污水處理廠廠界噪聲綜合治理工程探析

廖俊彥

福建船政交通職業學院安全與環境學院，福建 福州 350007

隨著我國城市化進程的加快，市區的規模逐漸擴大，原先位于城郊的污水處理廠附近新建了許多居民住宅。污水處理廠內的設施在工作時會發出較大的噪聲，若不加以控制，噪聲將對廠區周圍的聲環境產生嚴重的影響。我們以福建省福州市祥坂污水處理廠為例，分析污水處理廠廠界噪聲超標的原因，提出針對性的設備噪聲處理措施，以使污水處理廠廠界噪聲達到相關噪聲排放標準的要求。

1 項目概況

福州市祥坂污水處理廠位于福州市鼓樓區上浦路，廠界外存在噪聲敏感建筑物。廠內的進水泵、沖洗水泵和精細格柵等污水處理設施距離廠界較近，運行時產生的噪聲對附近的敏感點產生了較嚴重的影響。污水處理廠北側的敏感點為某居民區，屬于聲環境功能區的2 類區，為重點治理的區域；廠界東側為鳳湖路，屬于聲環境功能區的4 類區，廠界外近距離內無噪聲敏感建筑物。

通過對污水處理廠現場設備噪聲源、廠界處以及附近敏感點的噪聲勘察及監測，最終選定進水泵房、預處理沖洗水泵機組和精細格柵作為廠界排放噪聲的治理對象。

2 噪聲超標分析

測試的主要內容包括聲源噪聲、廠界處噪聲和敏感點處噪聲3 部分，測點布置如圖1 所示。其中在聲源噪聲處布置包括進水泵房、預處理沖洗水泵機組、精細格柵處的4 個測點。廠界處的測點布置在北側廠界外、高于圍墻0.5m 處，共布置4 個測點；東側廠界外由于無敏感點且受鳳湖路交通噪聲影響較大，未布置測點。敏感點處測點布置在北側廠界外某居民區6 號樓南側不同樓層的窗戶處。

圖1 測點布置

2.1 現狀監測

各測點的晝間等效連續A 聲級數值如表1 所示，頻譜特性如圖2 所示。

表1 晝間聲源、廠界測點等效連續A 聲級

圖2 晝間聲源、廠界測點噪聲頻譜

各測點夜間的頻譜特性和等效連續A 聲級數值如圖3 所示。

圖3 廠界及敏感點夜間噪聲頻譜

2.2 超標分析

上述廠界測點的監測值還需進行背景噪聲修正。噪聲測量值與背景噪聲值相差大于10dB（A）時，噪聲測量值不做修正；噪聲測量值與背景噪聲值相差在3—10dB（A）時，噪聲測量值與背景噪聲值的差值取整后，進行修正［1］5。對修正的廠界噪聲貢獻值進行評價。夜間廠界各測點的噪聲測量值、背景值及修正后的貢獻值如表2 所示。

表2 夜間廠界測點測量值、背景值及貢獻值單位：dB（A）

根據當地環保部門批復的要求，工程完工后廠界噪聲需達到《工業企業廠界環境噪聲排放標準》（GB 12348-2008）2 類和4 類聲環境功能區標準。驗收測點位置及標準限值如表3 所示。

表3 驗收測點位置及標準限值

監測結果表明，北側與東側廠界夜間噪聲超標。由于廠界、敏感點噪聲與設備噪聲的頻譜特性基本一致，故噪聲治理措施應針對離廠界較近的進水泵房、預處理沖洗水泵和精細格柵開展。

3 降噪方案分析

3.1 降噪原理分析

噪聲控制的方法分為聲源控制、傳播途徑控制、接受者控制3 個方面。聲源控制是最有效和最直接的措施，如研制與選擇低噪聲設備、改進生產加工工藝、提高機械設備的加工精度和裝配質量等。傳播途徑控制可以通過吸聲、隔聲、消聲以及隔振等措施［2］。對已投入運行的污水處理廠來說，更換低噪聲污水處理設備成本較高、可行性較低。對接受者降噪則需采取更換通風隔聲窗等方式，同樣操作難度較大。因此，對承擔大量生活污水處理且周邊居民較密集的污水處理廠來說，在廠內設備噪聲的傳播途徑上采取降噪措施是一種可行性較高的方案。

