惡臭氣體治理技術(shù)
來源： 閱讀：5756 更新時間：2017-12-21 08:40惡臭氣體不僅對生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重影響，而且對人體健康具有極大的危害，會使中樞神經(jīng)產(chǎn)生障礙、病變，引起慢性病、急性病。雜環(huán)香料的閾值低、氣味強(qiáng)度大且不愉快，在生產(chǎn)和包裝過程中極易有大量的氣味逸出，對公司內(nèi)部和周邊人群易造成身心不愉快。該廠產(chǎn)生的廢氣濃度較低，成分復(fù)雜，監(jiān)測難度大，治理困難。國外早在20世紀(jì)50年代末便開始了惡臭氣體污染治理的研究，并積累了豐富的理論知識和實踐經(jīng)驗。我國20世紀(jì)80年代才開展惡臭氣體污染的調(diào)查、測試和標(biāo)準(zhǔn)方面的研究，而對脫臭技術(shù)的研究則是從20世紀(jì)90年代才開始進(jìn)行。
各種惡臭氣體處理方法的目的在于經(jīng)過物理、化學(xué)、生物的作用，使惡臭氣體的物質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，消除惡臭。常規(guī)的惡臭氣體常見處理方法有燃燒法、氧化法、吸收法、吸附法、中和法和生物法等，其定義、適用范圍和特點見表1。
表1 常見惡臭氣體處理方法比較
| 處理方法 | 定義 | 適用范圍 | 特點 |
| 燃燒法 | 通過強(qiáng)氧化反應(yīng)降解可燃性惡臭物質(zhì)的方法 | 適用于高濃度、小氣量的可燃性惡臭物質(zhì)的處理 | 分解效率高，但設(shè)備易腐蝕，消耗燃料，成本高，處理中可能生成二次污染物 |
| 氧化法 | 利用氧化劑氧化惡臭物質(zhì)的方法 | 適用于中、低濃度惡臭氣體的處理 | 處理效率高，但需要氧化劑，處理費用高 |
| 吸收法 | 用溶劑吸收臭氣中的惡臭物質(zhì)而使氣體脫臭的方法 | 適用于高、中濃度的惡臭氣體 | 處理流量大，工藝成熟，但處理效率不高，消耗吸收劑，污染物僅由氣相轉(zhuǎn)移到液相 |
| 吸附法 | 利用吸附劑吸附去除惡臭氣體中惡臭物質(zhì) | 適用于低濃度的、高凈化要求的惡臭氣體 | 可處理多組分的惡臭氣體，處理效率 |
| 中和法 | 使用中和脫臭劑減弱惡臭感觀強(qiáng)度的方法 | 適用于需立即、暫時地消除低濃度惡臭氣體影響的場合 | 可快速消除惡臭的影響，靈活性大，但惡臭氣體物質(zhì)并沒有被去除，且需投加中和劑 |
| 生物法 | 利用微生物降解惡臭物質(zhì)而使氣體脫臭的方法 | 適用于可生物降解的水溶性惡臭物質(zhì)的去除 | 去除效率高，處理裝置簡單，處理成本低廉，運(yùn)行維護(hù)容易，可避免二次污染 |
上表列出的惡臭氣體處理方法各有優(yōu)缺點，究竟選擇哪一種處理方法更為合適，則要根據(jù)惡臭物質(zhì)的性質(zhì)、濃度、處理量、當(dāng)?shù)氐男l(wèi)生要求和經(jīng)濟(jì)情況等具體因素而定，在實踐中也常將幾種方法結(jié)合使用。20世紀(jì)50年代發(fā)展起來的生物法，因具有顯著優(yōu)點而得到很快發(fā)展，其中尤以日本、德國、荷蘭等國取得的成效最顯著。我國在20世紀(jì)80年代末才開始這方面的研究。近些年來對惡臭氣體的處理越來越受到人們的重視，研究的重點已轉(zhuǎn)向生物法的研究。
惡臭氣體生物脫臭原理：在水、微生物和氧存在的條件下，利用微生物的代謝作用氧化分解發(fā)臭物質(zhì)，以達(dá)到凈化氣體的目的。生物處理大致可以分為3個過程：發(fā)臭物質(zhì)被載體(固定有微生物)吸附；發(fā)臭物質(zhì)向微生物表面擴(kuò)散、被微生物吸附；微生物將發(fā)臭物質(zhì)氧化分解。不含氮的惡臭物質(zhì)被分解成CO和H2O，含硫惡臭物質(zhì)被分解成S，SO32-，SO42-，含氮惡臭物質(zhì)則被分解成NH4+，NO2-，NO3-。
