垃圾处理工程除臭通风优化设计浅析

屈志敏 郝粼波

中国城市建设研究院有限公司

0 引言

在餐厨垃圾处理、厨余垃圾处理、生活垃圾转运、污泥处理等固废处理工程中，除臭系统的运行或多或少均存在除臭效果不理想的情况，车间内臭气浓度很高。除臭设备厂家的设备往往注重的是臭气的处理达标，而不注重臭气收集，再加上臭气收集的设计与土建设计严重脱钩，导致出现了臭气处理检测达标，而实际项目运行车间内部气味让人难以忍受，更有甚者严重外溢，叠加天气炎热气流上浮因素，更加剧了臭气在整个园区甚者周边居民小区的弥漫。如何从系统设计的角度将无组织臭气转换为有组织臭气，是保证工作环境和恶臭整治效果的重要因素之一。

从通风专业角度上看这个问题，除臭系统应该是从源头出发，从臭气源分析、收集，处理，排放到通风、土建的配合，严格控制臭气外溢，实现臭气高效收集、稳定可靠的净化单元，而不是单纯独立的土建建厂房，臭气处理设备处理臭气检测达标。

随着国家对污染物排放的控制标准的不断提高，实际工程中，近几年除臭设备处理规模越来越大，设备投资成倍增长，感官上除臭风量越大，自然除臭效果越好，这就造成了除臭规模是越做越大，而实际除臭效果提高相当有限，同时也让除臭系统成为厂区能源消耗大户，运营成本直线上升。

就此对除臭系统方案的优化来降低运行成本，同时保证除臭效果，是很有必要的。本文就臭气源分析、收集、处理、排放以及通风、土建的专业配合整体的对除臭系统的优化原则进行分析，提出除臭系统综合集成方案，为进一步完善除臭系统设计提供参考，并就除臭系统设计流程提出新的思路。

1 臭气源分析

1）垃圾车收集。垃圾收集车作为移动臭气源，车厢内的垃圾发酵产生的腐臭，如果车厢密封不严有跑冒滴漏现象，以及垃圾车清空存放前的不及时清洗，均会使得收集车成为移动臭气源，收集车的优化不在此次讨论范围内。总之，最佳的解决方案是，需要保证垃圾车车厢杜绝跑冒滴漏，密封严密，直至最终进入卸料大厅的卸料区进行卸料，卸料时也需要保证垃圾准确卸入垃圾坑或者破碎机，减少垃圾的无关泄漏，同时存放前箱体需要整体进行清洗后方能入库。

2）垃圾卸料区。垃圾卸料区由于是敞开式卸料，所以垃圾卸料斗作为厂区最主要的臭气溢散源，必须进行重点处理。对于卸料大厅的行车及停车区域，也需要进行整体的除臭通风收集，才能够较好的控制臭气不扩散至其他车间或室外。而卸料大厅的整体通风收集，为了室内臭气能够合理的分布收集，必须进行气流组织设计，以保证人员进入车间，能够直观的感受到除臭效果。

3）垃圾处理设备。垃圾处理设备，由于设备内部都是物料的运输、处理过程，因此设备内部自然臭气浓度很高。如果处理设备存在物料与室外相通之处，如三相分离机，那么这些设备就会成为臭气溢散点源。需要针对溢散臭气的垃圾处理设备如何收集臭气进行优化考虑。

4）垃圾车清洗区。垃圾车的清洗非常有必要，一般项目对于收集车的存放或者上路之前，均需进行清洗，这是减少臭气的重要措施。故而对应需要设置垃圾清洗区域，必须为土建密闭区且应设置除臭收集系统，进行臭气的集中收集、净化及排放。

2 臭气收集

2.1 土建密闭空间

对于土建密闭空间，一般需要采用整体空间臭气收集，由于是人员或者车间进出的操作空间，需要保证室内的合理气流，减少臭气为人员的感官影响。

以卸料车间为例，示意图如图1 所示。

图1 土建密闭空间气流组织设计示意图

卸料车间除臭收集风管（图示排风管）采用上下同时收集臭气排风，分别在卸料门上方高处侧排风，卸料门对侧下部侧排风，风量分配比例为1:1，主要是因为臭气成分复杂，无法直接确定臭气相对空气密度，实际工程勘察中往往认为臭气是整个空间分布，并无明显上下分层现象[1]。