在傳播途徑上的降噪措施主要有吸聲、隔聲、消聲幾種。吸聲降噪是將吸聲材料或吸聲結構安裝在室內天花板或墻上，通過它們對聲波的吸收作用，降低室內反射聲。離心玻璃棉是常用的一種多孔吸聲材料，具有吸聲頻帶寬、中高頻吸聲系數高及適用范圍廣的優點，被廣泛應用于工業及民用降噪工程中。

隔聲降噪是通過隔聲構件將噪聲源和接收者隔離，從而直接阻斷聲音傳播。在工業降噪中，常用的隔聲降噪措施包括隔聲間、隔聲罩、聲屏障和隔聲門窗等。

消聲降噪是將吸聲材料或吸聲結構安裝在氣流管道中，在保證氣流通過的同時又能降低向外傳播的噪聲，實現該功能的裝置叫作消聲器。消聲器按其消聲原理及結構可分為阻性、抗性、復合式等幾種，其中阻性消聲器具有通風量大、消聲頻帶寬的優點，常用于室內封閉空間、軸流風機、隔聲罩的通風降噪。

祥坂污水處理廠需治理的噪聲源包括進水泵房、預處理沖洗水泵及精細格柵，根據各聲源的頻譜特性、所處位置及降噪要求，可采用吸聲、隔聲和消聲的方式降噪。

3.2 進水泵房降噪方案分析

進水泵房位于污水處理廠的東北角，距離北側廠界約16m、距東側廠界約19m。由于進水泵房北側1m 外的聲級為68.4dB（A），考慮到廠界外1m處夜間50dB（A）的驗收標準、距離衰減及多聲源疊加的影響，將噪聲治理后的驗收位置定為進水泵房北側外1m 處，驗收聲級限值≤50dB（A），即降噪裝置的插入損失應≥18.4dB（A）。

由于進水泵房南北兩面均敞開，為達到如上降噪目標，需采取隔聲處理措施。常規的隔聲措施是在泵房的北側安裝隔聲屏障，施工簡單，不需要考慮泵房內的通風散熱問題且不需要對泵房內采取吸聲和消聲處理措施。聲屏障的插入損失一般在10—15dB（A）之間，若要提高隔聲效果，則需增加聲屏障的高度及長度。由于污水處理廠所在地夏季臺風多發，增加聲屏障的高度會導致聲屏障支撐鋼結構成本的增加。同時，聲屏障內采用的離心玻璃棉等多孔吸聲材料需置于室外，日曬雨淋環境下其使用壽命會縮短。

基于以上分析，對進水泵房的噪聲治理采取將南北兩側用吸隔聲板封閉，泵房內部安裝吸聲材料降低室內反射聲，同時安裝阻性片式消聲器以確保泵房內的通風散熱。設計效果如圖4 所示。

圖4 進水泵房降噪設計

3.3 預處理沖洗水泵降噪方案分析

預處理沖洗水泵1m 外的聲級為68.7dB（A），考慮到其所處位置距離北側廠界約30m、距東側廠界約50m，所需的降噪量不需要太高。此處的噪聲治理主要考慮對廠區內員工工作環境的保護，故將噪聲治理后的驗收位置定為預處理沖洗水泵降噪裝置外1m 處，驗收聲級限值≤50dB（A），即降噪裝置的插入損失≥18.7dB（A）。

可采取隔聲屏障或隔聲罩的方式對該水泵降噪，同進水泵房，此處采用隔聲屏障不是最合適的措施。采取隔聲罩的方式降噪，既能保證所需的降噪量，又不會對污水處理廠內的景觀產生影響。但傳統隔聲罩的缺點在于不便于機器的檢修，故我們提出對隔聲罩的隔聲板采取可拆卸的安裝方式，通過掛鉤將隔聲板安裝在龍骨上，僅需一人即可完成拆裝，大大方便了機組的檢修。設計效果如圖5 所示。

