污水处理厂噪声控制方案分析
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[摘要] 根据污水处理厂的相关技术参数及声学原理,对污水处理厂主要噪声源的控制进行分析研究,并验证该设计方案的可行性。
[关键词] 污水处理厂 噪声源 工艺流程 控制方案
随着城市建设的快速发展,原地处城市边缘的污水处理厂面临着居民住宅区的包围,目前污水处理厂各噪声源的噪声值远超国家环保部最新公布的《社会生活环境噪声排放标准》,影响周边居民区。我公司应某污水处理厂的邀请,对某污水处理厂扩建工程噪声控制进行了小规模实验性治理,取得了基本技术数据,经过多次的深入分析讨论,确定如下方案。
1 从厂区及工艺流程布局设计上着手
1.1 合理布局工艺设施、道路、绿地位置
污水处理厂占地面积宽广,噪声源繁多且分布较为分散,主要噪声源有:主要生产设备工作噪声;沉砂池、初沉池、氧化沟曝气机转蝶声、二沉池、分配井、风机、水泵氧化沟曝气机转蝶声、沉淀池、分配井、风机、水泵(以点声源、线声源为主);水的噪声;转蝶的击水声、水溅声,流水声、泻水声(以面声源为主);辅助设备工作噪声;变电站、格栅除污机、刮砂机、排砂设备、刮泥机、渣装置、阀门、污泥脱水间、刮油设备、办公及生活等噪声。
根据污水处理厂的工艺流程,动静分离,合理布局噪声源设施、厂区道路、绿化地的位置,利用噪声在空气中的传播衰减,减少噪声控制工程量,使得污水处理厂内的主要噪声源应尽量远离现有及将来可能的居民住宅区,减缓噪声对居民住宅区的影响。
1.2 利用声源的指向性控制噪声
将污水处理厂的工艺建筑物、办公楼设置在主要噪声源传播路径,利用其与污水处理工艺设施的高低差形成阻挡噪声源传播的声屏障,降低噪声控制成本。利用氧化沟挖出的泥土堆放在厂区边,在靠居民区的围墙内建设人造小山坡,并在上面种植乔木、灌木、草坪形成立体绿地,能形成新的声学介质屏障,吸收噪声声能,也有利于厂区的绿化美化。
1.3 封闭氧化沟
对污水处理厂内主要的噪声源,如氧化沟的水流噪声,属于面广声大的面声源,经与该设计单位某建筑设计院共同研究,将氧化沟的上部以混凝土结构进行覆盖封闭,仅预留满足曝气机的供氧需求的进、出风口、检修口,隔绝氧化沟的流水声向外扩散的途径(由于优化了氧化沟整体结构设计,实际的土建成本持平)。氧化沟覆盖的上部种植草地,它可达到一定程度的噪声在空气中传播衰减的效果。
2 控制工艺流程中的主要噪声源
2.1 从声源上控制噪声源
改进工艺和操作方法,从声源上降低噪声。可以向业主建议尽量选用加工精度高、装配质量好的低噪声优质产品及采取低噪声工艺设备;同时建议完善设备维护保养制度,杜绝由于设备运行状况不佳导致噪声增大等。
2.2 氧化沟设置进、出风消声器
在氧化沟由于工艺需要,应有氧气进入。为保证曝气机氧气的稳定供给,设置进、出风消声器。根据设计方案,采用专用成型的吸声板做成阻性折板式消声器。该吸声板厚度小,能保证通道宽度,能在恶劣的工作环境下使用。折板式消声器是由片式消声器演变而来的,可以增加声波在消声器通道内的反射次数,即增加声波与吸声材料的接触机会,可改善中、高频的消声性能。当声波连续通过折板间的通道时,可改善低、中频的消声性能,减少噪声逃逸量。
2.3 转蝶电机、沉淀池电机等设备设置隔声罩
隔声罩是抑制机械噪声的较好办法,特别是对于低噪声的小型移动的转蝶电机,效果显著。转蝶电机上使用的隔声罩由隔声罩板、罩壳内贴吸声材料,以提高隔声量。隔声罩不能与电机有任何刚性相连,隔声罩靠地面部分应有弹性减震材料,防止隔声罩震动及噪声泄漏。为了隔声罩操作、维修的方便及通风散热需要,罩体上需开观察窗及散热消声器,由于隔声罩不宜安装排气扇,散热消声器设置位置要把握空气动力学原理,做到低进风、高出风,确保隔声罩内的通风合理顺畅。
2.4 沉淀池、分配井等设备设置隔声房
