一、物理除臭
1、吸附
吸附是利用多孔固體吸附劑将氣體(或液體)混合物中的一種或多種組分積聚或濃縮在表面上從而達到分離的目的的操作。吸附是一種常用的氣态污染物淨化方法,淨化率高,但吸附劑的容量一般有限,所以隻适用於(yú)處(chù)理低濃度的廢氣或淨化要求高的前後端處(chù)理,起輔助作用。
物理吸附是由分子間作用力引起,,是一種可逆過程,由於(yú)分子間作用力是普遍存在的,所以物理吸附沒有選擇性。其吸附量與吸附質的沸點(diǎn)成正比,物理吸附一般在較低溫度下進行,過程與蒸汽凝結相似,隻要提高溫度或氣壓,吸附質便會析出。
1.1吸附劑的種類
(1)活性炭
活性炭是常用的一種吸附劑,對大部分的有機廢氣都有很好的淨化效果,一般的氣用活性炭達到飽(bǎo)和吸附時的吸附量約爲35%,應用於(yú)淨化設備可取20~25%的吸附量,即每噸活性炭可吸附200~250kg的有機氣體。
但其吸附量有限,抗濕性能差,再生困難(nán),造價(jià)高,有被新材料取代的趨勢。
纖維活性炭是近年來發(fā)展起來的新型吸附材料。它的比表面積大,孔徑均一,且都爲中小孔,吸附質分子内的擴散距離短,所以吸附和脫附速率高,殘(cán)留量少。
(2)活性氧化鋁
機械強度高,可用於(yú)氣體的幹燥和含氟廢(fèi)氣的淨化
(3)矽膠
通常用於(yú)吸收極性分子和作爲幹燥劑,矽膠吸水後吸收其他氣體的能力将會大大降低,這種特性限制瞭(le)它的使用範圍。
2、洗滌
一般用水将廢氣中的固體雜質和溶於(yú)水的氣體去除,同時可以将廢氣降溫,可作爲生物處(chù)理和等離子處(chù)理的預處(chù)理。
3、冷凝
冷凝是利用氣體在不同溫度和壓力下具有不同的飽(bǎo)和蒸汽壓,在降低溫度或加大壓力的條件下,某些污染物凝結出來,以達到淨化或回收的目的,可以利用不同的冷凝溫度,分離出不同的污染物來,實現回收廢氣的目的。 冷凝法運行費用較高,适用於(yú)高濃度和高沸點VOCs的回收,對於(yú)低濃度有機廢氣此法不适用;單純的冷凝法往往不能達到規定的分離要求,故此方法常作爲吸附、燃燒等淨化高濃度廢氣的預處理過程。
4、掩蔽法
採用更強烈的芳香氣味與臭氣摻和,以掩蔽臭氣,使之能被人接收,适用於(yú)需立即地、暫時地處理低濃度惡臭氣體影響的場合,惡臭強度2.5左右,無組織排放源,其優點是可盡快處理惡臭影響,靈活性大,費用低,其缺點是惡臭成分並(bìng)沒有被去除
5、稀釋擴散法
将有臭味地氣體通過煙囪排到大氣,或用無臭空氣稀釋,降低惡臭物質濃度以減少臭味,适用於(yú)處理中、低濃度的有組織排放的惡臭氣體,費用低,設備(bèi)簡單,缺點是易受氣象條件限制,惡臭物質依然存在
二、化學除臭
1、化學洗滌吸收
原理主要是根據臭氣的成分利用強酸(硫酸)、強堿(氫氧化鈉)、強氧化劑(次氯酸鈉)作爲洗滌噴淋溶液與氣體中的臭氣分子發生氣-液接觸(chù),使氣相中之臭味成分轉移到液相,並(bìng)藉化學藥劑與臭味成分之中和、氧化或其它化學反應去除臭味物質。但化學除臭法主要是針對酸堿廢氣而進行的,成本高且臭味中含有多種氣體成分很難用單一的化學反應來處理臭味。總之,用化學吸收法來處理臭味不是很成熟,該方法有待進一步來完善。