卸料车间在远离卸料门侧上部设置新风送风管，同时远离卸料门侧通常也是人员通行侧，给车间人员通行侧送入新鲜空气，提高人员臭气感官，送风量为排风量的80%，保证车间内部的微负压，防止臭气外溢[1]。

卸料车间整体除臭排风量按空间换气次数5 次/h统计，平均12 分钟完成一次空气更新。送风量为排风量的80%，即4 次换气/h。

对于其他的土建密闭区域，基本参照此原则进行气流组织设计，合理的气流组织，是优化除臭收集系统的重要内容。

2.2 垃圾卸料坑

垃圾卸料坑作为全厂臭气的重点溢散源，需要设置局部臭气收集，参照防烟设计，防止烟气入侵楼梯间及前室的基本原理，要求卸料门对卸料大厅敞口区域风速达到0.7 m/s，才能有效防止臭气侵入到卸料大厅，降低卸料大厅的臭气浓度[2]。

局部排风罩应该除卸料口外，其他面一律加强密封，减少漏风，以提高局部排风罩的排风效率，布置示意图如图2 所示。

图2 卸料斗示意图

卸料坑排风量的计算：卸料门处设置风幕机隔绝气流溢出后，需要维持漏风截面风速0.7 m/s，防止臭气通过漏风截面外溢至卸料大厅，计算示意图具体如图示3。

图3 卸料坑排风量计算示意图

计算条件：门洞尺寸B×L=3.5 m×6 m；车厢抬起后底部距地h=0.6 m；车厢截面尺寸2.5×2.0 m。

计算漏风截面尺寸：A=2.5×0.6=1.5 m2。

计算单个卸料斗的局部排风量：L=KAV=1.2×1.5 m2×0.7 m/s=4530 m3/h。

2.3 垃圾处理分散设备车间

垃圾处理设备属于小风量除臭，设备容积小，臭气产生量也比较少，故而推荐垃圾处理设备的臭气收集与其他非卸料大厅等重点臭气溢散源小房间臭气收集合用一套除臭处理设备，卸料大厅、卸料斗区域及重点臭气溢散源车间独立设置一套臭气收集设备。

图4 处理设备臭气收集示意图

垃圾处理设备一般都放在主车间内，如单体需要除臭的设备较多，为了排除处理设备的小风量，对整体大空间车间进行大风量除臭收集，经济上不合理。对设备进行局部除臭，整体采用1.5 次换气小风量进行整体除臭，能够有效降低除臭风量，降低投资及运营成本。

小风量除臭区域，不推荐采用全密闭空间，即窗户不宜全部采用固定窗，采用正常的可开启外窗，做好设备的密闭收集，辅助整体一定量的除臭通风换气，能够有效保证臭气收集效果。对于除臭风量较大的系统，也应该设置机械送风系统，补充新风，维持室内负压。

排风口与设备直连，应考虑防止大量物料、油脂进入风系统，可设置过滤措施处理后，方可接入排风系统，排风口风速不宜过大，一般宜控制在3～5 m/s，过大易造成周围空气卷吸，降低除臭效率。

由于处理设备收集的风量较小，而且为了保证臭气收集系统的水力平衡以及方便调节风量，独立设置一套小的除臭系统，有利于系统的合理分开运营，如果将小设备的除臭连接至卸料车间的大风量主管，那么风系统不易平衡，容易出现小系统无除臭排风现象，如必须合用，需采取风量平衡措施。

实际系统的划分，应根据不同的项目进行分析，选择相适应的合理除臭系统划分方案。

3 臭气处理

臭气处理目前应用比较广泛的有化学洗涤、生物除臭、光催化氧化、活性炭吸附、臭氧除臭以及天然植物液高压雾化喷淋降解除臭等6 种工艺。

实际工程中，臭气处理工艺相对比较成熟，本文不对臭气处理工艺进行具体阐述。根据相关检测，有机垃圾预处理车间60 余种臭气组分中，采用化学洗涤可以洗除整个臭气物质的20%～30%。臭气组分中，有相当部分的臭气可以采用生物降解，采用生物法除臭技术，可以降解55%～65%。相比较而言，生物除臭技术运行费用最低，故实际应用中均推荐选用“化学洗涤+生物除臭”组合除臭工艺。

4 土建设计

4.1 围护结构

一个良好的除臭系统离不开土建围护结构的配合，围护结构的漏风缝隙或孔洞越大，除臭效果越差。模拟数据表明，一个10 m×10 m×3 m 的大空间，考虑0.4 m2的缝隙，模拟结果负压程度-49 Pa，所需排风量为27000 m3/h。考虑0.2 m2的缝隙，模拟结果负压程度-50 Pa，所需排风量为18000 m3/h[3]。