圖5 預處理沖洗水泵降噪設計

3.4 精細格柵降噪方案分析

精細格柵機組共有4 臺，在機組旁1m 處測得的聲級為73.4dB（A），考慮到其所處位置距離北側廠界僅有約15m，加上其安裝位置較高，對廠界和敏感點的影響較大，故將噪聲治理后的驗收位置定為精細格柵降噪裝置外（朝向廠界處）1m 處，驗收聲級限值≤50dB（A），即插入損失≥23.4dB（A）。

如對此處格柵機組采取隔聲屏障的降噪措施，除前述的抗臺風需求導致鋼結構成本較高外，格柵機組所在的平臺無足夠的空間用于安放隔聲屏障的斜撐鋼結構。若采用隔聲罩治理措施，雖可以達到足夠的降噪量，但隔聲罩體積較大，對格柵的日常清理維護不方便，同時也會增加降噪措施的成本。

基于以上分析，我們提出了上方封閉型聲屏障的治理措施，即在傳統直立型聲屏障的上方安裝水平隔聲板，使隔聲屏障呈倒L 形。這樣既能增加聲屏障的聲程差以達到足夠的繞射聲衰減量，同時敞開面能方便工作人員進出，為清理檢修留出足夠的空間。設計效果如圖6 所示。

圖6 精細格柵隔聲屏障設計

4 降噪工程實施

4.1 進水泵房降噪措施

進水泵房的治理目標為北側外1m 處的聲級≤50dB（A），NR數與A 聲級的關系大致為LA≈NR+5dB（A）［3］，得此處允許NR數為45。該處各倍頻帶的允許聲壓級及插入損失如表4所示。

表4 進水泵房北側外1m 處允許聲壓級及降噪量

根據以上降噪要求，確定進水泵房噪聲治理實施方案：對泵房南、北側開口采取吸隔聲板封堵；南側吸隔聲板上設有采光隔聲窗和雙開隔聲門，隔聲門尺寸（2 600×3 600）mm；隔聲門無下坎，單側門板開啟角度大于90°，方便車輛進出；原東西兩側的采光窗拆除，安裝消聲百葉完成通風和消聲。

其中吸隔聲板為100mm 厚的復合結構，外殼采用1.0mm 厚304 不銹鋼板，夾芯層為32kg/m3、100mm 厚離心玻璃棉吸聲層（采用防火憎水布包裹），內側為0.8mm 厚304 不銹鋼沖孔板。1.0mm厚的不銹鋼板起隔聲作用，可阻斷空氣聲的傳播；離心玻璃棉可以減少泵房內的混響聲，從而降低泵房空間內的聲能量。該結構的計權隔聲量40dB，平均吸聲系數0.9，可達到預期的隔聲與吸聲效果。

隔聲門由雙層1.2mm 厚304 不銹鋼板組成，內填離心玻璃棉作為吸聲材料，計權隔聲量35dB；隔聲窗為（3mm+6mm）雙層中空玻璃隔聲窗，計權隔聲量35dB；消聲百葉為折板式阻性片式消聲器，消聲片厚度100mm、消聲片間距100mm，折板傾角45°，百葉厚度450mm，靜態傳聲損失20dB（A）。

上述噪聲治理措施與常規的治理方案相比，有以下幾點創新之處：無須采用隔聲屏障，在保證降噪效果的同時，減少了隔聲屏障的因抗風壓所導致的鋼結構成本，同時對廠區內的景觀不會產生負面影響；在南側的吸隔聲板上安裝采光隔聲窗，解決了白天的采光需求且無須使用人造光，達到了節能減排的目的；同時，利用原有窗洞位置安裝消聲百葉，不僅可降低施工成本，同時解決了泵房內的通風散熱問題。