可應用化學洗滌方法處(chù)理臭味物質包括有機硫化合物、含氮化合物、有機酸、含氧碳氫化合物、含鹵化物等廢氣物質。适合用於(yú)污泥處(chù)理、食品、石油、化工、制藥等行業。
2、燃燒法
燃燒法又可分爲直接燃燒和催化燃燒,在催化燃燒的基礎(chǔ)上又衍生出一種蓄熱式催化氧化燃燒工藝,簡稱(chēng)RCO。
2.1直接燃燒法
本法亦稱(chēng)爲熱氧化法、熱力燃燒法,即利用高溫(>800℃)将有機物分解。本法主要用於(yú)高濃度VOCs廢氣的淨化,對於(yú)自身不能燃燒的中低濃度尾氣,通常需助燃劑或加熱,能耗大,運行成本高;且空燃比不易控制,易造成二次污染。所以不宜推廣。
2.2催化燃燒法
是在直燃法的基礎上加入催化劑(如MnO2),大大降低廢氣的反應活化能,使其在較低溫度下就能完全燃燒,無二次污染,工藝簡單,操作方便;裝置體積小,占地面積少;設備(bèi)的維修與折舊費較低。該法适用於(yú)中高濃度的有機廢氣治理,國内外已有廣泛使用的應用,效果良好。
2.3蓄熱式催化氧化燃燒工藝
爲瞭提高經濟性,實現節能減排的目的,體現廢氣治理無害化、資源化的宗旨,在催化燃燒的基礎上加以改進,增加熱能回收利用,即蓄熱式催化氧化燃燒工藝(RCO)
蓄熱催化燃燒裝置主要由蓄熱床、換向閥門、燃燒室等組成蓄熱材料是蓄熱式催化氧化燃燒工藝的關鍵部分,它直接影響到整個裝置的熱回收效率和溫度效率。在實際工程當中一般採(cǎi)用蜂窩陶瓷材料蜂窩陶瓷材料具有比表面積大,阻力系數小,換熱能力強等優點。但其價格高昂,且使用壽命不長(zhǎng),一般隻有3到5個月,嚴重時僅二個月。
在整個蓄熱式換熱器中,由於(yú)需要經常熱、冷風交替通過蓄熱材料進行換熱,故對換向閥門的質量要求很高,而且運行程序的編制需要準確(què),否則極易引起事故。
該法吸取瞭(le)催化燃燒技術的優點,同樣具有淨化效率高,而且採(cǎi)用蓄熱材料,還具有熱回用效率高的特點,而且與兩者相比,它适用濃度範圍更廣,運行能耗相對更低,但初投資大,且維護費用高,在有機廢氣處理領域是一項有發展前途的技術。
3、等離子法除臭
(1)工作原理
在肯定的溫度大於(yú)零的所有氣體中,均存在一定的電離現象。任何細微的射線及其他能源都可能使氣體中的分子被加速而獲取能源,當(dāng)其能源高於(yú)氣體的電離能時,電子與分子間的碰撞将導緻該氣體的電離。這便是 20 世紀 60 年代形成的等離子體化學理論,高能離子淨化技術正是基於(yú)這種理論進行研發的。等離子體是不同於(yú)氣态、固态、液态的第四态物質,由高能電子、正負離子、自由基(OH、H、O、O3等)和中性粒子等組成。
在電場作用下,離子發生器産(chǎn)生大量的α粒子, α 粒子,與空氣中的氧分子進行碰撞而形成正、負氧離子。正氧離子具有很強的氧化性,能在極短的時間内氧化、分解甲硫醇、氨、硫化氫等污染因子,且在與 VOC 分子相接觸後打開有機揮發性氣體的化學鍵,經過一系列的反應,生成二氧化碳和水等穩定無害的小分子。同時,氧離子能破壞空氣中細箘的生存環境,降低室内空間細箘濃度,帶電離子可以吸附大於(yú)自身重量幾十倍的懸浮顆粒,靠自重沉降下來,從而清除空中懸浮膠體,達到淨化空氣的目的。
(2)應用優勢
a、去除率高 經氣味測(cè)定法測(cè)試,該技術可以達到90%以上的惡臭處(chù)理率。
