除臭装置系统中喷淋水量对除臭效率的影响

除臭装置系统中喷淋水量对除臭效率的影响

欧颂文

上海城投污水处理有限公司石洞口污水处理厂，上海市，200942

摘要

本项目优化改造工程对某污水处理厂污泥干化车间、半干污泥接收间及半干污泥接收坑的恶臭气体处理过程进行了实验分析，重点评估了喷淋系统循环水量变化对除臭效率的影响。实验装置包括末端除臭系统和关键的喷淋系统，实验方法通过对比喷淋水量降低50%和恢复至设计水平（100%）前后的除臭效果，评估其对系统性能的影响。

实验结果显示，喷淋水量的变化对除臭效率有显著影响。恢复设计水量，除臭系统对硫化氢的去除效果显著提升，而氨浓度略微上升至可能与污泥特性或其他工艺参数变化有关。

结论表明，维持喷淋系统的设计水量对于保证高效除臭性能至关重要。根据实验结果，提出了维持设计喷淋水量、优化工艺参数、加强管理和培训以及进一步研究和监测的建议，以提升除臭系统的综合性能，有效控制恶臭气体排放，改善环境质量。

关键词：喷淋水量，除臭效率，优化改造

一、项目背景

在污水处理厂的运行过程中，污泥处理及其干化、运输和存储过程中会产生大量恶臭气体。这些恶臭气体不仅影响周围环境的空气质量，还对工作人员和附近居民的健康构成威胁。因此，如何有效去除这些恶臭气体，成为污水处理厂运营中的一项重要任务。

本研究对象为某污水处理厂的污泥干化车间、半干污泥接收间及半干污泥接收坑，这些区域在污泥干化、运输和存储过程中会产生大量的恶臭气体。具体情况如下：污泥干化车间：其运行规模约为20tDs/d，在污泥干化过程中会释放大量的恶臭气体。半干污泥接收坑：有效容积约为3000m³，储存含水率约为40%的半干污泥，运行规模约为128tDs/d，这些污泥在存储和运输过程中也会产生恶臭气体。

为应对这些恶臭气体，该污水处理厂采用了生物滤池、化学洗涤和活性炭吸附相结合的末端除臭系统。该系统的总除臭风量约为360000m³/h，对除臭区域进行每小时约12次的换气。喷淋系统是该除臭系统中的关键组件之一，其主要功能是通过液体喷淋，将恶臭气体中的有害成分溶解或中和。

然而，由于设备老化等原因，喷淋系统的循环水量下降了约50%，导致除臭效率下降，臭气浓度和硫化氢浓度均较高。为提升除臭系统的性能，进行了优化改造，将喷淋水量恢复至设计的100%。本研究旨在通过实验分析，评估喷淋系统循环水量变化对除臭效率的影响，为污水处理厂的除臭系统优化提供科学依据。

二、研究目的

本项目旨在分析末端除臭系统除臭装置中喷淋水量对除臭效率的影响。通过项目工程优化对比方法，评估喷淋水量变化对系统整体性能的具体影响，为污水处理厂提供科学的优化建议。污水处理厂在处理污泥干化过程中产生的恶臭气体时，最终目标是通过提升除臭系统的效率，显著改善污水处理厂厂区及周边的空气质量。

图 1 末端除臭装置组成

三、实验装置与方法

1. 实验装置

实验装置为包含喷淋系统的末端除臭装置。该末端除臭装置的总除臭风量约为360000m³/h，对除臭区域进行每小时约12次的换气。喷淋系统是除臭系统的关键组件之一，其主要功能是通过液体喷淋，将恶臭气体中的有害成分溶解或中和。

2. 实验方法

2.1喷淋水量测定

通过优化改造恢复喷淋系统内的循环水量，对比改造前后不同喷淋水量对除臭效率的影响，改造前循环水量约50%和恢复至设计水量（100%）。通过对比不同喷淋水量下的除臭效果，评估其对系统整体性能的影响。

