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某市污水處理廠惡臭廢氣處理方案設計 摘 要：目前，我國惡臭污染的現(xiàn)象十分嚴重，已引起人們越來越多的關注。惡臭廢氣會使人覺得厭惡和不快，并且很多惡臭物質還會危害人們身體健康。所以，惡臭廢氣的控制和治理已刻不容緩。本設計是用生物滴濾塔來處理某市污水處理廠散發(fā)的3500 m3/h的惡臭廢氣。惡臭廢氣在風機的作用下由集氣系統(tǒng)進入生物滴濾池內。生物滴濾塔中的微生物會微生物吸收和分解大部分的惡臭物質，從而去除惡臭，使3500 m3/h的惡臭廢氣進行達標排放。處理氣體中的主要污染物濃度為H2S 20 mg/m3，NH3 10 mg/m3，惡臭污染物 3000（無量綱）。經(jīng)除臭系統(tǒng)處理后，使廢氣排放達到《惡臭污染物綜合排放標準》（GB14554-93）廠界二級標準H2S 0.06 mg/m3，NH3 1.5mg/m3，惡臭污染物20(無量綱)和15米高排氣筒排放標準H2S 0.33 kg/h，NH3 4.9 kg/h， 惡臭污染物2000(無量綱)。 關鍵詞：污水處理廠；惡臭廢氣；生物滴濾塔 A treatment design of the malodorous gas of city sewage treatment plant Abstract: At present, the phenomenon of odor pollution is seriously and becoming increasingly?attractive. As is known to all, malodorous gas can make people feel disgusted and unhappy, even more, some malodorous substances will be harmful to the health. Therefore, the control and governance of malodorous gas is very necessary. This design is using biological trickling filter to deal with a city sewage treatment plant emitted 3500 m3/h of malodorous gas. The malodorous gas is fanned through the gas-gathering system into the biological trickling filter. Most of malodorous substances are absorbed and decomposed by micro-organisms before being discharged from the biological trickling filter. The inlet gas contains H2S 20 mg/m3, NH3 10 mg/m3, odor pollutants 3000 (dimensionless). And the emissions should meet the requirements of?grade 2 malodorous pollutant discharge standards (GB14554-93) with H2S 0.06 mg/m3, NH3 1.5mg/m3, odor pollutants 20 (dimensionless) and 15-meter-high exhaust emission standard with H2S 0.33 kg / h, NH3 4.9 kg / h, odor pollutants 2000 (dimensionless). Keywords: sewage treatment plants; malodorous gas; biological trickling filter 正文目錄 1引言 1.1背景和意義 1 1.2技術現(xiàn)狀與分析 1 1.3設計目標 2 2工程概況 3 2.1設計依據(jù) 3 2.2設計原則 3 2.3工程范圍 3 2.4臭氣情況及排放標準 3 2.4.1臭氣來源及特點 3 2.4.2設計水質 4 2.4.3排放標準 4 3處理工藝流程 5 3.1選擇處理工藝流程的依據(jù) 5 3.1.1 燃燒法 5 3.1.2活性炭吸附法 5 3.1.3 水洗滌和藥劑吸收法 5 3.1.4高級氧化法 6 3.1.5生物法 6 3.2主體處理單元的確定 8 3.3處理工藝流程 8 3.4預期處理效果 9 4處理構筑物設計 10 4.1臭氣處理構筑物及相關設備設計 10 4.1.1生物滴濾塔設計參數(shù) 10 4.1.2水泵選型 10 4.1.3風機選型 10 4.2相關配套設施設計 10 4.2.1集氣系統(tǒng) 10 4.2.2輸送系統(tǒng) 11 4.2.3吸風口布置 11 4.2.4管道布置 11 4.2.5 排放系統(tǒng) 12 5總圖 13 5.1工藝設計圖 13 5.2平面布置圖 13 5.3主要構筑物設計圖 13 6公用工程 14 6.1建筑結構 14 6.2電氣自控 14 6.2.1電氣 14 6.2.2儀表與自動控制 14 6.3給水排水 15 6.4環(huán)保安全 15 6.4.1安全生產 15 6.4.2環(huán)境保護 15 6.4.3消防 16 7工程預算 17 7.1土建工程費用 17 7.2設備工程費用 17 7.3運行費用概算 18 7.4工程總投資概算 19 8主要經(jīng)濟指標 20 致謝 21 參考文獻 22 附錄 1引言 1.1背景和意義 某市污水處理廠在污水處理的過程當中，穩(wěn)流池、格柵池、厭氧池和缺氧池區(qū)域會散發(fā)出濃度較高的惡臭廢氣。