b、節能:處(chù)理5000M3/h臭氣,耗電(diàn)量僅1000W。
c、由於(yú)不需要任何的預熱時間,所以該裝置可以即時開啓與關閉(bì)。
d、“低溫等離子體”設備(bèi)内使用電(diàn)壓在36伏以下,放心可靠,對人體不構成任何傷害。
e、“低溫等離子體”設備(bèi)組合性強:可以竄並(bìng)聯混合應用,在處理高濃度異味氣體時能發揮明顯優勢。
f、它所占空間(jiān)比現有的其他技術(shù)更小。
g、 它可以不經過過濾就可運作,所以不産(chǎn)生任何液體排洩;它是模塊式結構(gòu),所以更簡易地進行易地搬遷。
h 、它可以在高達(dá)80℃的溫度下運作,所以在典型的“濕”環(huán)境中運用而不需要制冷。
I 、由於(yú)具有類似靜電沉澱的功能,所以它同時具有消塵(chén)作用;隻需低限度的維護。
J 電(diàn)子能源高,幾乎可以和所有的惡(è)臭氣體分子作用。
(3)制約因素
一次性投資(zī)高。
(4)應用領域
等離子有機廢氣淨化設備廣泛用於(yú):治理油煙粉塵領域,如大型火力發電廠、卷煙廠、紡織廠、印刷廠、造紙廠、鋼鐵廠、水泥廠等。治理廢氣、異味氣體領域,如污水、垃圾處理廠、泵站、石化廠、化工廠、制藥廠、卷煙廠、香精廠、屠宰場等。空氣淨化方面,如醫院、餐飲、賓館、娛樂場所、車船,航空候車室等公共場所、及辦(bàn)公室、家庭、轎車、實驗室等。
4、光催化氧化技術
在高能紫外線C波光的照射下,臭氣中的被分解産(chǎn)生遊離氧,遊離氧攜帶正負電荷不平衡,需以結合生成,攜帶正電荷的遊離氧本身也具有極強的氧化性。在高能紫外線C波光的照射、氧化、氧離子自由基的聯合作用下,将無機或有機高分子惡臭物質轉變(biàn)爲無毒無害的低分子物質,如水,二氧化碳等,同時還具有殺菌功能。該法對臭氣的有立竿見影的處理效果。
UV+O2→O-+O*(活性氧)O+O2→O3(臭氧)
5、臭氧機對空氣微生物殺菌及除臭技術
5.1臭氧殺菌除臭簡介
臭氧是由三個(gè)氧原子構成,是氧氣的同素異形體,分子式爲O3,分子量爲48,常溫常壓下,O3是一種淡藍色的氣體,具有特殊腥味,濃度适量時,具有一種"清新"氣味,常溫下,臭氧不穩定,能自行分解爲O2和單(dān)原子O,兩個(gè)單(dān)氧原子O可結合爲O2單(dān)氧原子極活潑,具有極強氧化性和分解功能,能迅速消毒、殺菌和氧化有機物,無機物等。其氧化能力比氯高一倍,反應快,殺菌速度比氯快600-3000倍,幾秒内就可緻死細箘和病毒。
臭氧具有極強的分解能力,可快速強力殺滅水中、空氣中及附首面上的各種細箘,緻病微生物,病毒真菌及原蟲等。臭氧處理具有反應速度快、效力高、無殘(cán)留物、不産(chǎn)生二次污染等優點。
臭氧殺菌主要是依靠其分解後産生單氧原子或溶於(yú)水後産生的單原子氧(O)羟基(OH)的強氧化能力,臭氧先與細胞壁和細胞膜的脂類雙鍵起反應,穿過細胞壁和細胞膜進入Cell内。作用於(yú)外殼脂蛋白和内面脂多糖果肉而改變(biàn)細胞内膜的滲透性,使細胞内膜漏出,導緻細胞溶解、死亡。