生物法處理惡臭氣體主要有生物濾池、生物滴濾塔和生物洗滌器3種形式，目前應(yīng)用最廣泛的是生物濾池和生物滴濾塔。三種主要生物處理方法比較見表2。
表2 三種主要生物處理方法比較
| 處理方法 | 特點 | 優(yōu)點 | 缺點 | 適用范圍 |
| 生物濾池 | 單一反應(yīng)器，微生物和液相固定 | 氣/液表面積比值高，設(shè)備簡單，運(yùn)行費用低 | 反應(yīng)條件不易控制，進(jìn)氣濃度發(fā)生變化適應(yīng)慢，占地面積大 | 適用于處理化肥廠、污水處理廠及惡臭物質(zhì)量濃度介于0.5～1.0g/m3的工農(nóng)業(yè)廢氣 |
| 生物洗滌器 | 兩個反應(yīng)器，微生物懸浮于液體中，液相流動 | 設(shè)備緊湊，低壓力損失，反應(yīng)條件容易控制 | 傳質(zhì)表面積小，需大量供氧才能維持高降解效率，需處理剩余污泥，投資和運(yùn)行費用高 | 適用于處理工業(yè)產(chǎn)生的惡臭物質(zhì)質(zhì)量濃度介于1～5g/m3的廢氣 |
| 生物滴濾池 | 單一反應(yīng)器，微生物固定，液相流動 | 與生物洗滌塔相比設(shè)備簡單 | 傳質(zhì)表面積小，需處理剩余污泥，運(yùn)行費用高 | 適用于處理化肥廠、污水處理廠及農(nóng)業(yè)產(chǎn)生的污染物質(zhì)量濃度低于0.5g/m3的惡臭氣體 |
惡臭氣體的生物處理技術(shù)具有其它傳統(tǒng)方法不可比擬的優(yōu)越性，如處理效率高、無二次污染、所需的設(shè)備簡單、易操作、費用低廉、管理維護(hù)方便等，已經(jīng)得到了各國越來越多的重視，并且在歐美得到了廣泛的應(yīng)用。我國近年來也有許多科研工作者進(jìn)行了生物法處理惡臭氣體的研究，并取得了一些研究成果。但是由于生物反應(yīng)器涉及氣、液、固三相傳質(zhì)及生化降解過程，影響因素多而復(fù)雜，所以在理論研究方面和實際應(yīng)用方面還有許多亟待解決的問題。
低溫等離子體技術(shù)：低溫等離子體是繼固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)之后的物質(zhì)第四態(tài)，當(dāng)外加電壓達(dá)到氣體的放電電壓時，氣體被擊穿，產(chǎn)生包括電子、各種離子、原子和自由基在內(nèi)的混合體。放電過程中雖然電子溫度很高，但重粒子溫度很低，整個體系呈現(xiàn)低溫狀態(tài)，所以稱為低溫等離子體。低溫等離子體降解污染物是利用這些高能電子、自由基等活性粒子和廢氣中的污染物作用，使污染物分子在極短的時間內(nèi)發(fā)生分解，并發(fā)生后續(xù)的各種反應(yīng)以達(dá)到降解污染物的目的。
低溫等離子體的產(chǎn)生途徑很多，質(zhì)阻擋放電是一種獲得高氣壓下低溫等離子體的放電方法，這種放電產(chǎn)生于兩個電極之間。介質(zhì)阻擋放電可以在0.1～10105Pa的氣壓下進(jìn)行，具有輝光放電的大空間均勻放電和電暈放電的高氣壓運(yùn)行的特點。整個放電是由許多在空間和時間上隨機(jī)分布的微放電構(gòu)成，這些微放電的持續(xù)時間很短，一般在10ns量級。介質(zhì)層對此類放電有兩個主要作用：一是限制微放電中帶電粒子的運(yùn)動，使微放電成為一個個短促的脈沖；二是讓微放電均勻穩(wěn)定地分布在整個面狀電極之間，防止火花放電。介質(zhì)阻擋放電由于電極不直接與放電氣體發(fā)生接觸，從而避免了電極的腐蝕問題（SO2腐蝕性強(qiáng)）。