高安屯卫生填埋场刚性调节池除臭新工艺的应用

王志茹，彭旭阳，任丽梅

（北京市朝阳区高安屯卫生填埋场，北京 100024）

1 北京市朝阳区高安屯卫生填埋场调节池及除臭设备现状

高安屯卫生填埋场设计日填埋垃圾1 000 t，2011年2月1日起实现原生垃圾零填埋，在一定程度上减小了填埋区异味控制的难度。渗沥液处理采用生化系统+超滤+纳滤+反渗透工艺，设计日处理能力550 t。2002年建场时建设2座地下刚性密封式调节池（58 m×23 m×5 m），日常水位在3.5～5 m。2个调节池分别埋设气体收集管见图1（a），每池2个抽气孔汇集与1条抽气主管道。此外每个调节池池顶设置1个渗沥液进液口、1个渗沥液处理车间取液口、2个人孔和4个通风孔见图1（b）。高安屯地区位于北京市朝阳区东部，与通州区相邻，是北京泄洪区域，为防范调节池渗沥液外溢污染，2006年，高安屯填埋场在调节池上开孔全部建设距地平面1 m高的防污墙。

原有调节池除臭设备位于调节池南侧见图1（a），除臭设备的除臭工艺为光解臭氧除臭—风机—二氧化氯喷雾除臭—排放。该套除臭设备处理后不能达到完全无味，除臭过程中排放的臭氧、二氧化氯等气体本身具有刺激性气味，且药剂用量和能耗较高。另外，因原有调节池除臭设备不能满足除臭要求，在调节池上还设置高杆喷雾除臭设备，采用高杆上安装喷嘴喷洒除臭剂的方式配合除臭。随着高安屯卫生填埋场填埋堆体全密闭作业的实施，调节池除臭成为全场除臭重点工作之一，因考虑冬季气温低，高安屯填埋场2个相对体积较大的刚性调节池不适宜采用生物除臭塔、生物滤池等除臭方式，而建设柔性浮盖膜除臭系统则需要进行较大的工程改造，且不利于日后进液泵检修、调节池清淤等工作的开展，因此必须探索新的高效、节能除臭工艺。

2 高安屯卫生填埋场调节池除臭新工艺

新工艺的主要原理为在增加调节池相对密闭性的同时，利用罗茨风机（填埋场已具备）将调节池内部的空气（臭气）抽出，铺设管道输送至小火炬火炬头作为助燃空气，利用火焰的高温将调节池内部空气中的硫化氢等大多数异味气体燃烧，以达到除臭目的，同时能够保证调节池内部呈负压状态，防止在各个通风口等处散发臭气。

2.1 小火炬火炬头改造

高安屯卫生填埋区周边设置8座小火炬系统用于燃烧处理填埋区收集的填埋气体，主要处理填埋区覆盖膜下汇集气，每座小火炬配置罗茨风机最大抽气量700 m3/h。小火炬系统包括集气部分、气液分离部分、引风部分、火炬头燃烧部分、配电部分。选择距离调节池最近的小火炬进行改造，距离调节池约50 m。

膜下气甲烷浓度按体积比在50%左右，正常情况下与填埋气体成分一致。调节池抽取臭气中氧气含量经检测与大气接近，为20%。经测算空气与填埋气体比例在5∶1可以使填埋气体充分燃烧。小火炬风机配备变频器，可根据实际情况控制填埋气抽气量，火炬头为外火焰燃烧方式，氧气供给量不足部分由火焰在空气中燃烧时补足。原小火炬系统火炬头为4个直径100 mm的自然空气进气口，设计进气量为500 m3/h，将小火炬进气口改成封闭空间与调节池臭气引入管路对接，封闭空间与火炬头的挡板上均匀布设直径2 cm的小孔，设计进气量为750 m3/h，以保证调节池臭气均匀进入火炬头作为助燃空气，维持填埋气体稳定燃烧的同时使臭气分子与火焰充分接触。图2为小火炬系统改造前后的小火炬火炬头。

2.2 调节池引风系统

调节池引风系统包括罗茨风机、引风管路、备用风机等。调节池引风机采用15 kW罗茨风机（700 m3/h，风压39.2 kPa，原小火炬风机），并配备变频器，使引风量可以根据现场情况可调可控。风机前端使用直径315 mm变160 mm高密度聚乙烯管与调节池风道对接，风机后端使用直径160 mm变110 mm高密度聚乙烯管与小火炬火炬头对接。

