常见除臭技术分析

2018-01-12

  近年来,国内在治理臭气方面作了大量的工程实践和研究,在实际生产运行中形成了一系列比较科学的建设模式及经验,本文介绍了常见的八种除臭工艺。

一、 臭气来源的分类

  恶臭气味是指引起多数人不愉快感觉的气味。恶臭气味来源于工农业生产部门及人们的生活。具体有以下几个方面;

    (1)牲畜类产生的恶臭。农牧业的家禽饲养场、屠宰厂、畜牧场等产生的恶臭。如粪臭、腐败臭、烂果臭、鱼臭、野菜臭等都是农牧业生产和加工中产生的。

    (2)工业中产生的恶臭。产生恶臭的主要厂所有石油化工厂、农药厂、石油精制厂、橡胶厂、制革厂、涂漆厂、化肥厂等。这些厂所产生的恶臭有硫化物、 沥青蒸        汽、醛类、烃类、苯类、酮类、胺类、焦油及各种有机溶剂等。其味道五花八门、难以形容。

    (3)公共设施产生的恶臭。污水处理厂、城市垃圾场、公共厕所、医院等公共设施产生的恶臭,比如消毒剂臭、污水臭、病院臭、医药臭、粪尿臭等。

二、 常见的几种除臭技术

1)燃烧除臭法

  燃烧法包括直接燃烧法和催化燃烧法。直接燃烧法是将燃料气与臭气充分混合,在高温下实现完全燃烧。从技术方面看,由于恶臭一般是含有99%以上空气的复合成分,因而燃烧法就是在空气中将恶臭成分烧掉。在焚烧过程中,醛类化合物、碳水化合物、有机酸被氧化分解成二氧化碳和水;胺、氨等化合物变成氮气与氮氧化物;硫化物被氧化成水、硫氧化物、硫磺、二氧化碳、一氧化碳等。

  对于某些恶臭,部分燃烧可能增加排气的臭味强度,所以,采用热力燃烧法处理恶臭时必须保证完全燃烧。为了完全燃烧需要确保恶臭物质与高温燃烧气瞬时充分混合、焚烧温度大于760℃,恶臭气体时间不小于0.3~0.5s。北京燕山石化公司污水净化厂对来自隔油池、集油井、格栅、浓缩池和脱水机房等设施的恶臭采用热力燃烧法去除,处理气量为3780m3/h,燃烧温度为700~800℃,处理后排气的含碳量小于200μg/m3,在焚烧过程中H2S及硫醇的氧化可以如下一系列反应式表示: 

  催化燃烧法则是利用催化剂,使得恶臭与燃料气的混合气体在300~500℃时发生氧化反应。催化燃烧法利用了催化剂表面的强烈活性,不仅使反应温度降低节省了燃料,而且大大缩短了反应时间,氧化分解时间为0.02~0.03s,比热力燃烧法快十多倍,因而可使装置小型化。催化燃烧法使用的催化剂主要是以白金为主的贵金属,为了避免催化剂中毒,恶臭气体必须进行严格的预处理。 

  燃烧法具有主体设备占地少,脱臭效率高的优点,除运行费用高,预处理和辅助设备复杂,管理难度大等缺点外,各自还存在以下问题:

(1)直接燃烧法

  本方法的前提是要保证完全燃烧,不完全燃烧部分氧化可能会出现臭味。进行直接燃烧需具备如下三个条件:

    A.恶臭物质在高温燃烧的空气内瞬间进行充分的融合。

    B.保证必要的燃烧温度。

    C.保证恶臭物质全部燃烧所需的停留时间。

  直接燃烧法适于处理臭气量不是太大、温度高且浓度高的臭气,这类臭气的处理效果比较理想,它的不足就是需要消耗一定的燃料。

(2)催化燃烧法

  缺点是只能处理低浓度恶臭气体,催化剂易中毒和老化等。

  同时,以上燃烧技术均需要特别注意臭气的爆炸极限,在除臭工程中经常遇到的硫化氢和氨气为例,它们的爆炸极限分别为:硫化氢61ppm,氨气106ppm,超出爆炸极限的臭气不宜采用该技术。

2)化学氧化法

  催化燃烧法和直接燃烧法均属于空气氧化法,而化学氧化法则是利用氧化剂如高锰酸钾、氯气、臭氧、次氯酸盐等物质氧化恶臭物质,使之尽量变成无臭或微臭的物质。

例如采用臭氧氧化处理恶臭气体时,主要反应式如下式所示:

  由反应式可知,嗅阈值很低的硫化氢和甲硫醇经过处理后产生的主要气味物质为二氧化硫,它的嗅阈值高达1ppm,所以经过臭氧处理后臭味浓度大大减轻。当臭氧产量大于0.9kg/d时,臭氧一般要依靠电晕放电方法现场制取,进气为纯氧或预处理后的空气。由于臭氧在高温下容易分解,进气需要清洁、冷却、干燥。尽管常规恶臭气体和臭氧反应的时间仅需7s,考虑到恶臭气体组成复杂,实际运行中,恶臭的浓度、组成状况又会有较大波动,设计推荐值一般为30~40s。

  化学氧化法的优点是去除效率高,适用范围广,缺点是运行费用较高,同时脱臭效率的高低与恶臭气体的组成、浓度、氧化剂和恶臭组分比例等有关,当恶臭气体的浓度变化大时难以控制氧化剂的投加量。恶臭物质氮、三甲胺、硫化氢等采用臭氧处理和水洗处理可除去臭气85%,但氨只能去除50%左右,因此仅用臭氧处理还不够,还必须进行水洗处理方能达到良好的效果。该技术的处理效果稳定但药剂和水耗成本很高。