介質(zhì)阻擋放電過程中，電子從電場中獲得能量，通過碰撞將能量轉(zhuǎn)化為污染物分子的內(nèi)能或動能，這些獲得能量的分子被激發(fā)或發(fā)生電離形成活性基團(tuán)，同時空氣中的氧氣和水分在高能電子的作用下也可產(chǎn)生大量的新生態(tài)氫、臭氧和羥基氧等活性基團(tuán)，這些活性基團(tuán)相互碰撞后便引發(fā)了一系列復(fù)雜的物理、化學(xué)反應(yīng)。從等離子體的活性基團(tuán)組成可以看出，等離子體內(nèi)部富含極高化學(xué)活性的粒子，如電子、離子、自由基和激發(fā)態(tài)分子等。廢氣中的污染物質(zhì)與這些具有較高能量的活性基團(tuán)發(fā)生反應(yīng)，最終轉(zhuǎn)化為CO2和H2O等物質(zhì)，從而達(dá)到凈化廢氣的目的。
在放電過程中，電子先從電場獲得能量，通過激發(fā)或電離將能量轉(zhuǎn)移到污染物分子中去，那些獲得能量的污染物分子被激發(fā)，同時有部分分子被電離，從而成為活性基團(tuán)。然后這些活性基團(tuán)與氧氣、活性基團(tuán)與活性基團(tuán)之間相互碰撞后生成穩(wěn)定產(chǎn)物和熱。另外，高能電子也能被鹵素和氧氣等電子親和力較強(qiáng)的物質(zhì)俘獲，成為負(fù)離子。這類負(fù)離子具有很好的化學(xué)活性，在化學(xué)反應(yīng)中起著重要的作用。
低溫等離子體技術(shù)原理：異味氣體從氣體收集系統(tǒng)收集后首先進(jìn)入除水器中進(jìn)行水氣分離，然后再排入等離子體反應(yīng)器單元，在該區(qū)域由于高能電子的作用，使異昧分子受激發(fā)，帶電粒子或分子間的化學(xué)鍵被打斷，產(chǎn)生自由基等活性粒子，這些活性粒子和O2反應(yīng)達(dá)到消除異味目的。同時空氣中的水和氧氣在高能電子轟擊下也會產(chǎn)生OH 自由基、活性氧等強(qiáng)氧化性物質(zhì)，這些強(qiáng)氧化性物質(zhì)也會與異味分子反應(yīng)，使其分解，從而促進(jìn)異味消除。凈化后的氣體經(jīng)排氣筒高空排放。
低溫等離子體技術(shù)特點：
與目前國內(nèi)常用的異味氣體治理方法相比較本裝置具有如下優(yōu)點：
技術(shù)高端，工藝簡潔：開機(jī)后，即自行運(yùn)轉(zhuǎn)，受工況限制非常少，無需專人操作。
節(jié)能：無機(jī)械設(shè)備，空氣阻力小，耗電量約為0.003kw/m3廢氣。
適應(yīng)工況范圍寬：設(shè)備啟動、停止十分迅速，隨用隨開，不受氣溫的影響。在250℃以下和在霧態(tài)工況環(huán)境中均可正常運(yùn)轉(zhuǎn)。在-50℃至+50℃的環(huán)境溫度仍可正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
設(shè)備使用壽命長：本設(shè)備由不銹鋼材，銅材、鉬材、環(huán)氧樹脂等材料組成，抗氧化，采用防腐蝕材料，電極與廢氣不直接接觸，根本上解決了設(shè)備腐蝕問題。
結(jié)構(gòu)簡單：只需用電，操作極為簡單，無需派專職人員看守，基本不占用人工費。無機(jī)械設(shè)備，故障率低，維修容易。
用范圍廣：介質(zhì)阻擋放電產(chǎn)生的低溫等離子體中，電子能量高，幾乎可以將所有的異味氣體分子降解。
低溫等離子體技術(shù)應(yīng)用范圍：
低溫等離子體降解污染物是利用高能電子、自由基等活性粒子與廢氣中的污染物作用，使污染物分子在極短的時間內(nèi)發(fā)生分解，并發(fā)生后續(xù)的各種反應(yīng)以達(dá)到降解污染物的目的。該技術(shù)能夠應(yīng)用于污水處理廠、石油化工、制藥、污水處理、涂料、皮革加工、感光材料、汽車制造、食品加工廠、印染廠、垃圾處理廠、公廁、屠宰場、牲畜飼養(yǎng)場、魚類加工廠、飼料加工廠等諸多能夠產(chǎn)生惡臭異味的場所。
