维护管理方便，运转灵活，对污染物浓度变化有相应的抗冲击能力及 应变能力。
⑶减少占地面积，适应现有可用地要求；经济合理，在满足处理要求的前提 下，节约基建投资和运行管理费。
⑷工艺配套设备技术先进、质量可靠；工艺过程自动化程度高，降低劳动强 度。
4.2 处理工艺的比较和选择
恶臭污染的常用处理工艺包括热处理、吸附、化学预洗和生物处理。热处理 包括直接燃烧和催化氧化，当废气中污染物浓度高时，热处理法是有效的，但污 染物浓度低时，热处理费用较高。吸附法最常用的吸附剂为活性炭，废气中的污 染物被吸附到活性炭表面而得以净化，适用于中、高浓度的小、中气量恶臭治理。 化学预洗法工艺最成熟，但对苯系物等溶解度较低的烃类去除效果差，使用后的 预洗剂易形成二次污染。生物法属于一种环保友好型处理技术，更适用于中、低 浓度的大气量恶臭治理，其优点有维护管理方便，费用较低，无二次污染，对人 类健康和生态环境的影响较小。
本项目废气成分，适合采用生物法进行处理能使污水站异味治理完全达标。
4.3 废气处理工艺流程
气体通过收集后进入碱液洗涤可去除部分除硫化氢、低级脂肪酸等酸性恶臭 物质并调节气体状态（湿度、温度）保证后续生物过滤器的高效运行，生物过滤 器的净化效率高，且运行费用低、工艺简单，绿色环保，是当前运用最广泛、效 率最高的低浓度有机废气及低浓度含硫恶臭气体处理工艺。这种组合工艺具有投 资费用低、运行稳定、处理效果好的特点。经碱洗和生化处理后气体达标排放。
4.4 生物除臭的工艺原理说明
生物除臭原理是污水处理过程中所产生的臭气经收集系统收集后集中送至 生物滤池除臭装置处理，臭气通过湿润、多孔和充满活性微生物的滤层，利用微 生物细胞对恶臭物质的吸附、吸收和降解功能、微生物的细胞个体小、表面积大、 吸附性强、代谢类型多样的特点，将恶臭物质吸附后分解成 CO2、H2O、H2SO4、HNO3 等简单无机物。
具体过程是：先将人工筛选的特种微生物菌群固定于填料上，当污染气体经 过填料表面初期，可从污染气体中获得营养源的那些微生物菌群，在适宜的温度、 湿度、pH 值等条件下，将会得到快速生长、繁殖，并在填料表面形成生物膜， 当废气通过其间，有机物被生物膜表面的水层吸收后被微生物吸附和降解，得到 净化再生的水被重复使用。
污染物去除的实质是以废气作为营养物质被微生物吸收、代谢及利用。这一 过程是微生物的相互协调的过程，比较复杂，它由物理、化学、物理化学以及生 物化学反应所组成。生物脱臭可以用下式表达：
污染物 + O2→细胞代谢物 + CO2 + H2O
污染物的转化机理可用下图表示：
污染物中的硫系物、氮氧化物将被氧化分解成硫（硝）酸盐和亚硫（硝）酸 盐，沉集在系统的滤液中，定期或定量进行排放。
生物滤池压力损耗低，比表面积大，挂膜速度快，对污染物的去除率大幅度 提高。循环液系统不仅可以增湿，还可为生物膜提供营养，提高生物膜的活性， 确保处理效果。
生物滤池针对恶臭气体的组分接种了荧光假单胞菌、苯杆菌、硫杆菌等高效 脱臭细菌，对苯系物分解能力强，具有独特的处理效果。恶臭污染物与脱臭菌接 触，被分解、氧化后，转化为CO2、H2O和SO42-等无机物，净化后的气体排放。
当废气浓度较低时生物滤池可使用低浓度工业废水作为循环液，废水中的 COD物质可为微生物提供营养，从而可省去专用营养液的费用。在降解气态污染 物的同时，还能分解氧化废水的污染物，作到水相和气相污染物同步治理。
生物除臭设备的性能特点
⑴ “洗涤+生物滤池”优化组合废气处理成套装置，对非甲烷总烃、醇醚类、 脂类和硫化氢具有独特的处理效果。
⑵ 生物滤池内具有较高的生物量，容积负荷较高，在污染物浓度产生波动 时具有较强的抗冲击性能。
⑶ 生物滤池具有较高的空隙率，可增加气体与填料的接触面积，减少气体 通过填料的压降。
⑷ 使用普通的生活污水或低浓度工业废水作为循环水，无须投加生物营养液，有效降低了运行成本。
⑸ 生物滤池采用自然的方法将污染物分解成CO2和H2O，无二次污染。
⑹既适应连续运行，也适合间歇运行的条件，停工后再使用启动速度快。停 止运行1至2周再启动，几天内恢复最佳的处理效果。
生物除臭设备的结构特点
生物除臭处理工艺流程简图见图2。