4.2 預處理沖洗水泵降噪措施

預處理沖洗水泵的治理目標為降噪裝置外1m處的聲級≤50dB（A），允許NR數為45。則該處各主要倍頻帶的允許聲壓級及插入損失如表5 所示。

表5 預處理沖洗水泵外1m 處允許聲壓級及降噪量

根據以上降噪要求，確定預處理沖洗水泵噪聲治理實施方案如下：沖洗水泵機組采取隔聲罩的方式處理，在隔聲罩兩側設置通風消聲百葉；隔聲罩面板可拆卸，便于日常檢修；隔聲罩所采用的吸隔聲板與消聲百葉的結構同進水泵房。

上述噪聲治理措施與常規的治理方案相比，創新之處在于罩體的吸隔聲板采用掛鉤式設計，可靈活拆卸，解決了傳統隔聲罩拆裝不便、影響機組檢修的問題。

4.3 精細格柵降噪措施

精細格柵的治理目標為降噪裝置外（朝向廠界處）1m 處的聲級≤50dB（A），允許NR數為45。則該處各主要倍頻帶的允許聲壓級及插入損失如表6 所示。

表6 精細格柵外1m 處允許聲壓級及降噪量

根據以上降噪要求，確定精細格柵噪聲治理實施方案如下：對四臺精細格柵采取倒L 形聲屏障的方式，開口朝向廠內；聲屏障北側安裝一扇（1×2）m 的隔聲門，南側橫、豎向龍骨安裝位置避開主通道，方便人員進出。聲屏障所采用的吸隔聲板的結構同上。

上述噪聲治理措施與常規的治理方案相比，創新之處在于：降低了傳統直立型隔聲屏障的高度，減少了屏體材料和鋼結構的用量；該降噪措施結合了聲屏障與局部隔聲罩的優點，在有限的高度內將格柵機組上方封閉，大大增加了聲屏障繞射的聲程差，從而保證降噪裝置的降噪效果；在背向廠界一側完全敞開，無須額外安裝進排風系統進行散熱，解決了傳統隔聲罩散熱和操作不便的問題。

5 實施效果分析

5.1 驗收監測

工程完工后，在晝間和夜間對污水處理廠北側、東側廠界噪聲進行監測。在對廠界噪聲值進行測量時，要盡可能選擇在背景噪聲影響小，相對穩定時段進行測量，盡最大可能減少背景噪聲產生的影響。如測量結果達到要求，那么不必再采取二次測量；若不符合要求，那么就要測量背景噪聲值［4］。共選擇3 個監測點位，其中1#點位位于東側廠界外1m 處，2#、3#點位位于北側廠界外1m 處。監測因子為等效連續A 聲級，監測時間和頻次為晝、夜間各監測1 次，共監測1 天。監測方法依據《工業企業廠界環境噪聲排放標準》（GB 12348-2008）和《環境噪聲監測技術規范 噪聲測量值修正》（HJ 706-2014）。

5.2 監測結果

上述測點的監測結果如表7 所示。

表7 噪聲監測結果一覽表

測點1#、測點2#、測點3#晝間的測量值均低于標準值，故無須修正；測點3#夜間的測量值為52.2dB（A），背景值為49.1dB（A），經背景噪聲修正后的排放值為49dB（A）；而測點1#與測點2#由于夜間測量值較低，經采取措施降低背景噪聲，測量值與背景值的差值仍＜3dB（A），此時按如下方法修正：計算廠界噪聲測量值與排放限值的差值，修約到個位；當該差值≤4dB（A）時，修正結果＜排放限值，并評價為達標［5］。

由于測點1#的噪聲測量值與排放限值的差值為58.2-55=3.2dB（A）＜4dB（A），測點2#的噪聲測量值與排放限值的差值為52.4-50=2.4dB（A）＜4dB（A），故測點1#與測點2#的夜間排放值均達標。

6 結論

通過對污水處理廠內的噪聲源進行準確監測，找出引起廠界噪聲超標的主要噪聲源，并確定降噪裝置所需的降噪量，在此基礎上提出創新性的吸聲、隔聲、消聲綜合噪聲治理措施，并最終以低于預算價的工程價完成該污水處理廠廠界噪聲治理工程，使廠界排放噪聲均達到所在聲環境功能區的排放限值，以此為類似污水處理廠的噪聲治理提供參考。