3)化学洗涤法 

  化学洗涤除臭技术是将恶臭气体通过洗涤塔用酸和碱溶液与气体中的臭气分子发生气-液接触进行洗涤脱臭。通常洗涤只能去除可溶或部分微溶于水的恶臭物质,如氨等;酸洗可去除氨和胺类等碱性恶臭物质;碱洗可去除低级脂肪酸、硫化氢等酸性恶臭物质与之中和。一般为了更好的去除臭气中的各类不同的恶臭物质,通常可采用酸洗和碱洗相串联的多级化学洗涤方式脱臭。可应用化学洗涤方法处理的臭味物质包括有机酸、含氮化合物、有机硫化合物、含卤化物、含氧碳氢化合物等废弃物质。

4)吸附法

  吸附法是研究开发较早的一种除臭方法,它主要适用于臭气浓度低的气体,常用的除臭吸附剂有两性离子交换树脂、硅胶、活性炭和活性白土等。除臭效率和吸附剂与恶臭气体的亲和能力有关,高分子物质比低分子物质容易吸附,吸附效率亦与处理时的温度、湿度有关,在低温低湿时处理效果更佳。

  实际运行中,活性炭将恶臭物质浓缩后再进行脱附,使吸附剂得到再生回用。为了加强活性炭对某种恶臭物质的净化效果,还可以采用某些化学试剂对活性炭进行浸渍。根据被浸渍球粒的重量用10—25%(球粒重量)的磷酸或磷酸铵溶液浸渍活性炭颗粒,然后在适当温度下加热烘干,即可用于吸附臭气物质,经过浸渍处理后的活性炭可以吸附氨、烷基胺(如甲胺、乙胺)、吡啶、甲基硫醇、硫化氢、乙醛、苯乙烯、酚以及混合物。

  采用该类型活性炭对含NH380ppm、二甲基胺10ppm、甲醛10ppm、苯30ppm的恶臭气体进行处理,当湿度为70%,空塔速度为90cm/s时,处理出气中NH3<0.5ppm,二甲基胺<1ppm,甲醛为2ppm,苯<10ppm。

  国外对污水收集系统排气采用的活性炭吸附的中试研究表明,硫化氢和总碳氢化合物的去除率达到90%以上,此时,每公斤活性炭处理恶臭气体量为276—735m3,此后,硫化氢的去除率降低为37%,碳氢化合物的去除率降低为71%。

  活性炭吸附法脱臭适用范围广,效率高,但由于吸附剂价格昂贵,一般仅用于低浓度场合,通常与洗涤法、化学氧化法相结合,作为最终把关构筑物使用,同时活性炭的再生还存在着许多技术问题。日常维护工作量很大,运行成本相当高。

5)植物提取液净化法

  使用天然植物提取液作为空气净化剂近年来日渐盛行,这种净化法的优点是初期投资非常低,对于无法加盖密封的场合有一定的优越性。但其除臭效率往往十分有限,很难达到相关的排放标准要求;由于植物液的供应商有限,大部分依靠国外进口,因此运行费用极高,经测算,以5000m3/h的臭气处理规模计,包含加罩、风管、除臭设备和日常运行费用,该技术的10年总投入是常规生物技术的3倍以上。一般常用作临时或应急除臭措施。

6)电离除臭技术

  电离技术利用高压静电的特殊脉冲放电方式,形成非平衡态低温等离子体、新生态氢、活性氧和羟基氧等活性基团,这些活性基团迅速与有机分子接触并激活有机分子再将其破坏;或高能基团激活空气中的氧分子产生活性氧,再与有机分子发生一系列的链式反应,利用反应产生的能量维持氧化反应的进行,使其进一步的氧化有机物质,生成水和二氧化碳及其他小分子,从而达到除臭的目的。

与其它除臭技术相比,该装置具有体积小、操作方便等特点。因此近年来在国内出现了许多相关产品的代理厂商,但其技术能力往往参差不齐,处理效果不理想;另一方面该技术实际上属于前述化学氧化除臭技术中以臭氧为氧化剂的一种变型技术。

7)土壤处理法

  土壤除臭法是利用土壤中的有机质及矿物质将臭气吸附、浓缩到土壤中,其中水溶性恶臭气体被土壤中的水分吸收去除,而非溶性臭气则被土壤表面物理吸附继而被土壤中微生物分解的方法。

  最早的生物脱臭就是采用土壤过滤恶臭。土壤结构中因其含有适度的水分、空气和腐殖质,给微生物的繁殖提供了良好的环境。土壤脱臭时,过滤层由土壤、砂、寒冷纱和玉石组成。该技术的缺点是占地面积很大,土壤中的营养物质容易耗尽,土壤容易板结导致处理效果不佳,维护工作量大。

8)生物除臭技术

  生物除臭是通过专门培养在生物滤池内生物填料上的微生物膜对废臭气分子进行除臭的一种方法。对于水溶性好的污染物利用细菌进行生物除臭降解会得到很好的去除效果;但是该技术的缺点是对于在水中溶解度低的物质,细菌表面的水层将影响传质速率,使处理效率降低。与其它化学除臭法相比,用生物法处理投资少运行成本低,管理简单,处理效果好,污染物不会被转移到其它地方,不会产生二次污染。在国内外均已得到广泛应用。

三、 结语

  目前除臭技术在我国还处于起步阶段。但是,随着经济社会的高速发展,人们的环保意识也不断加强,对环境质量的要求也越来越高。恶臭气体不仅对生态环境造成严重影响,而且对人体健康也会产生极大的危害。我们对臭气处理的认识必须更加重视加大投入采用先进的技术,为我们的生活创造一个良好的环境。

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