隔声房采用砖混结构形式砌筑,它具有良好的隔音性能,内壁采用吸声结构,吸声材料选用新型高效吸声板,墙面与吸音结构保留空腔40～80mm,可达到设备房的吸声隔声要求。隔声房应设置采光观察窗、隔声门、进出风消声器。隔声门对隔声房来说是一个必不可少的构件,门的启闭性使它成为一个特殊要求的构件。它不仅依赖于门扇的隔声性能而且与门扇和门框、门框和墙体之间缝隙的大小密切相关。隔声房围护构件的隔声处理对墙面、屋顶及地沟上的开孔、留孔穿管、地下电缆沟、控制线缆、输油管等进行隔声处理。
2.5 对盖板进行隔声覆盖
对于氧化沟曝气机廊道及沉淀池的上半部,由于不便于用混凝土结构进行覆盖,使用可以吸收较高声能的材料或结构装饰在盖板进行隔声覆盖,盖板装置的侧面应接缝严密,有凹凸槽及螺拴进行结合,保证成为一种有效的阻断与减少声传播的措施。
3 氧化沟进、出气消声器设计分析
3.1 氧化沟曝气机所需空气量计算
曝气机工作时,应保证充足的空气量来提供氧气。曝气机的进气主要有两个途径:一是T型碟片在旋转时产生负压,吸入空气,进气的方向和碟片旋转的方向一致;二是碟片上的凹坑在旋转时带入空气进入水中,进气方向位于碟片的进水端垂直于水平面。
曝气机所需空气量为:
V = 66kg / h ÷0.2095 kg / m³×14%(m3/h)
式中:66kg / h为曝气机所需氧气量;14%为含氧空气进入水中的氧气转移率;0.2095 kg / m³为空气中的含氧气量。
3.2 进、出气消声器的气流流速
消声器气流流速的控制对消声器来说十分重要,如果消声器的流速过高,会产生气流的二次噪声,直接影响消声器的消声效果。消声通道的气流流速计算公式为 ν = V÷ƒ,式中:V指所需空气量,m³/ s;ƒ 为消声器消声通道的有效截面积,m²。
3.3 消声器产生的压降
由于氧化沟曝气机的进气为无动力自然进风(即产生负压,吸入空气)。为不影响进、出气的顺畅,应严格控制消声器压降。
消声器沿程的摩擦压力损失为:
∆Hm =(hm ×λ×ν²×ρ0×L)÷ (4 Rs×2 )
式中:hm ―在求比摩擦压力损失的线解图上可查得比摩阻,mm/mH2O;L ―消声器通道有效长度,m;ρ0―气体的密度,kg / m³;ν²―消声通道气体的平均流速,m/s ;Rs ―消声器单通道的流体半径。
摩擦阻力系数为:
λ= 1 .42 ÷(q Re 4 Rs /K)²
Rs = a× b÷ 2 ( a+b )(m)
式中:Rs ―消声器单通道的流体半径; a、b ―消声通截面积的边长;K ―阻性片壁粗糙度,mm;Re ―阻性片壁粗糙度(K)对摩擦阻力的修正系数。
消声弯头局部压力损失为:
∆Hλ=(λ×ρ0×ν²)÷ de×2(Pa)
式中:λ―局部阻力损失系数;ρ0―气体的密度,kg / m³;ν²―消声通道气体的平均流速,m/s;de―消声器单通道等效直径,m。
3.4 消声器噪声插入损失量
根据阻性折板式消声器的消声量计算方法,可将消声量按多通道片式的消声量及折板的噪声衰减量分别计算,再行相加。由于消声通道内气流速度ν
式中:α0―吸声板的吸声系数;Ψ(α0)―根据α0所确定的消声系数,由据α0和Ψ(α0)的关系表查得;nf―随频率不同的消声系数的常数项; P ―消声器通道断面的有效周长,m;I ―阻性消声插片的有效距离,m;S ―消声器通道横截面面积,。
消声弯头的噪声插入损失量为:
∆L2 = I×λ
式中:I―弯头管道有效宽度(消声插片的有效距离),m;λ―噪声的波长。
阻性片式弯头消声器的噪声插入损失量为:
LR = ∆ L1+ ∆ L2
式中:∆ L1―阻性片式消声器的消声量,dB;∆ L2―消声弯头的消声量,dB。
4 结语
鉴于污水处理厂的噪声控制问题目前尚属新的课题,在大规模实施后还可能产生新的问题。应在污水处理厂噪声控制工程实践上不断探索、调整,以达到最低的成本控制,最方便的污水处理工艺设施的操作应用,形成污水处理厂的噪声控制工程规范。
参考文献:
[1] 高红武.噪声控制工程[M].武汉:武汉理工大学出版社,2003.
[2] 马大猷.噪声与振动控制工程手册[M].北京:机械工业出版社,2002.
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