臭氧是一種強氧化劑,在消毒學上屬於(yú)過氧化學類消毒劑,具有廣譜、殺菌作用。臭氧對空氣微生物有強大的殺滅作用,低於(yú)容許濃度(0.2mg/m3)的臭氧,即對一般細箘繁殖體具有良好的殺菌作用,有報道用臭氧消毒病房空氣,取得滿意效果,採(cǎi)用30mg/m3 濃度的臭氧,作用15分鍾,對自然菌的殺滅率達到92% 以上,對氣溶膠中的金黃色葡萄球菌,用0.12mg/m3的臭氧,作用30分種,殺滅率可達99.9%以上,對氣溶膠中的枯草杆菌黑色變種芽胞用5.67mg/m3的臭氧,作用60分種,殺滅率可達到99%以上。臭氧對付細箘的方法,是将細箘的細胞體直接氧化,即破壞其DNA的基因而達到抑制的效果。
5.2臭氧快速除臭
因臭氧具有極強的氧化分解作用,臭氧可對空氣中的異味分子進行強烈的分解,使異味分子物質發生改變(biàn),繼而達(dá)到快速清除空氣中惡臭異味的目的。
5.3臭氧的應用範圍
廣泛應用於(yú)食品車間、醫藥車間、醫院等強化消毒;家庭、賓館、飯店、辦(bàn)公室、學校、幼兒園、娛樂場所、公共場所等消毒、殺菌、除臭、防治疾病傳染。
6、植物提取液除臭
植物提取液除臭的機理爲臭氣中的異味分子被噴灑分散在空間的植物提取液液滴吸附,在常溫下發生中和、氧化分解、酯化、加成等反應,生成無味無毒的分子。採(cǎi)用植物提取液去除惡臭氣體中H2 S平均去除率達到96%以上廠(chǎng)界符合《城鎮污水處理廠(chǎng)污染物排放标準》二級排放要求。
植物提取液除臭劑主要應用於(yú)産(chǎn)生惡臭氣體且惡臭氣體不便於(yú)收集的構築物内,如:
(1)垃圾收集與處理,即垃圾站、垃圾轉運站、垃圾壓縮站、垃圾填埋場(chǎng)、垃圾處理廠(chǎng)等;
(2)污水收集與處理,即污水提升泵站、污水處理廠、污泥處理廠等其中垃圾站、垃圾轉運站,污水提升泵站、以及污水處理廠内堆砂場、污泥裝卸車間等,均屬於(yú)較爲分散的臭氣發生源,且臭氣産生量都不太大,适宜採(cǎi)用天然植物提取液除臭工藝。
三、生物法除臭
1.1生物除臭原理
生物濾池法除臭工藝是一種放心可靠的處理方法,除臭效率大於(yú)90%,其原理是臭氣經收集系統收集後集中送到生物濾池除臭裝置處理,臭氣通過濕潤、多孔和充滿活性的微生物濾層(céng),利用微生物細胞對惡臭物質的吸附、吸收和降解功能,微生物的細胞個體小、表面積大、吸附性強、代謝類型多樣的特點,将惡臭物質吸附後分解成CO2、H2O、H2SO4、HNO3等無毒無害的簡單無機物。
生物除臭主要有三個(gè)步驟(zhòu):
(1)水溶滲(shèn)透;
(2)生物吸收;
(3)生物氧化。
第一步:水溶滲透。濾料表面覆蓋有水層,臭氣中的化學物質與濾料接觸後在表層溶解,並(bìng)從氣相轉化爲水相,以利於濾料中的細箘作進一步的吸收和分解。另外,濾料的多孔性使其具有超大的比表面積,使氣、水兩相有更大的接觸面積,有效增大瞭氣相化學物質在水相中的傳送擴散速率(經實驗測試所得,其産生的瞬時效應是化學清洗的幾百倍)。所以,水溶滲透過程其實是一物理作用過程,高速的傳送擴散意味著(zhe)濾料可迅速将臭氣的濃度降到極低的水平。
第二步:水溶液中的惡(è)臭成分被微生物吸附、吸收,惡(è)臭成分從(cóng)水中轉移到微生物體内。