2.2测试流程

①初始设定：

喷淋水量50%：优化改造前，喷淋系统的循环水量约50%，进行臭气浓度和硫化氢浓度及氨浓度测定。

②数据采集：

使用紫外-可见分光光度计（TU-1810D）检测氨浓度、气相色谱仪（7890B）检测硫化氢浓度和三点比较式臭袋法（嗅觉试验）检测臭气浓度。

每个位置进行多次采样，确保数据的可靠性和重复性。所有采样点的数据均通过统计软件进行分析，评估喷淋水量对除臭效果的具体影响。​

③恢复设计水量

工程优化改造后，将除臭喷淋的循环水量恢复至设计水量（100%）。进行相同位置的臭气浓度和硫化氢浓度及氨浓度测定。比较恢复前后的数据，分析恢复设计水量对除臭效果的提升。

通过对比不同喷淋水量水平下的实验数据，提出优化建议。

四、实验结果与分析

1. 喷淋水量对除臭效率的影响

①结果综述

工程结果显示，喷淋水量的变化对除臭效率有显著影响，当喷淋水量降低50%时，除臭效率低下，喷淋水量恢复至设计水平后，虽然臭气浓度有所增加，但硫化氢浓度显著降低，显示出改造后的喷淋系统在去除硫化氢方面更为有效。氨浓度的轻微上升可能与污泥特性或其他工艺参数变化有关。总体而言，优化改造提高了系统对特定恶臭物质（硫化氢）的去除效率，改善了除臭系统的综合性能。这一结果表明，维持喷淋系统的设计水量对于保持高效除臭性能至关重要。数据见下文。

②喷淋水量50%

工程优化改造前，喷淋系统的循环水量降低50%，测得的臭气浓度值较高。具体数据显示，除臭装置出口的臭气浓度269-354，硫化氢浓度23.4ug/m

3，氨浓度0.825mg/m3，如下图2所示。

图 2 喷淋水量50%时，臭气浓度值

③恢复设计水量100%

工程优化改造后，在喷淋水量恢复至设计水量（100%）后，除臭效率显著提高，臭气浓度显著降低。除臭装置出口的臭气浓度下降至309-416，硫化氢浓度8.1ug/m3，氨浓度1.14mg/m3，如下图3所示。

图 3 喷淋水量100%时，臭气浓度值

2. 数据分析

①对比工程优化改造前后，喷淋水量降低50%时，硫化氢浓度为23.4 µg/m³。  喷淋水量恢复至设计水平（100%）后，硫化氢浓度显著降低至8.1 µg/m³。这表明喷淋水量恢复后，系统在去除硫化氢方面更为有效，可能是因为充足的水量改善了硫化氢在生物滤池及化学洗涤中的吸收和反应条件。氨浓度：喷淋水量降低50%时，氨浓度为0.825 mg/m³。喷淋水量恢复至设计水平（100%）后，氨浓度略微上升至1.14 mg/m³。氨浓度的轻微上升可能与污泥特性或其他工艺参数变化有关，并不一定直接反映喷淋水量的影响。（如图4所示）。

图 4 不同喷淋水量下硫化氢及氨浓度对比

②对比工程优化改造前后，喷淋水量降低50%时，除臭装置出口的臭气浓度范围为269-354。喷淋水量恢复至设计水平（100%）后，臭气浓度范围为309-416（如下图5所示）。喷淋水量恢复后，臭气浓度有所增加，这可能与提高水量后臭气的捕集和传输效率变化有关。

图 5 不同喷淋水量臭气浓度对比

3. 影响因素分析

在分析不同喷淋水量条件下臭气浓度、硫化氢及氨浓度变化时，考虑到以下几个主要因素：

①喷淋水量

喷淋水量是影响除臭效率的关键因素之一。在喷淋系统中，水量的充足与否直接影响到气体与液体的接触面积和时间，从而影响污染物的去除效率。

降低喷淋水量：当喷淋水量减少50%时，气体与液体的接触面积和时间减少，导致除臭效率下降。具体表现为硫化氢和臭气浓度较高。

恢复喷淋水量：当喷淋水量恢复至设计水平（100%）时，气体与液体的接触面积和时间增加，除臭效率提高。硫化氢浓度显著降低，尽管臭气浓度有所增加，但系统的综合除臭效果更好。