生物滤池分为预洗段、生化段两个部分。预洗段、生化段循环水通过泵提升 分别进入预洗段、生化床顶部的布水系统，从上至下穿过填料层后，由底部的排水管道分别自流至预洗段、生化段循环水池。预洗段循环水采用新鲜水配制，生化床循环水采用低浓度生产废水配制。设自动加药系统，向预洗段、生化段循环水池内投加碱液，调节预洗段、生化段循环水的pH。
4.6 废气处理装置设计参数
㈠、预洗段规格参数
碱洗段
洗涤器形式
逆流式
数量（台）
1
污染源
污水站排放恶臭气体
气体流量(m3/h)
10000
主要污染气体入口种类：
H2S，NH3，醇类、醚类、含硫有机物等
洗涤器材质
FRP（玻璃钢）
洗涤器规格（mm）
长2.5m×宽3.0m×高3.0m
设备内胆
l
内壳体应采用钢制骨架被覆玻璃钢防腐
l
主体材质：FRP
l
厚度：8mm
l
箱体结构使用型钢玻璃钢防腐制作
l
外观喷涂优质抗紫外线胶衣。
l除进出风法兰以外，生物除臭滤池壳体应配置
相关的观察窗，人梯及检测口、填料更换口等。
保温层
l
保温层材料：岩棉
l
厚度：50mm
l
面板材质：304 不锈钢
l
厚度：0.5mm
填料
7.5m3
洗涤器压降(Pa)
300
循环液
含碱液
循环水泵
水泵流量
20m3/h
水泵要求
过流部分耐腐蚀离心泵
水泵数量
2 台 （一备一用）
水泵扬程
23.5m
功率
3KW
防护级别
IP54
㈡、生物段规格参数
生化段
气体流量(m3/h)
10000
环境温度范围（0C）
0—+45
气体出口排放标准
GB14554-93《恶臭污染物排放标准》二级标准
《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）
生物过滤器规格
长11.5m×宽3.0m×高3.0m
设备内胆
l
内壳体应采用钢制骨架被覆玻璃钢防腐
l
主体材质：FRP
l
厚度：8mm
l
箱体结构使用型钢玻璃钢防腐制作
l
外观喷涂优质抗紫外线胶衣。
l除进出风法兰以外，生物除臭滤池壳体应配置
相关的观察窗，人梯及检测口、填料更换口等。
保温层
l
保温层材料：岩棉
l
厚度：50mm
l
面板材质：304 不锈钢
l
厚度：0.5mm
生物过滤器数量
1 台
开式/闭式结构
闭
生物接触时间（s）
14.5S
过滤介质
复合填料
过滤介质高度(m)
1.4
过滤介质体积(m3)
48.5
过滤器压降(Pa)
600Pa
过滤介质更换周期(year)
8 年以上
水质要求
中水或自来水
引风机
风量(m3/h)
10000
风压（Pa）
2800
功率(kw)
18.5
外壳材质
FRP 耐酸碱树脂；
叶轮材质：
FRP 耐酸碱树脂；
轴心材质：
S45C；
防护等级：
IP55；
马达品牌：
国产优质电机，3 相， 380V/50HZ、IP54、F 级绝缘；
传动组
高张力皮带及美式免敲击拆装式皮带轮；
轴承组：
进口优质轴承及OIL 机油冷却式轴承箱；
铁架材质：
SS41+EPOXY 防锈；
转子动平衡：
符合JB/T9101 规范之2.5mm/s 等级；
风机机组震动
符合JB/T8689 规范之4.5mm/s 等级；
增湿泵
水泵流量
18m3/h
水泵型号
过流部分耐腐蚀离心泵
水泵数量
2 台
水泵扬程
33m
功率
3KW
防护级别
IP54
5、设备清单
5.1 收集系统设备清单
表 7 收集系统设备清单
序号
名称
规格型号
单
位
数量
材质
备注
（一）
管道部分
1.1
管道
DN150-600
批
1
FRP
1.2
阀门
DN150-600
批
1
FRP
1.3
弯头
DN150-600
批
1
FRP
1.4
大小头
DN150-600
批
1
FRP
1.5
辅助支架
批
1
碳钢防腐
1.6
安装辅材
批
1
设备基础由业主方施工
注：管道数量以施工图设计及现场实际勘探为准。
5.2 废气处理装置设备清单
表 8废气处理装置供货清单
注：管道数量以施工图设计为准。
2
生化段
处理风量：10000 m3/h
台
1
内胆，不锈钢外壳
整体撬 装结构
2.1
设备本体
11.5×3×3.0m
套
1
2.2
生化填料
孔隙率：≥85%，比表面积：≥104m2/m3
m3
48.5
复合填料
2.3
加湿泵
Q=18m3/h，H=33m,
功率3kw
台
2
过流部件316L
2.4
喷淋系统
DN65/50
套
1
UPVC
2.5
除雾器
套
1
PP
3