第三步:通過生物氧化來降解污染物的過程。濾料中的專性細箘(根據臭源的類型篩選而得到的處(chù)理菌種)将以污染物爲食,把污染物轉化爲自身的營養物質,使碳、氫、氧、氮、硫等元素從化合物的形式轉化爲遊離态,進入微生物的自身循環過程,從而達到降解的目的。同時,專性細箘等微生物又可實現自身的繁殖,當作爲食物的污染化合物與專性細箘的營養需要達到平衡,且水份、溫度、酸堿度等條件均符合微生物所需時,專性細箘的代謝繁殖将會達到一個穩定平衡,的産(chǎn)物是無污染的二氧化碳,水和鹽。從而将污染物去除。
1.2生物除臭的形式
生物除臭的形式主要有生物濾(lǜ)池、生物滴濾(lǜ)塔、生物濾(lǜ)床。
(1)生物濾池
主要包括增濕器和生物處理裝置兩部分。由引風機收集的臭氣經增濕裝置預處理(有的預處理還包括溫度調節、去除顆粒物等)後進入生物處理裝置,氣體中的污染物從氣相主體擴散到填料外層(céng)的水膜並(bìng)被填料所吸附,降解爲二氧化碳、水等,處理後的氣體從生物濾池的頂部排出。生物濾池的填料層(céng)是具有吸附性的濾料(如土壤、堆肥、活性炭等)。
(2)生物滴濾塔
生物滴濾塔主體爲填充塔,内有一層(céng)或多層(céng)填料,填料表面是由微生物區系形成的幾毫米厚的生物膜。含可溶性無機營養液的液體從塔上方均勻地噴灑在填料上,液體自上向下流動,然後由塔底排出並(bìng)循環利用。有機廢氣由塔底進入生物滴濾塔,在上升的過程中與潤濕的生物膜接觸而被淨化,淨化後的氣體由塔頂排出。
(3)生物滴濾床
生物濾床除臭原理是将氣體收集並(bìng)加濕後通過管道輸入生物濾床底部並(bìng)使其擴散於(yú)土壤内,臭氣中多種污染成分溶於(yú)水後吸附於(yú)土壤穎粒表面。經過一段時間在土壤顆粒表面可逐漸培養出針對緻臭物質的微生物,並(bìng)可不斷将緻臭物質分解,完成脫臭。生物濾床法的工藝流程爲: 臭氣收集→風管輸送→抽風機→預洗池加濕→生物濾池→排氣。濾床填料可採用海綿、幹樹皮、幹草、木渣、貝殼、果殼及其混合物等。廣州獵德污水處理廠採用洗滌- 生物濾床聯合除臭工藝對污泥濃縮池、脫水間臭氣進行處理,NH3 去除率大於(yú)90%,H2S去除率大於(yú)99%。
(4)生物除臭法的主要構成部分
抽引風(fēng)機(jī)、噴淋水泵,預洗池,填料,微生物群落,其中核心部分爲填料和菌種。
四、常用惡臭處理方法的技術經濟綜合比較
對各惡臭處理選取方案的設備(bèi)投資,運行成本進行分析,並(bìng)綜合比較其他技術經濟因素。具體見表1。
由表可知:
(1)高能離子除臭運行費用低,占地面積小且無二次污染,是經濟的除臭技術。但其一次性投資較大。高能離子除臭屬於(yú)相對較新的技術,在我國城市臭氣處理中尚處於(yú)中試階段,成功應用的可靠工程實例還很少見,其技術可靠性、運行效果還有待考察。利用高能離子脫臭是未來發展的主要方向。由於(yú)我國的發展現狀,還應對此技術進行進一步的試驗研究再應用於(yú)生産(chǎn)實踐。
(2)生物濾池和生物滴濾塔運行費(fèi)用較低,生物濾床運行費(fèi)用稍高於(yú)前兩種。三種生物法是目前應用廣泛,且經濟适中的除臭技術。與離子法相比其運行成本稍高,但一次性投資較低,技術較成熟可靠。
生物滴濾塔運行費(fèi)用稍高於(yú)生物濾池,但其反應器的尺寸比生物濾池小,占地面積較小且反應條件(如pH值、溫度等)易於(yú)控制,除臭效果也優於(yú)生物濾池。因此生物滴濾塔較生物濾池更有效。