這些廢氣包括硫化氫、氨等惡臭污染物，有很強的刺激性氣味，對污水處理廠內以及周圍環(huán)境質量的影響十分惡劣，必須采取適當措施加以改善[1]。其中惡臭廢氣的處理氣量Q=3500 m3/h，主要污染物濃度H2S = 20 mg/m3，NH3 =10 mg/m3，惡臭污染物= 3000（無量綱）。經(jīng)系統(tǒng)處理后，要求廢氣排放達到《惡臭污染物綜合排放標準》（GB14554-93）廠界二級標準H2S = 0.06 mg/m3，NH3 =1.5mg/m3，惡臭污染物= 20(無量綱)和15米高排氣筒排放標準H2S = 0.33 kg/h，NH3 =4.9 kg/h， 惡臭污染物= 2000(無量綱)。因此，本設計決定采用生物除臭工藝，對散發(fā)臭氣區(qū)域進行惡臭處理，以改善污水處理廠內以及周圍環(huán)境的質量，也為以后更大區(qū)域的惡臭處理提供參考意見。 1.2技術現(xiàn)狀與分析 目前主要的除臭方法有物理法、化學法和生物法。但是由于物理法和化學法投資和運行費用高，而且易產生二次污染，所以國外的專家從20世紀50年代就開始致力于生物法除臭的研究。如今，許多的發(fā)達國家，如日本、美國、德國和荷蘭等國家就生物法除臭的技術和處理設備的開發(fā)已經(jīng)商品化[2]。90年代初期，我國才開始研究和應用生物除臭技術。但最近十年，在研發(fā)人員的不懈努力下，我國的在相關理論技術和工藝設備方面都取得了滿意的成果。 生物法具有經(jīng)濟、高效等優(yōu)點，已經(jīng)成為當今發(fā)展的主要方向。目前在國內外，生物除臭技術的應用已經(jīng)越來越廣泛，但是由于生物法的起步比較晚，是一種新興除臭技術，在使用條件和運行管理上面會受到一定的限制。而且我國的環(huán)境空氣污染是復合型的，惡臭氣體的成分較復雜，用生物法處理惡臭廢氣還有許多需要解決的問題，主要的表現(xiàn)為：(1) 針對惡臭氣體成分較復雜的特點，需開發(fā)能夠同時處理多種惡臭污染物的生物除臭技術；(2)需對系統(tǒng)運行參數(shù)進行優(yōu)化設計，提高除臭效率，并且降低成本；(3) 在生物滴濾池的長期運行中，有機物濃度比較高，容易導致生物量過度累積，造成填料層的堵塞問題，從而導致系統(tǒng)癱瘓；(4)需要提高微生物的活性，深入研究微生物除臭機理和共生協(xié)同的關系，并且需研究可同時去除不同的惡臭污染物的多效菌種；(5) 開發(fā)研究生物法和其它除臭方法綜合應用的技術[3]。 隨著人們的生活質量不斷提高，國家對于惡臭污染控制的要求也越來越嚴，高效的除臭技術的開發(fā)和應用的需求也更加強烈。生物除臭技術作為一種經(jīng)濟、高效并且沒有二次污染的方法，其技術的不斷完善和工業(yè)化的設備開發(fā)，且結合物理或化學技術的一體化裝備，將會給環(huán)保行業(yè)帶來廣闊的發(fā)展空間和巨大的前景[4]。 1.3設計目標 根據(jù)項目要求和廢氣特點，采用生物滴濾塔工藝對污水處理廠構筑物產生的惡臭廢氣進行收集和處理。經(jīng)系統(tǒng)處理后，要求廢氣排放達到《惡臭污染物綜合排放標準》（GB14554-93）廠界二級標準H2S = 0.06 mg/m3，NH3 =1.5mg/m3，惡臭污染物= 20(無量綱)和15米高排氣筒排放標準H2S = 0.33 kg/h，NH3 =4.9 kg/h， 惡臭污染物= 2000(無量綱)。生物滴濾池工藝具有操作簡便，工藝簡單，投資、運行和維護的費用較低，并能有效地減少污染等特點，將是未來惡臭廢氣處理的發(fā)展方向[5]。 2工程概況 2.1設計依據(jù) 1) GB16297-1996《大氣污染物綜合排放標準》 2) GBJ235-82 《工業(yè)管道工程施工及驗收規(guī)范》 3) GB14554-93《惡臭污染物排放標準》 4) GB50051—2002《煙囪設計規(guī)范》 5) 《環(huán)境工程技術手冊（修訂版）》 6) 《三廢處理工程技術手冊》 7) 相關各專業(yè)現(xiàn)行標準、規(guī)范及手冊 2.2設計原則 1) 設備先進、工藝成熟、運行穩(wěn)定可靠； 2) 運行、管理、維護方便，自動化程度高； 3) 確保達標排放、不產生二次污染； 4) 盡可能使投資少，處理成本低； 5) 合理布局、因地制宜、平面布置緊湊[5]。 2.3工程范圍 設計范圍主要是，污水處理廠中處理構筑物的封閉覆蓋系統(tǒng)、管道輸送系統(tǒng)和除臭系統(tǒng)，具體包括： 1) 根據(jù)污水廠的構筑物單元，科學合理地設計廢氣的收集方式，并且確定廢氣的收集風量[6]。 2) 根據(jù)廢氣風量給出合理的工程設計參數(shù)。 3) 根據(jù)廢氣的性質選擇廢氣合理的控制對策和相關的處理設備。 4) 為建設單位提出建設性的意見。 2.4臭氣情況及排放標準 2.4.1臭氣來源及特點 根據(jù)現(xiàn)場勘察以及與建設單位的交流，本項目臭氣由穩(wěn)流池、格柵池、厭氧池以及缺氧池敞口區(qū)域散出，臭氣污染物的成分及風量相對穩(wěn)定，濃度較低且波動較小。本項目的臭氣組分主要為硫化氫和氨，還有少量的其它揮發(fā)性有機化合物。 