上述结果表明，对于臭气源所在的车间，对围护结构的严密性提出了要求。对于包含卸料斗的重要臭气源的卸料大厅，围护结构必须严格采用加气混凝土、混凝土空心砌块、页岩砖等气密性好的材料，屋顶采用钢筋混凝土屋面或其他气密性较好的材料，针对现行厂房为节省费用多使用的彩钢板或者复合夹芯彩钢板墙体应当被禁止。对于垃圾处理设备所在的车间等臭气较为分散的小风量除臭点空间，墙体应采用气密性好的材料，不得采用彩钢板等材质，屋顶宜采用钢筋混凝土屋面，如受跨度或经济限制，可采用彩钢板等气密性稍差的材质，但应做好密封措施，减少臭气通过墙体缝隙泄漏。

4.2 门窗要求

对于卸料大厅重点除臭区域，为防止臭气通过外窗缝隙外溢，卸料大厅的外墙采光窗均采用固定窗，室内通风由除臭通风系统解决。

对于屋顶，实际工程中为了消防排烟需求，会要求采用电动排烟天窗，此时建议电动排烟天窗增加密封垫等密封措施，减少漏风面积。

电动卷帘门相对普通卷帘门密封性要好一些，且不易受人为操作损坏增加漏风面积，设置整体除臭的车间高大外门采用电动卷帘门，在非工作时间段，除臭系统停用，及时关闭电动卷帘门，减少臭气通过外门溢出扩散至厂区。

另一方面，臭气源所在车间不应设置开向其他无臭气源的车间的内门，以防止臭气向相邻车间溢散。如确需要设置内门，建议设置门斗气密室及乙级防火门，采用双重内门的形式减少臭气向相邻车间溢散。

5 通风设计

5.1 通风系统

为防止臭气输入到其他无臭气车间或厂区室外，凡设置有除臭排风系统的车间，一律不得再设置其他平时排风系统。

卸料大厅是重点除臭区域，除臭排风量大，需设置机械送风系统，送风量为排风量的80%。

另一方面，对于其他设置除臭排风系统的车间，相应需要设置补风系统。对于无外门窗或冬季设有集中采暖的车间，需设置机械补风，补风量为除臭排风量的80%，维持车间微负压。

冬季设有集中采暖的地区项目，送入车间的补风，需采用通风加热器进行加热至10 ℃方可送入车间，做到除臭工艺设计与建筑采暖设计相互独立，不产生设计交叉。

作为重要的通风设备，送风机宜单独设置送风机房，如需设置通风加热器，应设置送风机房。

5.2 风幕设计

风幕的作用是隔绝污染臭气外溢。一般要求风幕机的出口风速不小于12 m/s，且出风口应覆盖整个外门门宽[4]。

1）卸料大厅进出口大门设置风幕机，对于设置集中供暖的地区，卸料大厅进出口大门设置的风幕机应为热风幕，可采用热水型热风幕或电热风幕。

2）对于卸料斗的卸料门处，由于卸料斗臭气溢散迅速，必须设置风幕机防止臭气溢散到卸料大厅。同时应设置电动卷帘门，在除臭系统非工作时间段，关闭卷帘门，减少卸料斗臭气溢散对卸料大厅的影响。

3）对于设置整体除臭的垃圾处理车间、污泥脱水间等的垃圾车进出高大外门，开启频率较低，设置风幕机同时，应设置电动卷帘门，随进出车感应器启闭，风幕机与电动卷帘门成联动交错启动方式。

5.3 管道设计

1）除臭风管及送风管宜采用抗腐蚀性好的304 不锈钢板制作，如采用PP 管等塑料管材，必须做好防静电接地，实际采用PP 管因为未设置防静电接地措施，静电起火发生火灾也是时有发生。