生物濾床是一種新型生态臭氣處理技術,其運行費用高於(yú)生物濾池、生物滴濾塔,但具有美觀、管理方便、運行穩定、處理效果好等優點,也是城市污水處理廠(chǎng)對惡臭氣體進行控制的優選方案。其局限性有占地面積較大,寒冷地區易受冰凍影響等。同時國内對這項技術的研究與應用尚處於(yú)起步階段,有待進一步探索和完善。
比較三種生物處理工藝,不難發現生物滴濾塔具有一定的優越性,此法用於(yú)城市污水處理廠(chǎng)除臭具有廣泛的應用前景。
(3)植物提取液除臭與活性氧除臭運行費(fèi)用适中,且都具有占地面積小、無二次污染及檢修率低等優點(diǎn),是較爲經濟的除臭方法。
(4)活性炭吸附初期投資小,但由於(yú)活性炭吸附容量是有限的,超過這一容量就需要更換活性炭,而活性炭價格昂貴,因此運行費用很高。該法常用於(yú)低濃度臭氣物質的去除和臭氣的後處(chù)理過程。
(5)化學除臭運行費用相對較高,且設備(bèi)投資很高。化學除臭法還會産生二次污染,其适用於(yú)處理高濃度的酸堿廢氣。
五、建議與措施
根據以上技術經濟綜合比較分析,各種惡臭處(chù)理技術各有其優缺點,但目前就我國城市惡臭處(chù)理研究發展現狀而言,採(cǎi)用組合法會更加經濟有效。建議採(cǎi)取如植物提取液-生物滴濾塔;植物提取液-生物濾床;生物滴濾塔-活性炭吸附;化學除臭-活性炭吸附等組合技術。
(1)如污水處理廠惡臭氣體主要産(chǎn)生於(yú)進水格栅間、曝氣沉砂池、污泥濃縮池、污泥脫水機房及污泥碼頭。其中進水格栅(一般設置在室外)、污泥碼頭臭氣難於(yú)收集,選取植物提取液除臭較爲合理。曝氣沉砂池、污泥濃縮池、污泥脫水機房建議選取生物滴濾塔除臭技術,此法運行費用較低、反應條件較易控制、占地面積适中、無二次污染且技術成熟,是城市污水處理廠除臭的首選方案。因此,植物提取液除臭與生物滴濾塔這兩種技術組合除臭效果顯著且經濟合理。
(2)生物濾床是一種新型生态臭氣處(chù)理技術,具有美觀、管理方便、運行穩定、處(chù)理效果好等優點,也是城市污水處(chù)理廠(chǎng)對惡臭氣體進行控制的常用方案。其局限性占地面積較大,因此在不受占地面積影響的情況下,選擇植物提取液與生物濾床組合技術也是污水處(chù)理廠(chǎng)臭氣處(chù)理的優選方案。
(3)活性炭吸附除臭效果好,且對低濃度臭氣處理相當有效,缺點是活性炭吸附運行費用很高,對於(yú)不受經濟影響,且對臭氣處理效果要求較高的污水處理廠應採(cǎi)用此法對臭氣進行後處理。建議採(cǎi)用生物滴濾塔-活性炭技術。
(4)化學除臭法适用於(yú)對高濃度廢氣的處理,其他除臭技術多适用於(yú)中、低濃度廢氣,因此對於(yú)有特殊要求的污水處理廠需採用此法,並(bìng)用活性炭吸附技術對低濃度廢氣進行後處理。
六、結語
幾種除臭技術各有其特點,但就我國城市惡臭處(chù)理研究現狀,綜合經濟技術而言更适宜採(cǎi)用組合法。生物滴濾塔、生物濾床、植物提取液爲目前處(chù)理臭氣常用技術。如果将其組合不但節省投資,而且也會達到預期的除臭效果。因此,組合法除臭是今後研究的重點。
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