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危险、恶臭气体的控制与处置
                                                                                              设备及国外技术代理销售部  王峪飞
随着人类社会经济的发展,人民生活水平的提高和日益增强的公众环境意识,城市污水处理厂在运行过程中所产生的臭气问题,已经引起社会越来越多的关注。为了防止和消除城市污水处理厂臭味对周围环境及居民生活的影响,一些发达国家先后制定和逐步完善了一些有关的具体规定。目前我国兴建的城市污水处理厂大多在大、中城市和旅游景点城镇,有的很难避开居民区、交通要道或村落,有关污水处理设施臭气影响市民生活质量和健康的投诉案例屡见报端,呈上升的趋势。在污处理过程,保护和提高处理现场及周围的环境,减少恶臭影响,如何对恶臭进行有效控制已成为急需解决的课题,因此污水处理厂脱臭问题不可避免地提到议事日程上来,有的已达到急迫需要得到解决的地步。今后我国环境部门将要对污水处理厂提出臭气控制指标。
另外,工业或畜牧业生产过程中产生的臭气污染问题也越来越受到人们的重视,高浓度有毒有害气体严重影响工人的身体健康,甚至引发人身事故,近年来已经屡次发生因臭气浓度过高导致操作工人昏迷而坠入污水处理水池的重大工程事故,臭气污染控制已经成为污水、污泥处理工程设计中不可忽略的重要组成部分。
恶臭气体主要产生在污水处理过程中的排污泵站、进水格栅、嚗气沉沙池、初沉池等处,污泥处理过程中的污泥浓缩、脱水干化、转运等处,垃圾处理过程中的堆肥处理、填埋、焚烧、转运等处,以及化学制药、橡胶塑料、油漆涂料、印染皮革、牲畜养殖和发酵制药等相应的产生源处。
不同的处理设施及过程会产生各种不同的恶臭气体。污水处理厂的进水提升泵房产生的主要臭气为硫化氢,初沉淀池污泥厌氧消化过程中产生的臭气以硫化氢及其它含硫气体(二甲基硫醚、二甲基二硫醚、硫醇)为主,污泥消化稳定过程中会产生氨气和其它易挥发物质。垃圾堆肥过程中会产生氨气、胺、硫化物、脂肪酸、芳香族和二甲基硫等臭气。好氧化及污泥风干过程可能产生很少量的硫化氢,但主要有硫醇和二甲基硫气体产生。
按气体味道,臭味大致可分为:鱼腥臭[胺类CH3NH2,(CH33N],氨臭[氨NH3],腐肉臭[二元胺类NH2(CH2)4NH2],腐蛋臭(硫化氢H2S),腐甘蓝臭[有机硫化物(CH32S],粪臭[甲基吲哚C8H5NHCH3]以及某些生产废水的特殊臭味。
名称
化学分子式
特征气味
NH3
刺激性
硫化氢
H2S
臭鸡蛋味
甲基硫醇
CH3SH
烂白菜味
二甲基硫醚
(CH32S
 
二甲基二硫醚
(CH32S2
 
甲基胺
CH3NH2
腐烂、腥味
二甲基胺
(CH32N
鱼腥味
三甲基胺
(CH33N
刺激性、腥味
粪臭素
C9H9N
粪臭味
恶臭物质种类繁多,来源广泛,对人体呼吸、消化、心血管、内分泌及神经系统都会造成不同程度的毒害,其中芳香族化合物如苯、甲苯、苯乙烯等还能使人体产生畸变、癌变。
污水臭气除臭技术在国外已经有几十年的运营经验,随着国内经济水平的提高和环保意识的加强,在国内也正开始兴起并呈走向蓬勃的趋势。目前,国内外主要的污水臭气除臭技术有活性炭吸附法、化学洗涤法热氧化法、除臭溶液除臭法、离子除臭法、臭氧氧化法和生物过滤法(包括土壤法、生物滴滤、有机滤料生物滤池、无机滤料生物滤池)等。
Ø         活性炭吸附法主要是利用活性炭对臭气的物理吸附作用来除臭的方法。该方法的优点是方法、结构简单,缺点是只适用低浓度的臭气,适合小气量臭气的处理。通常不用作第一级主要除臭装置,而是用作后续的深度处理装置。
Ø         热氧化法主要是利用高温下的氧化作用将臭气分解成CO2和H2O或是部分氧化的化合物的方法。该方法的优点是对臭气和挥发性有机化合物非常有效,缺点是投资高、运营成本高,适合重度污染的大型设施的高流量、难处理的臭气。
Ø         除臭溶液除臭法主要是利用人们可以接受的气味较强的气体气味掩盖和中和难闻的臭气气体气味的方法。该H2S、NH3方法的主要优点是简单、投资少和见效快。缺点是很难完全改变臭气气体成分,对人畜、设备和环境等仍可能具有很小的损害程度。
Ø         高能离子净化系统是瑞典的高新技术,它能有效地去除空气中的细菌,可吸入颗粒物、硫化物等有害物质物质,其核心装置BENTAX离子空气净化系统的工作原理是:置于室内的离子发生装置发射出高能正、负离子,与室内空气当中的有机挥发性气体分子(VOC)接触,打开VOC分子的化学键,将其分解成CO2和H2O(对同样具有分解作用);离子发生装置发射的离子与空气尘埃粒子及固体颗粒碰撞,是颗粒荷电产生聚合作用,形成的较大颗粒靠自身重力沉降下来,达到净化目的;发射的离子还可以与室内静电、异味等相互发生作用,同时有效地破坏空气中细菌生存环境,降低室内细菌浓度,并将其完全消除。高能离子净化系统在欧洲主要应用于医院、办公室、公众大厅等,近些年逐步开发应用于污水厂和污水提升泵的脱臭方面,在法国、英国、苏格兰、瑞典等国的应用实例很多。
Ø         土壤脱臭机理主要可分为物理吸附和生物分解两类,水溶性恶臭气体(如胺类、硫化氢、低级脂肪酸等)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。土壤除臭法一次性投资低,维护管理费用低,但占地大,处理占地为2.5-3.3m2/m3气体,并且不适于多暴雨多雪地区,对于高温、高湿和含水尘等气体须进行预处理。
下面为各种除臭工艺的性能比较:
 