2）主风管风速控制在6～14 m/s，支管风速宜控制在2～8 m/s，风速过高会导致阻力过大，进而对风机全压要求提高，增加风机用电成本。

3）除臭排风管道应采用坡度敷设，坡度采用0.005，管道地点均设置排水、除油装置。

4）所有的支管或者风口均需要设置调节阀等调节装置，在调试阶段应按照设计风量进行调节，保证各个排风口或排风罩的实际排风量与设计风量的吻合。

5.4 防火设计

1）风管穿越防火分区隔墙处必须设置防火阀[5]。

2）风管穿越除臭设备间、新风机房等重要设备间隔墙处必须设置防火阀。以保证火灾时，能够及时阻断蔓延至设备间，烧毁重要设备[5]。

3）所有管道穿越防火隔墙、重要设备间、机房等隔墙管道均应设置钢套管，套管与穿越管之间采用柔性防火封堵材料封堵填实[5]。

4）对于设备定点除臭的吸风口，需要判定吸入的臭气中是否含有高浓度的油脂，避免大量油脂进入通风管道凝固发生静电火灾事故。否则需要设置除臭过滤净化装置，减少油脂进入通风管道。同时风管道低点处均设置集油装置及必要的检修清理人孔，定时检查清理除臭风管系统。

6 排水设计要求

6.1 排水沟

根据现场实际工程反馈，常规土建排水沟加盖板的排水沟，由于车间地面冲洗大量的污水最终通过排水沟排走。排水沟的清洗比较困难，容易造成淤积，成为重要的臭气溢散源。

实际经验中，采用不锈钢浅明沟（图5），采用日产日清的运行模式，每日对浅明沟进行冲洗，能够有效降低车间内的臭气溢散。

图5 不锈钢浅明沟

6.2 沉砂池

沉砂池作为有大量淤积的重要臭气溢散点，应当设置在靠近外墙处，同时应靠近除臭排风系统的低处排风口，且沉砂池在运营过程中也需做到日产日清。

7 系统监测与控制

7.1 系统监测

对于卸料大厅等臭气浓度较高的重点除臭区域，应设置H2S、NH3浓度探测仪，探测仪的布置应布置在臭气源附近，如卸料坑出口处上方。

对于其他臭气源比较分散的设置整体除臭的空间，浓度探测仪的设置位置尽可能的均布，主要布置在行车或行人通道处。

探测仪对恶臭气体进行浓度监测，并实时返回到中控室显示并记录实时数据，按预先设定浓度，对风机启停及变频调节进行控制，是节能运营重要一环。

另一方面，对进入臭气处理工艺前的臭气成分以及处理后出口处的空气臭气物质成分及浓度应该定期进行化验分析，作为对除臭设备的优劣分析的一个参考依据，给除臭工艺一个定量分析的实际工程数据参考，也是为后续其他按工程的优化除臭工艺的重要依据。

7.2 系统控制

1）除臭系统控制。除臭系统在工作时间段应保持开启状态，除臭系统的停用，将会导致大量臭气通过门窗溢散至其他非污染区及园区周边，造成臭气污染。除臭系统在工艺停用时间段响应关闭，且除臭系统的关闭与车间外门的关闭应进行联动。详细阐述想第3点电动门自动控制启闭。

2）除臭风机变频控制。除臭风机由于运行能耗较高，设置变频器，根据需要调节风机运行频率，能够有效降低风机运行成本。风机的变频与臭气浓度探测仪的探测值关联，实际工程目前缺乏匹配的数据，故建议在实际工程中，项目运营初期对数据进行整理收集，并分析合理的风机频率数据，作为后期长期控制的调控依据。

3）电动门自动控制启闭。常规电动卷帘门的设置位置有：卸料大厅外门、卸料斗的卸料门、垃圾处理主车间、或转运车间的车行外门。电动卷帘门的控制方式主要有二种：一种是对于常闭的电动卷帘门，与行车信号对接，来车或者出车时，提前开启或关闭卷帘门。另一种是对于常开的电动卷帘门，与除臭系统启停信号对接，除臭系统关闭前，关闭电动卷帘门；除臭系统开启后，再打开电动卷帘门。

8 结论

本文从通风专业的角度上分析阐述了在垃圾处理工程的除臭通风系统设计上的要点内容，以运营节能为主要目标，总结优化设计的主要内容，具体如下：

1）通过风幕机的密闭，实现局部排风罩优化设计有效降低系统除臭总风量。

2）土建通过门窗设计的密闭性优化提高围护结构密闭性，降低系统漏风，提高负压收集效率。

3）通风管道的优化设计，通过合理划分排风系统，实现臭气的有效收集，并对大风量收集空间进行补风，保证微负压，提高收集效率。同时以及配合风幕的气流隔绝，防止臭气外溢。

4）系统监测与自动控制能够根据实际工程环境调整除臭风量，在保证室内臭气浓度达标的前提下，最大限度的降低系统风量，从而实现系统节能运营。