2.4.2設計水質 與同類項目進行類比分析并結合經(jīng)驗數(shù)據(jù)，同時結合本項目構筑物情況，確定各主要污染物質設計濃度具體見表2-1。 表2-1臭氣主要污染物及濃度 主要污染物 設計濃度（mg/m3） 硫化氫(H2S) 20 氨(NH3) 10 惡臭污染物 3000（無量綱） 2.4.3排放標準 凈化后的氣體排放要求達到《惡臭污染物綜合排放標準》（GB14554-93）廠界二級標準和15米高排氣筒排放標準，除臭效果滿足人體嗅覺感官的要求，具體見表2-2。 表2-2 惡臭污染物排放標準值 污染物 廠界二級排放標準（mg/m3） 15米排氣筒排放標準（kg/h） 硫化氫(H2S) 0.06 0.33 氨(NH3) 1.5 4.9 臭氣濃度 20（無量綱） 2000（無量綱） 3處理工藝流程 3.1選擇處理工藝流程的依據(jù) 各種惡臭氣體處理方法就是通過物理、化學或則生物的方法，使惡臭污染物的物質結構發(fā)生一定的改變，從而去除惡臭。惡臭氣體的常見處理方法有：燃燒法、活性炭吸附法、水洗滌和藥劑吸收法、高級氧化法和生物法等。這些方法各有優(yōu)劣。 3.1.1 燃燒法 燃燒法即高溫氧化法，通過降解可燃性惡臭物質，使其轉化為無臭無害的H2O和CO2等物質。根據(jù)是否使用催化劑，可以分為直接燃燒法和催化燃燒法。直接燃燒法就是為了達到除臭目的，在600℃以上的高溫下燃燒惡臭廢氣。而催化燃燒法是在燃燒過程中加入催化劑，有效地降低惡臭廢氣的燃燒溫度，從而減少反應時間。燃燒法主要適用于處理濃度高、氣量小的可燃性惡臭物質。燃燒法處理效率很高，但是處理成本高，設備容易腐蝕，且處理過程中容易造成二次污染。 3.1.2活性炭吸附法 活性炭吸附法是利用活性炭對氣體進行吸附從而去除臭氣。吸附法的優(yōu)點有，吸附無選擇性，吸附的有用物質可回收，負荷變化影響小，管理方便。但是對臭氣進行吸附后，后續(xù)仍需處理富集的惡臭物質。而且，吸附劑受環(huán)境的影響大，使用的費用高。所以， 活性炭吸附法一般用于處理風量比較小、惡臭廢氣濃度較低、出氣要求比較高的廢氣， 它也常作為其它的除臭工藝的后處理。 3.1.3 水洗滌和藥劑吸收法 由于惡臭廢氣中的主要污染物為易溶于水的H2S和NH3，所以將收集后的氣體輸送至噴淋塔， 進行氣液交換，使惡臭污染物由氣相轉移入液相，從而達到除臭的目的。水洗滌法簡單易行，而且費用較低。 但是因為惡臭污染物在水中的溶解度很有限，所以，洗滌水必須經(jīng)常更換，所以就要消耗大量的水，同時溶解度較低的惡臭廢氣很難被有效處理。藥劑吸收法是令惡臭廢氣與某些化學物質進行反應，從而去除惡臭。與用水直接進行洗滌的方法相比，藥劑吸收法能提高惡臭廢氣的去除效率。但是，在實際運行中，需針對氣體中污染物的成分，使用多種藥劑進行分級處理，這便使安裝和運行的費用增加了，并且易引起二次污染，因此目前使用較少。 3.1.4高級氧化法 高級氧化法是利用臭氧、光催化氧化、光化學和等離子等的強氧化性來處理惡臭廢氣的方法。高級氧化法屬于高新技術，其作用快速高效，且易于控制，但是仍處在研發(fā)狀態(tài)，現(xiàn)在大多用在室內空氣污染的控制。 3.1.5生物法 目前，生物除臭的方法主要有：生物洗滌池法，生物濾池法和生物滴濾池法等。 1) 生物洗滌池法。生物洗滌法如圖3.1所示，又稱為生物吸收法，生物洗滌池利用懸浮的活性污泥來處理惡臭廢氣。生物洗滌池由含填料的洗滌器和含活性污泥的生化反應器兩部分組成。洗滌器中的水逆著氣流方向噴灑，使氣體污染物在填料表面與水接觸，從而被水吸收，實現(xiàn)質量傳遞。若污染物濃度低且易溶于水，則極易被水吸收，從而進入生化反應器，然后在微生物的作用下，最后得以去除。生物洗滌池主要是用于處理易溶于水的惡臭廢氣，適用于處理各種低負荷惡臭廢氣，且去除效果比較好。但是，由于此法所需要的設備費用比較大，操作比較復雜，而且運行的過程中需額外地投加營養(yǎng)物質，所以在我國工業(yè)化應用當中受到了一定限制[7]。 圖3.1 生物洗滌池裝置 2) 生物濾池法。生物濾池法如圖3.2所示，惡臭廢氣的去除是一個生化反應和氣體擴散的綜合過程。為防止生物濾池堵塞，進入濾池前惡臭廢氣必須先進行除塵處理。生物濾池內裝有活性填料，廢氣先經(jīng)過加濕器，然后從濾池底部進入，與填料上的微生物接觸，被吸收并降解成CO2和H2O，最后凈化的氣體從濾池頂部排放。生物濾池技術的液相和生物相是不流動的，并且只有一個反應器，氣-液的接觸面積大，啟動和運行簡單，運行的費用低。 生物濾池法是最常見得除臭方法，它的效率高，適合用于處理大氣量、低濃度臭氣。但是目前，由于其占地面積大，填料需要進行定期更換，除臭的過程不容易控制，所以運行一些時間以后容易發(fā)生問題，難處理疏水性和難生物降解的物質[8]。 圖3.2 生物濾池裝置 3) 生物滴濾池法 生物滴濾池法如圖3.3所示，被認為是介于生物濾池法和生物洗滌池法之間的處理方法。臭氣中的污染物在同一個反應器內進行吸收和降解作用。生物滴濾池內填充惰性填料（填料為陶瓷、木炭、聚丙烯小球、塑料等不能夠提供營養(yǎng)物質的惰性材料），循環(huán)水不斷地噴淋在填料上，生物膜覆蓋在填料表面上。臭氣中的污染物在生物滴濾池內被降解。生物滴濾池只有一個反應器，設備簡單，生物相是靜止的，而液相是流動的，微生物即使世代周期較長也可生存。但由于比表面積較低，不適合處理難溶于水的揮發(fā)性有機污染物。生物滴濾池法不用更換填料，操作簡單且易于控制，在處理臭氣污染時有較大緩沖能力，適合于去除低濃度的惡臭氣體。生物滴濾池法的除臭效率高，是目前一個重要的發(fā)展方向。