引风机
Q=10000Nm3/h ，
P=2800Pa N=18.5kw
台
1
叶轮 FRP，壳 体 FRP，底座 碳钢
4
排气筒
Φ0.7×30m
套
1
FRP+支架
5
加药装置
PE 药桶 1m 1 台，计量泵1 台
台
1
PE
6
风管风阀
设备本体间连接
批
1
FRP
界区内
7
废气处理
装置配套 仪表
PH 计、自动开关、 压力表
批
1
国产优质
8
控制系统
含电柜
套
1
9
电线电缆
含镀锌桥架
批
1
国产优质
10
安装辅材
批
1
国产优质
6、控制方案
6.1 控制方案
⑴ 除臭系统的监视纳入 DCS。
⑵ 生物除臭设备关键仪表信号（PH 值、循环水池液位、补水开关等）及设 备运行状态信号，对其进行监控。
⑶ 生物除臭设备主要仪表控制参数见表 10。
表 10 生物除臭设备主要仪表控制参数（单套系统）
序号
仪表名称
监测点位
数量
备注
1
pH 计
预洗段循环水池
1 台
与加碱计量泵联锁
2
液位补水开关
预洗段循环水池/生化段循环水池
2 台
自动补水或与补水
泵联锁
3
电磁阀
排污电磁阀
2 台
定期排污
4
压力表
循环水泵出口
2 台
就地指示
6.2 控制说明
⑴ 预洗段循环水池设液位开关 1 台，液位开关设超低点、低点及高点，并 与预洗段循环水泵及补新鲜水管线上电磁阀 A 联锁。当液位低于设定超低点时停 泵，当液位低于设定低点时开启补新鲜水管线上电磁阀 A，当液位高于设定最高 点时启泵并关闭电磁阀 A。
⑵ 生化段循环水池设液位开关 1 台，液位开关设超低点、低点及高点，并 与生化段循环水泵及补新鲜水管线上电磁阀 B 联锁，当液位低于设定超低点时停 泵，当液位低于设定低点时开启补新鲜水管线上电磁阀 B，当液位高于设定最高 点时启泵并关闭电磁阀 B。
⑶ 预洗段循环水池设 pH 计 1 台，并与加药管线上的计量泵 C 联锁。当预 洗段循环水 pH 值小于 9 时，开启计量泵 C 向循环水池投加碱液。当预洗段循环 水 pH 值为 12 时，关闭计量泵 C。
7、公用工程及运行费用
7.1 公用工程接口条件
表11废气处理装置对接条件一览表
序号
项目
规格
介质流量
备注
1
废气进气管
DN600
10000Nm3/h
连续
2
废气出气管
DN700
10000Nm3/h
连续
3
新鲜水进水管
DN32
5m3/d
间断
4
排污水管
DN40
1m3/d
间断
7.2 公用工程耗量
表 12 废气处理装置公用工程要求
序号
项目
规格
介质用量
备注
1
新鲜水
0.25MPa
5m3/d
连续
2
耗电量
380V，50Hz
21.5kWh
连续
10kWh
间断
3
碱液
工业级
5m3/a
间断
注：1. 新鲜水水质要求：COD<50mg/L，pH 6-9，S2-<20mg/L，SS<30mg/L，Cl-<150mg/L，含盐量<500mg/L，温度<30℃。
2. 污水采用污水处理场出水，水质要求 COD 80-250mg/L，pH 6-9，S2-<20mg/L，石油类<8mg/L，含盐量<1000mg/L，SS<50mg/L。
8、运行费用
8.1 异味治理系统运行费用
E1 电费
序号
设备名称
运行数量/安
装数量(台)
功率(Kw)
运行时间
(小时/年)
工作频率
耗电量
(千瓦时/年)
1
风机
1/1
18.5
8640
100%
159840
2
预洗循环水泵
1/2
3
8640
100%
25920
3
加湿循环水泵
1/2
3
1728
20%
5184
4
加药装置
1/1
2
432
5%
864
小计能耗
168480千瓦时/年
小计电费
101088 元/年(电费以 0.6 元/千瓦时计)
E2 水费
日耗水量
5 m3/d（以 3.8 元/立方计）
小计水费
6840 元/y
E3 药剂
菌种
一次培训，无需维护
碱液耗量
5m3/y（以 1000 元/m3 计）
小计
5000 元/y
E4 其它
填料
8 年内，填料不需更换，更换费为 0
人工
污水厂人员可兼职操作，无需增设定员
除雾过滤网
无需更换，仅需进行人工清洗即可
E 运营费用
年运营费用
=E1+E2+E3+E4=1129288 元/y
天运行费用
=E/360=313 元/d
时运营费用
=E/360*24=13 元/h