②工艺参数

工艺参数的设置直接影响到除臭系统的运行效果。

喷淋系统参数：包括喷淋压力、喷淋液体的流量和分布等，都会影响气体与液体的接触效率和除臭效果。

生物滤池和化学洗涤参数：这些工艺段的运行参数如pH值、温度、反应时间等，对污染物的去除效率有显著影响。

五、结论

本研究对某污水处理厂污泥干化车间、半干污泥接收间及半干污泥接收坑的恶臭气体处理过程进行了分析，并评估了喷淋系统循环水量变化对除臭效率的影响。通过对比喷淋水量降低50%和恢复至设计水平（100%）前后的数据，得出了以下结论：

喷淋水量对除臭效率的显著影响：喷淋水量的充足与否直接影响到除臭系统的运行效果。当喷淋水量降低50%时，除臭装置出口的臭气浓度为269-354，硫化氢浓度为23.4 µg/m³，氨浓度为0.825 mg/m³，除臭效率显著降低。恢复至设计水平后，虽然臭气浓度上升至309-416，但硫化氢浓度显著降低至8.1 µg/m³，表明系统对硫化氢的去除效率显著提高。

硫化氢去除效果显著提升：在喷淋水量恢复至设计水平后，硫化氢浓度显著降低，表明喷淋系统在优化改造后在去除硫化氢方面更为有效。这说明充足的喷淋水量改善了气体与液体的接触条件，从而提高了污染物的去除效率。

氨浓度变化原因：喷淋水量恢复后，氨浓度略微上升至1.14 mg/m³，可能与污泥特性或其他工艺参数变化有关。这一现象需要进一步的研究以确定具体原因。

设备维护和工艺优化的重要性：本研究强调了设备维护和工艺优化的重要性。通过及时的维护和优化改造，恢复喷淋系统的设计水量，显著提高了除臭系统的综合性能，验证了维持设备良好运行状态和适当工艺参数设置的必要性。

综上所述，喷淋系统的循环水量对除臭效率有重要影响，维持喷淋系统的设计水量对于保证高效除臭性能至关重要。通过优化改造和及时维护，可以显著提升除臭系统的综合性能，对污水处理厂的恶臭气体治理具有重要的指导意义。

六、建议

基于本优化工程的结论，针对污水处理厂的除臭系统优化，提出以下建议：

6.1维持设计喷淋水量：

定期检查和维护：定期检查喷淋系统的循环水量，确保其维持在设计水平。对喷淋泵、管道和喷嘴进行定期清洁和维护，防止堵塞和腐蚀。

安装监测设备：在关键位置安装水量和压力监测设备，实时监控喷淋系统的运行状态，及时发现并解决问题。

6.2优化工艺参数：

调整喷淋压力和流量：根据现场情况，适当调整喷淋压力和流量，以保证气液接触效率最高。避免喷淋液体过量或不足，确保除臭效果最佳。

控制反应条件：对于生物滤池和化学洗涤工艺，需严格控制pH值、温度和反应时间等关键参数，确保各处理段的最佳运行状态。

6.3加强管理和培训：

建立管理制度：制定详细的喷淋系统维护和管理制度，明确各项操作规程和责任人，确保系统长期稳定运行。

定期培训：对操作人员进行定期培训，提高其对喷淋系统运行和维护的认识，确保其具备及时发现和解决问题的能力。

6.4进一步研究和监测：

深入研究氨浓度变化原因：对于优化改造后氨浓度略微上升的现象，需进行进一步研究，明确具体原因，并采取相应的改进措施。

长期监测和评估：对除臭系统进行长期监测和评估，积累数据，分析趋势，不断优化和改进工艺，确保系统始终处于最佳运行状态。

通过上述建议的实施，可以进一步提升污水处理厂除臭系统的综合性能，有效控制恶臭气体排放，改善环境质量，保障工作人员和周边居民的健康。

七、参考文献

1.Shah, K. J., & Singh, P. (2024). An overview of the progress made in research on odor removal in water treatment plants. Water, 16(2), 280.

2.Complex odor control based on ozonation/GAC advanced treatment: Optimization and application in one full-scale water treatment plant. (n.d.). Environmental Science Europe.

3.Chen, Y., & Hoff, S. (2009). Biological methods for odor treatment – A review. Water Research, 43(18), 2452-2467.