與生物濾池相比，生物滴濾池能承受的污染負荷更高，緩沖能力更好，即使停止供給營養(yǎng)物質幾天，甚至是幾周后，系統(tǒng)仍然可以保持很高的去除效率。利用高濃度氮元素可有效提高生物滴濾塔的效率，而且不同氮源會使除臭效率有所不同[9]。 圖3.3 生物滴濾池裝置 3.2主體處理單元的確定 根據(jù)項目要求和廢氣特點，采用生物滴濾塔工藝對污水處理廠構筑物產生的惡臭廢氣進行收集和處理。相比物理和化學處理的方法，使用生物滴濾池技術去除惡臭氣體，擁有操作簡單、設備少，避免二次污染，低能耗，投資運行費用少，處理效率高等特點。同時，相比其他生物方法，生物滴濾池的壓降低，系統(tǒng)不易堵塞，緩沖能力強。所以生物滴濾池技術的應用，對于惡臭廢氣處理具有一定的現(xiàn)實意義，在中國的環(huán)境市場上也具有比較好的應用前景。 3.3處理工藝流程 本工程設計采用能耗低、壓降小、針對性強的生物滴濾池處理工藝。其工藝流程框圖如圖3.4所示。 圖3.4 臭氣凈化工藝流程圖 達標排放 排放筒 循環(huán)液 生物滴濾池 除臭裝置 臭氣收集 廢液排放 風機 加營養(yǎng)物質、pH 在引風機作用下，臭氣經(jīng)收集系統(tǒng)收集，進入生物滴濾池，在附著于填料上的微生物的作用下，臭氣中大部分污染物質降解為H2O、CO2等無毒無害的物質，凈化氣體要求達標排放。 除臭系統(tǒng)是由臭氣收集輸送系統(tǒng)和臭氣處理系統(tǒng)兩部分組成。其中，臭氣收集系統(tǒng)包括引風機、密閉集氣罩、收集管網(wǎng)、管道支架以及管道配件和備件等；臭氣處理系統(tǒng)包括生物處理裝置、監(jiān)控儀表、電控設備等。從系統(tǒng)工程觀點出發(fā)保證所組成的系統(tǒng)是一個統(tǒng)一、合理、完全整體化的生物除臭系統(tǒng)。 監(jiān)測與控制系統(tǒng)包括在線監(jiān)測儀表和PLC控制設備等。系統(tǒng)配有硫化氫、氨、pH值、溫度、液位等在線監(jiān)測儀表，監(jiān)測系統(tǒng)的運行狀況。控制系統(tǒng)設有手動控制、PLC自動控制和遠程控制功能，可實現(xiàn)無人值守。 3.4預期處理效果 根據(jù)已有工程經(jīng)驗，本項目的臭氣經(jīng)生物滴濾塔處理后，尾氣排放可達到《惡臭污染物排放標準》（GB14554-1993）中廠界二級標準和15米高排氣筒排放標準，滿足人體的嗅覺感官要求，且H2S的去除率≥95%。 4處理構筑物設計 4.1臭氣處理構筑物及相關設備設計 4.1.1生物滴濾塔設計參數(shù) 1) 生物滴濾塔尺寸：3.6m×4.3m (D×H) 2) 空池氣速：0.1m/s 3) 填料層高度：2m 4) 停留時間：20s 4.1.2水泵選型 生物滴濾塔的液體噴淋系統(tǒng)中，需要循環(huán)水泵。根據(jù)《環(huán)境工程設計手冊》選擇WGF型離心式水泵，因其適用于輸送帶有懸浮物且含酸、堿性或其他腐蝕性的液體。具體參數(shù)為80WGF型水泵，流量39.2 m3/h，揚程10.8m，轉速1440r/min，軸功率1.79kW，電動機型號Y100L2-4，功率3kW[11]。 4.1.3風機選型 根據(jù)現(xiàn)場測量以及類似工程數(shù)據(jù)，進、出風口的壓損小于100Pa，生物滴濾床單位填料高度的壓損小于500Pa/m，填料高度取2.0m，生物濾床的總壓損小于1000Pa，整套裝置的壓損小于1100Pa，按1100Pa計；風機本身的壓損小于50Pa，按50Pa計；排放管道的壓損小于150Pa，按150Pa計。 根據(jù)除臭系統(tǒng)壓力和管網(wǎng)的抽風量，確定選擇風機的風量和風壓。本設計選用4-68 NO.4離心通風機，風量為3984m3/h，全壓為2110Pa，電動機型號：Y112M-2(JQ232-2) ，功率4Kw[11]。 4.2相關配套設施設計 4.2.1集氣系統(tǒng) 集氣方式有開放式，半開放式和封閉式[12]。本設計采用密閉式集氣，將構筑物敞口部分進行加蓋，目的是為了形成密閉的覆蓋空間，使臭氣不能自然外溢，同時對構筑物產生的臭氣進行收集，并通過引風機的動力牽引，進入臭氣輸送管道，再由管道到臭氣處理裝置，進行集中處理。 需要加蓋的構筑物主要有穩(wěn)流池，格柵池，厭氧池和缺氧池。 4.2.2輸送系統(tǒng) 根據(jù)現(xiàn)場測量，臭氣量的計算如表4-1所示。 表4-1 敞口密閉尺寸 序號 單元 平面尺寸 （m2） 總空體積（m3） 抽風量 （m3/h） 備注 1 穩(wěn)流池 12.4×（4.85×2+6） 194.68 778.4 每小時換氣4次 2 格柵池 3.2×（7.45+9.3） 53.6 213.2 每小時換氣4次 3 厭氧池 10.3×（10.95+8.7）×2 404.79 1619.16 每小時換氣4次 4 缺氧池 10.3×8.75×2 180.25 721 每小時換氣4次 合計 3331.76 圓整到3500 m3/h 其中加蓋位置距水面高度為1m。經(jīng)圓整，本項目設計處理氣量為3500m3/h，其中穩(wěn)流池處理氣量為820m3/h，格柵池處理風量為230m3/h，厭氧池處理氣量為1700m3/h，缺氧池處理氣量為750m3/h。 臭氣輸送系統(tǒng)主要包括臭氣收集管路和引風機。 4.2.3吸風口布置 在密閉罩上面合理地布置吸風口，各個吸風口用法蘭連接，通過各個吸風管匯合形成臭氣收集系統(tǒng)。密閉罩上每隔10m布置一個吸風口，跨度大于10m但不足20m的設置2個吸風口。