2.3 调节池密封性

改造前考虑泄压，调节池与外界连通总截面较大，由于风机风压较小，池内部液面湍动和产气等原因，不能在调节池内部形成全部负压，产生臭气外溢，污染环境。改造考虑调节池体积相对较大，并且只运行1台引风机，为避免臭气外溢，必须减少调节池与外界连通的截面面积，同时出于防爆安全考虑，必须保留泄压装置。

如图1（b）所示，影响调节池密封性的主要因素有渗沥液进液口、取液口、通风口和入孔。首先对渗沥液进液口和取液口采用钢板密封，再用高密度聚乙烯膜（HDPE）和地毯进行软封闭，减少与外界连通面积，且不妨碍水泵检修、人工观测液位等日常作业。其次是对8个通风口进行密封，每个通风孔上只留2个面积约6 m2的条形进气孔。最后是对4个入孔进行全密封。在调节池原设计中人孔的另一个作用是防爆泄压口，一旦调节池内部出现巨大正压可以将入孔的镀锌钢板盖顶起以防止调节池爆炸，因此入孔采取发泡材料密封，保留其防爆功能，并在钢板盖上分别设置四分球阀1个，作为调节池内部压力检测孔，定期监测记录调节池内部气体压力状况，通过调整风机抽气量大小，保证调节池内呈微负压状态，阻止抽气外泄。

3 结果与分析

3.1 试验方法

调节池下风向设置3个监控点，分别于2011年5月5日、6月2日和7月4日上午3次连续监测环境空气1 h，采样点检测结果除臭气浓度外使用小时均值。臭气浓度的检测：每次采样在调节池上风向采集1个大气样品，在调节池下风向设置1个监控点每间隔1.0～1.5 h采集1个大气样品，每次采集3个。采样依据：HJ/T 55—2000大气污染物无组织排放监测技术导则及GB 14554—1993恶臭污染物排放标准。

调节池上4个入孔的检测孔气体成分采用德尔格便携式沼气测定仪进行检测。

3.2 调节池周边臭气浓度变化

高安屯填埋场调节池内部气体臭气浓度在9 000～11 000，新工艺运行后调节池周边臭气浓度均小于10，见表1，低于GB 14554—1993一级标准限值。

表1 调节池上风向与下风向臭气浓度

3.3 调节池周边监测指标变化

分别对调节池上风向参照点和调节池下风向监控点的氨、硫化氢、甲烷、一氧化碳、氮氧化物和二氧化硫进行了监测，下风向监控点的数值基本高于上风向参照点，但是参照点的各项指标监测数值均低于GB 14554—1993一级标准限值和DB 11/501—2007无组织排放监控点限值。

表2 2011年调节池上风向与下风向大气指标检测结果

3.4 调节池内部气体成分变化

对调节池4个入孔上设置的检测孔进行监测的气体主要成分也在新工艺运行前后有较为明显的差异见表2，新工艺运行后氧气含量明显增加，接近大气中的氧气含量，二氧化碳、甲烷、硫化氢等气体含量均明显降低。工艺运行后基本可以保持调节池进气孔－10 Pa左右的微负压状态，抑制了臭气外溢情况。

表3 高安屯填埋场调节池臭气主要成分

4 结果讨论

小火炬火炬头改造安装完成后，使用调节池臭气作为助燃空气燃烧处理填埋区膜下气。火炬运行状况良好，调节池周边基本可达到无味程度。

工艺优点：①投资低，因为不需要新进大型设备和大规模改造施工，费用远低于建设生物滤池、生物除臭塔等设施；②除臭效果显著，燃烧是对气体进行除臭的较优方式；③运行费用较低，降低了调节池除臭药剂用量，预计全年可节省除臭药剂约10 t。

新工艺局限性：①适用于封闭刚性调节池，且对调节池密封性要求较高，需设置检查阀，定期监测调节池内部压力状况，安排人员在调节池周边不定时巡视，靠嗅觉检查除臭的效果；②调节池距离填埋气体处理设备（小火炬）不宜过远；③该套除臭工艺对电力和设备稳定性要求较高，需有相应的应急措施，如发电机；④抽气风机必须采用罗茨风机，使风机前后端气道不连通，保证系统安全运行。