最后確定每個穩(wěn)流池設2個吸風口，其余各池均設1個吸風口。 4.2.4管道布置 采用PP材質的圓形風管，風管布置池頂以上2m，方便通行。管內風速具體數(shù)據(jù)如表4-2所示。 表4-2 風管風量、風速 名稱 管徑 風量，m3/h 風速，m/s 主管 DN400 3500 7.74 穩(wěn)流池 DN120 320 7.86 DN120 250 6.14 DN100 160 5.66 DN100 125 4.42 格柵池 DN100 130 4.60 DN100 100 3.53 厭氧池 DN160 480 6.69 DN140 370 6.68 缺氧池 DN140 375 6.77 管道摩擦阻力損失為190.48Pa，局部壓力損失為91.45Pa[13]。 4.2.5 排放系統(tǒng) 根據(jù)《惡臭污染物排放標準》GB14554-93及有關規(guī)范，設15m排氣筒，煙囪直徑為DN400，流速為7.74m/s[14]。 5總圖 5.1工藝設計圖 包括除臭系統(tǒng)工藝流程圖和高程圖，詳見附錄。 5.2平面布置圖 包括總平面布置圖、除臭系統(tǒng)風管布置圖和除臭系統(tǒng)水管布置圖，詳見附錄。 5.3主要構筑物設計圖 包括除臭系統(tǒng)剖面圖、立面圖和平面圖，詳見附錄。 6公用工程 6.1建筑結構 建筑結構主要是控制室，用于監(jiān)測處理過程以及滿足日常辦公需要。 6.2電氣自控 6.2.1電氣 電氣的設計依據(jù)參照《民用建筑電氣設計規(guī)范》(JGJ16-2008)和《低壓配電設計規(guī)范》(GB50054-95)。本工程電氣系統(tǒng)設備裝機容量見表6-1。 表6-1 工程裝機容量 序號 名 稱 電機功率 （kW） 數(shù)量（臺） 工作時間 h/d 容量kW 裝機 使用 裝機 使用 1 引風機 2.2 1 1 24 2.2 2.2 2 水泵 1.5 4 2 24 6.0 3 3 攪拌機 0.75 1 1 24 0.75 0.03 4 計量泵 0.5 1 1 24 0.5 0.03 小計 9.45 5.26 6.2.2儀表與自動控制 a.設計范圍 1) 根據(jù)工藝流程及要求配置溫度、pH值、液位、氨檢測儀、硫化氫檢測儀等檢測儀表； 2) 儀表信號的傳送與顯示； 3) 根據(jù)工藝與設備運行的要求設置自動調節(jié)和自動控制裝置； 4) 編制臭氣處理系統(tǒng)的PLC程序。 b.設計原則 1) 符合相關的國家標準； 2) 系統(tǒng)運行穩(wěn)定； 3) 計算機按照工藝流程設置操作界面，人機界面友好。 自控系統(tǒng)由現(xiàn)場檢測變送儀表和可編程控制器PLC等部分組成，操作人員可通過儀表的檢測結果對處理過程進行監(jiān)視，通過調整運行參數(shù)，控制現(xiàn)場的設備。 表6-2 在線監(jiān)測儀表規(guī)格 序號 名 稱 規(guī)格型號 主要性能參數(shù) 1 溫度pH一體化儀 SUNTEX 量程：0-50℃，pH：0-14，精度：0.1%，輸出：4-20mA 2 液位計 UHZ-519 精度：±10mm，量程：0~500mm， 介質密度：≥0.45g/m3，工作溫度：＜100℃ 3 硫化氫監(jiān)測儀 KB-501 量程：0-50ppm，精度：±0.1ppm，輸出：4-20mA 4 氨檢測儀 KB-501 量程：0-50ppm，精度：±0.1ppm，輸出：4-20mA 6.3給水排水 除臭系統(tǒng)通過循環(huán)泵輸送至水管，并加入營養(yǎng)液和pH，由噴淋系統(tǒng)補充填料層所需水分。 除臭系統(tǒng)產生的廢水量很少，最后廢液經(jīng)管道輸送至污水處理廠內的格柵池進行集中處理。 6.4環(huán)保安全 6.4.1安全生產 在除臭系統(tǒng)運行之前，須對相關人員進行安全教育，并制定相關的制度。 在進入臭氣輸送管道、生物除臭裝置等含H2S等有毒有害氣體的場所前，須用空氣先置換1小時以上，并測試其空氣質量，確認該場所無H2S等有毒氣體并安全后，方可進入。所有電氣設備的安裝和防護均須滿足有關的安全規(guī)定。 風機和循環(huán)水泵等容易產生噪聲的設備，應設置隔振墊以減小噪聲[15]。 操作人員在上崗前需接受相關的培訓，并通過考核，才能上崗作業(yè)。 嚴格執(zhí)行廠內規(guī)定和相關制度，做好管道和設備的維護保養(yǎng)。 6.4.2環(huán)境保護 由于除臭系統(tǒng)產生的廢水量很少，一般不會降低周邊的環(huán)境質量。 噪聲主要來源于引風機和循環(huán)泵等?？蓪⒁L機安裝橡膠隔振墊，安裝泵體時調平底座，并按照規(guī)范施工。設計中均采取低噪音的裝備，在風機上裝吸音材料等[16]。 噪聲需符合《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標準》（GB12348–2008）中2類標準。 6.4.3消防 嚴格按照《建筑防火設計規(guī)范》（GB50016-2006）進行設計。相關設備及構筑物，可根據(jù)其功能以及防火等級，進行室外消防與室內消防相結合，具體措施可由業(yè)主實施。 7工程預算 7.1土建工程費用 土建工程費用如表7-1所示。 表7-1 土建費用 項目 費用（萬元） 控制室 20.0 構筑物加蓋 60.0 雜費 5.0 小計 85.0 7.2設備工程費用 設備費用、電氣設備概算、監(jiān)測設備費用分別如表7-2、表7-3和表7-4所示。 表7-2 設備費用 設備名稱 規(guī)格 數(shù)量 單價 （萬元） 價格 （萬元） 生物滴濾塔（包括填料、營養(yǎng)液等） D=3.6m H=4.3m 1座 50.0 50.0 離心通風機（一用一備） 型號：Y112M-2(JQ232-2) 功率：4Kw 2臺 4.0 8.0 循環(huán)水泵、營養(yǎng)液水泵（二用二備） 型號：Y100L2-4 功率：3kW 4臺 2.0 5.0 水管、氣管、閥門、配件等 -- 1批 - 20.0 安裝費 - － - 7.0 雜費 - － - 5.0 工程小計 - － - 95.0 表7-3 電氣設備概算 序號 名稱 數(shù)量 單價(萬元) 費用（萬元） 1 電氣控制 1套 15 15 2 照明系統(tǒng) - - 10 3 電線電纜 - - 5 合計 - - - 30 表7-4 監(jiān)測設備費用 名稱 型號 單價 單價 （萬元） 總價 （萬元） 溫度pH一體化儀 SUNTEX 1 0.5 0.5 液位計 UHZ-519 1 2.0 2.0 硫化氫監(jiān)測儀 KB-501 1 0.8 0.8 氨檢測儀 KB-501 1 1.0 1.0 合計 4.3 設備費用廠商不同價格就不同，浮動率為10％～15％ 設備價格：（95.0+30+4.3）×（1＋10％）＝142.2萬元 7.3運行費用概算 根據(jù)實際的情況，需配置1個工程師主管和2個運轉工人(兩班倒)，工程師主管的工資加福利為5000元/月，運轉工人為2000元/月。 藥劑費用、水費、設備折舊費及維修費等雜費大約2.0萬/月 填料一般不需要經(jīng)常更換一次，具體時間需要通過檢測惡臭的處理效果決定，本項目定為10年更換一次，則填料總費用為200元/月。 由表6-1，根據(jù)設備運行功率計算電費。臭氣是連續(xù)產生的，設備的運行時間應為24小時，每度電為0.9元，則每天電費約為5.26×24×0.9=113.62元。 具體數(shù)值如下表7-5所示。 表7-5 運行費用概算 序號 名稱 數(shù)量 單價 費用（元/年） 1 工程師主管 1個 5000元/月 60000 2 運轉工人 2個 2000元/月 48000 3 雜費 - 20000元/月 240000 4 填料費用 - 200元/月 2400 5 電費 - 113.62/天 41471 合計 3.91×105 7.4工程總投資概算 工程總投資包括工程直接費用和工程間接費用，分別如表7-6和表7-7所示。 表7-6 工程直接費用 直接費用 價格（萬元） 土建費 85 設備費 142.2 合計 227.2 表7-7 工程間接費用 間接費用 費率（%） 基數(shù)（萬元） 價格（萬元） 設計費 5 227.2 11.36 調試費 3 6.82 稅金 5 11.36 合計 29.54 經(jīng)過上述估算，得該項目工程總投資=227.2+29.54=256.74萬元 8主要經(jīng)濟指標 主要經(jīng)濟技術指標有處理規(guī)模、工程投資、占地面積、裝機容量、電耗、勞動定員、運行費用、處理成本等。某市污水處理廠惡臭廢氣處理方案設計主要經(jīng)濟技術指標如表8-1所示。 表8-1 主要經(jīng)濟技術指標 序號 項目 數(shù)量 1 處理規(guī)模 3500 m3/d 2 污染物削減量 H2S=69790 mg/h， NH3 =29750 mg/h， 惡臭污染物= 2980（無量綱） 3 工程投資 256.74萬元 4 占地面積 11 m×6 m 5 裝機容量 5.62 kW 6 電耗 113.62 kW·h/d 7 勞動定員 3人 8 運行費用 39.10萬元/年 9 處理成本 0.012元/m3 致謝 首先，要感謝我的指導老師周玉央老師對我的幫助。本設計是在周老師的悉心指導下完成的，無論是設計選題、資料查閱、文獻翻譯還是設計正文的撰寫上，周老師付出了大量心血。周老師不但教授我知識，更教授了我做事的態(tài)度，這些都使我受益終身。雖然做畢業(yè)設計的過程很艱難，期間遇到了很多問題，但最后完成的時候自己還是覺得非常有成就感。在此，我向周老師表示由衷的感謝! 同時，我也要感謝這四年來學院給予我的支持與關心，也對這四年來培養(yǎng)、教育過我的各位老師，以及跟我一起生活和奮斗過的同學們說一聲，謝謝！ 參考文獻 [1] 朱世勇.環(huán)境與工業(yè)氣體凈化技術[M].化學工業(yè)出版社，2001. 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[16] 王紹文，張殿印等主編.環(huán)保設備材料手冊[M]，冶金工業(yè)出版社，2000.9. 附錄：中英文文獻翻譯名稱——接種活性污泥的生物滴濾池處理氯苯的性能研究 附錄：中英文文獻翻譯名稱——采用活性炭顆粒作為生物濾池中的微生物載體處理硫化氫 附錄：文獻綜述名稱——工業(yè)廢水處理技術研究進展 附錄1 設計計算書 1 臭氣處理構筑物及相關設備設計 1.1計算池徑 一般情況下，生物滴濾池內徑根據(jù)氣體負荷進行計算，根據(jù)體積流量公式可得： 式中 D—池的直徑，m Q—氣體的體積流量，m3/s u—空池氣速，m/s ，取u＝0.1m/s 由計算出的塔徑，根據(jù)有關的標準規(guī)定進行圓整，以便設備的制造以及維修。圓整以后，D=3600mm。利用塔徑，重新計算空池氣速u： 1.2噴淋量確定 氣體的摩爾流率： 液體的摩爾流率： 根據(jù)工程經(jīng)驗值，取 式中 L—液體的摩爾流率， G—氣體的摩爾流率， 1.3生物滴濾池有效吸收高度的確定 =0.120=2.0m 式中 h—生物滴濾池有效吸收高度 t—反應停留時間，根據(jù)類似工程經(jīng)驗，取t＝20s 所以，滴濾池總高為： H＝滴濾池有效高度＋塔頂空間高度＋塔底空間高度 ＝h＋1.5＋0.3D＝2.0+1.5+0.8＝4.3m 根據(jù)《化工設備設計全書 塔設備》第23頁，塔的頂部空間高度一般取1.0-1.5m，本設計取1.5m；根據(jù)停留時間及流量求得底部空間，再根據(jù)塔徑算出塔底空間高度為0.8m。 1.4水泵選型 生物滴濾池的液體噴淋系統(tǒng)中，需要營養(yǎng)液泵和循環(huán)水泵，由生物滴濾池高度H＝4.3m，以及 則流量Q1＝2752.51×3.14×3.62/4×10-3＝28.00m3/h 根據(jù)《環(huán)境工程設計手冊》選擇WGF型離心式水泵，因其適用于輸送帶有懸浮物且含酸、堿性或其他腐蝕性的液體。具體參數(shù)為80WGF型水泵，流量39.2 m3/h，揚程10.8m，轉速1440r/min，軸功率1.79kW，電動機型號Y100L2-4,功率3kW。 1.5引風機選擇 ①風機風量： 式中Q0—風機的風量，m3/h； Q—管網(wǎng)的抽風量，m3/h； KQ—附加安全系數(shù)，一般的管道系數(shù)取KQ＝1～1.1，除塵系統(tǒng)KQ＝1.1～1.15，且除塵漏風另加5％～10％ ②風機風壓： 根據(jù)現(xiàn)場測量以及類似工程數(shù)據(jù)，進、出風口的壓損小于100Pa，生物滴濾床單位填料高度的壓損小于500Pa/m，填料高度取2.0米，生物濾床的總壓損小于1000Pa，整套裝置的壓損小于1100Pa，按1100Pa計；風機本身的壓損小于50Pa，按50Pa計；排放管道的壓損小于150Pa，按150Pa計。 綜上所述除臭系統(tǒng)的壓力損失為： △P=190.48+91.45+1100+50+150=1581.93Pa，考慮到風機性能波動、管網(wǎng)阻力計算的不精確，選用風機的風壓應大于管網(wǎng)計算確定的風壓。 所以 =1.11581.93 =1740.12Pa 式中—選擇風機時的計算風壓，pa； —風壓附加安全系數(shù)，一般管道系統(tǒng)取＝1.1～1.15，除塵系統(tǒng) ＝1.15～1.2； —管網(wǎng)計算確定的風壓，Pa。 依據(jù)以上計算查表，選用4-68 NO.4離心通風機，風量為3984m3/h，全壓為2110Pa，電動機型號：Y112M-2(JQ232-2) ，功率4Kw。 2相關配套設施設計 2.1管道布置 采用PP材質的圓形風管，風管布置池頂以上2米，方便通行。管內風速根據(jù)表2-1進行取值。 表2-1 工業(yè)通風管道內的風速（m/s） 風道部位 鋼板和塑料風道 磚和混凝土風道 干管 6-14 4-12 支管 2-8 2-6 根據(jù)公式 計算得到管道直徑。再根據(jù)規(guī)格要求進行圓整，最 后根據(jù)公式得到實際風速值。具體計算如下： 主管：取v1=8m/s，代入公式， 根據(jù)有關規(guī)定進行圓整，取管徑為400mm。重新計算風速，得 ①：Q2=320m3/h，取v2=8m/s，求得D2=0.119m，根據(jù)有關規(guī)定進行圓整，取管徑為120mm，重新計算風速，得v2=7.86m/s。 ②： Q3=250m3/h，取v3=6m/s，求得D2=0.121m，根據(jù)有關規(guī)定進行圓整，取管徑為120mm，重新計算風速，得v3=6.14m/s。 ③： Q4=160m3/h，取v4=6m/s，求得D4=0.097m，根據(jù)有關規(guī)定進行圓整，取管徑為100mm，重新計算風速，得v4=5.66m/s。 ④： Q5=125m3/h，取v5=5m/s，求得D5=0.094m，根據(jù)有關規(guī)定進行圓整，取管徑為100mm，重新計算風速，得v5=4.42m/s。 格柵池： ①：Q6=130m3/h，取v6=5m/s，求得D6=0.096m，根據(jù)有關規(guī)定進行圓整，取管徑為100mm，重新計算風速，得v6=4.60m/s。 ②： Q7=100m3/h，取v7=4m/s，求得D7=0.0.094m，根據(jù)有關規(guī)定進行圓整，取管徑為100mm，重新計算風速，得v7=3.53m/s。 厭氧池： ①：Q:8=480m3/h，取v8=7m/s，求得D8=0.156m，根據(jù)有關規(guī)定進行圓整，取管徑為160mm，重新計算風速，得v8=6.69m/s。 ②： Q9=370m3/h，取v9=7m/s，求得D9=0.137m，根據(jù)有關規(guī)定進行圓整，取管徑為140mm，重新計算風速，得v9=6.68m/s。 缺氧池： Q10=375m3/h，取v10=7m/s，求得D10=0.137m，根據(jù)有關規(guī)定進行圓整，取管徑為140mm，重新計算風速，得v10=6.77m/s。 2.2管道壓力損失 圖2.1 集氣系統(tǒng)圖 如圖2.1所示，管路①：風量125m3/h，管徑100mm，風速4.42m/s，長度8.5m；管路②：風量250m3/h，管徑120mm，風速6.41m/s，長度6.5m；管路③：風量350m3/h，管徑140mm，風速6.32m/s，長度5m；管路④：風量600m3/h，管徑180mm，風速6.55m/s，長度5m；管路⑤：風量1050m3/h，管徑220mm，風速7.68m/s，長度21m；管路⑥：風量2010m3/h，管徑320mm，風速6.95m/s，長度10m；管路⑦：風量2750m3/h，管徑360mm，風速7.51m/s，長度7m；管路⑧：風量3500m3/h，管徑400mm，風速7.75m/s，長度8m。 ①摩擦阻力損失 △P=LRm 式中：△P—一定長度管道的摩擦阻力，Pa； Rm—單位長度管道的摩擦阻力，又稱比摩阻，Pa/m； L—直管道的長度，m。 Rm與管道的摩擦阻力系數(shù)、管內氣體密度、管內氣體平均風速和管道內徑有關。在1大氣壓下，空氣溫度=20℃、空氣密度=1.204kg/m3，運動黏度=15.06×10-6m2/s，塑料圓形風管管壁粗糙度=0.02mm，根據(jù)最不利環(huán)路①-②-③-④-⑤-⑥-⑦-⑧進行計算： 管路①：根據(jù)表4-2，初選流速5m/s，由Q1=125m3/h,計算管徑D1=94mm，按照管道統(tǒng)一規(guī)格要求選定D1=100mm，再重新計算管徑v1=4.42m/s。由《三廢處理工程技術手冊 廢氣卷》表17-21，可查得風管單位長度摩擦損失Rm1=3.343Pa。 由于系統(tǒng)條件為塑料風管，與制表條件不相同，進行修正。根據(jù)《環(huán)境工程設計手冊》中圖1.4.3查出修正系數(shù)，所以△Pm1=8.5×3.343×0.9=25.57Pa。 相同方法，管路②Q2=250m3/h，D2=120mm，v2=6.14m/s，查表得Rm2=4.89Pa，修正系數(shù)，所以△Pm2=6.5×4.89×0.88=27.97Pa； 管路③：Q3=350m3/h，D3=140mm，v3=6.32m/s，查表得Rm3=4.208Pa，修正系數(shù)，所以△Pm3=5×4.208×0.88=18.52Pa； 管路④：Q4=600m3/h，D4=180mm，v4=6.55m/s，查表得Rm4=3.252Pa，修正系數(shù)，所以△Pm4=5×3.252×0.9=14.63Pa； 管路⑤：Q5=1050m3/h，D5=220mm，v5=7.68m/s，查表得Rm5=3.439Pa，修正系數(shù)，所以△Pm5=21×3.439×0.88=63.55Pa； 管路⑥：Q6=2010m3/h，D6=320mm，v6=6.95m/s，查表得Rm6=1.783Pa，修正系數(shù)，所以△Pm6=10×1.783×0.92=16.40Pa； 管路⑦：Q7=2750m3/h，D7=360mm，v7=7.51m/s，查表得Rm7=1.802Pa，修正系數(shù)，所以△Pm7=7×1.802×0.92=11.60Pa； 管路⑧：管路⑧：Q8=3500m3/h，D8=400mm，v8=7.75m/s，查表得Rm8=1.663Pa，修正系數(shù)，所以△Pm8=8×1.663×0.92=12.24Pa。 △Pm=ΣLRm=25.57+27.97+18.52+14.63+63.55+16.40+11.60+12.24=190.48Pa ②局部壓力損失 管件（如彎頭、三通等）的局部壓力損失按下式計算： Z=Σζ×ρv2/2 式中：Z——局部壓力損失，Pa； ζ——局部阻力系數(shù)； ρ——空氣密度，kg/m3； v——空氣流速，m/s。 管路①：根據(jù)《環(huán)境工程設計手冊》中表1.4.7，90o彎頭（R/D=1.5）一個，ζ=0.23； 直角三通一個，ζ=0.6。管道內氣體流速為v1=4.42m/s，氣體密度取1.204 kg/m3，所以Z1=（0.23+0.6）×1.204×4.422×0.5=9.76Pa； 相同方法，管路②直角三通一個，ζ=0.6，管道內氣體流速為v2=6.41m/s，氣體密度取1.204 kg/m3，所以Z1=0.6×1.204×6.412×0.5=15.28Pa； 管路③：直角三通一個，ζ=0.6，管道內氣體流速為v3=6.32m/s，氣體密度取1.204 kg/m3，所以Z1=0.6×1.204×6.322×0.5=14.86Pa； 管路④：吸入四通一個，ζ=0.4，管道內氣體流速為v4=6.55m/s，氣體密度取1.204 kg/m3，所以Z1=0.4×1.204×6.552×0.5=10.33Pa； 管路⑤：吸入四通一個，ζ=0.4，管道內氣體流速為v5=7.68m/s，氣體密度取1.204 kg/m3，所以Z1=0.4×1.204×7.682×0.5=14.20Pa； 管路⑥：吸入四通一個，ζ=0.4，管道內氣體流速為v6=6.95m/s，氣體密度取1.204 kg/m3，所以Z1=0.4×1.204×6.952×0.5=11.63Pa； 管路⑦：吸入四通一個，ζ=0.4，管道內氣體流速為v7=7.51m/s，氣體密度取1.204 kg/m3，所以Z1=0.4×1.204×7.512×0.5=13.58Pa； 管路⑧：取通風機入口直徑為500mm，為漸擴管連接，取漸擴管長度為300mm，因為 F1F0=(500400)2=1.56 tanα2=12500-400300=0.167 α≈20o 所以，ζ=0.05，管道內氣體流速為v8=7.75m/s，氣體密度取1.204 kg/m3，所以Z1=0.05×1.204×7.752×0.5=1.81Pa； 則，Z=Σζ×ρv2/2=9.76+15.28+14.86+10.33+14.20+11.63+13.58+1.81=91.45Pa 2.3 排放系統(tǒng) 根據(jù)《惡臭污染物排放標準》GB14554-93及有關規(guī)范，設15m排氣筒，根據(jù)氣體流量為3500 m3/h，確定煙囪直徑為DN400，流速根據(jù)公式計算得到： - 30 -