 
 
化学洗涤
活性炭
植物液
离子法
生物滴滤/洗涤
有机滤料
BIOSORBENSTM
除臭原理
投加适当的化学药剂,通过化学反应降解污染物。
将污染物吸附在活性炭的多孔表面达到去除的效果。
向小型封闭空间喷洒植物芳香精油的稀释液,掩盖臭气。
在电场作用下,通过负氧离子氧化分解污染物。
通过微生物作用将污染物彻底氧化降解为H2O, CO2
通过微生物作用将污染物彻底氧化降解为H2O, CO2
通过微生物作用将污染物彻底氧化降解为H2O, CO2
H2S处理效果
对平均浓度100-600 ppm 的H2S去除率达85%左右。
对平均浓度0-10 ppm的H2S去除率为90%左右。
只适合处理低浓度H2S, 缺乏科学性数据。
有数据表明,由于氧化反应可逆,基本没有实质性处理效果。
对平均浓度100-600 ppm 的H2S去除率达99%以上。
对平均浓度10-100 ppm的H2S去除率为90%左右。
对平均浓度10-100 ppm的H2S去除率达99%以上。
有机还原硫化物(硫醇、硫醚等)处理效果(以臭气浓度表示)
需对每种还原硫化物单独设洗涤塔,每个塔投加不同化学药剂。由于某些化学药剂本身的嗅味,额外的臭气浓度会被添加到空气中。
对平均浓度0-1 ppm的各种污染物去除率90%左右。
由于掩盖的作用,人的嗅觉察觉不到臭气,从而形成一定的处理效果。
尽管在系统进出口测得数据表明去除率接近0。处理现场人的嗅觉却察觉不到臭气,具体原因有待研究。此外可逆反应造成处理系统下风向一定距离处臭气重新形成。
对有机还原硫化物基本没有处理效果,只能去除臭气浓度中H2S的部分。
对于难溶于水的有机硫化物和其他有害气体的处理效果差;无法保证臭气浓度的去除率。
对有机还原硫化物处理效果好,臭气浓度去除率达90%以上。
稳定性
处理效果不很稳定,耐冲击负荷能力弱。
耐冲击负荷能力强,适用于间歇流量臭气。
处理效果不稳定,耐冲击负荷能力弱。
处理效果不稳定,耐冲击负荷能力弱。
处理效果较稳定,耐冲击负荷能力较强。
处理效果不稳定。由于有机滤料自身的缺陷,造成滤床湿度分布不均,局部或整体板结,沟流或短流。
处理效果十分稳定,耐冲击负荷能力强。
间歇运行
可间歇运行。
可间歇运行。
可间歇运行。
可间歇运行。
可间歇运行,重新启动时间稍长。
不适合间歇运行。微生物加速滤料老化,重新启动时需更换滤料,耗时较长。
可间歇运行,重新启动时间短。启动即可达70-80%处理能力,2-3周可达100%。
处理规模
大规模处理需建多个洗涤塔。不适合将多个臭气源集中处理。
适合小规模,低浓度的臭气处理。
不适合大规模处理。
不适合大规模处理。
大规模处理需建多个滴滤/洗涤塔。不适合将多个臭气源集中处理。
不适合小规模臭气处理。
各种规模臭气处理,没有上限。集中或分散处理均可。
占地面积
较小。
较小。
小。
小。
较小。
由于停留时间长及滤床高度的限制,占地面积很大。
远小于有机滤料生物滤池。相对于其他对比技术略大。
一次性投资
较高。
较低。
低。
低。
较高。
较高。
较高。
运行费用
较高。包括风机和循环泵能耗,较大量循环水和化学药剂消耗。需要较多人工维护。
高。根据污染物的浓度和流量,需定期更换活性炭。
较高。包括能耗和植物液消耗。对于较高浓度臭气,运行费用极高。
较低。包括电耗和离子发生器更换。
较高。包括风机和循环泵能耗,较大量循环水。定期添加养分。需要一定的人工维护。
较高。有机滤料滤床压降较高,所需的风机能耗较大。由于滤料的老化、板结以及PH值控制的难度,需要频繁的人工维护。加上每0.5-3年更换滤料的费用。
很低。包括风机能耗,少量加湿水。系统压降低,风机能耗小。无须添加药剂,养分等。无需人工维护。滤料寿命10年以上。
二次污染
系统排水含化学成分。
需处置吸附在活性炭上的污染物。
空气中植物液成分对人体的影响有待研究。
研究表明,臭氧对人体呼吸道粘膜有损害。
系统排水PH值较低。
更换下来的滤料PH值较低。
不存在。更换下来的滤料无需特殊处理。
外观
地上式安装,不锈钢或玻璃钢罐体。高度4米以上,不够美观。
地上式安装,玻璃钢等材质罐体。
小型箱体,室内安装。
小型装置。
地上式安装,不锈钢或玻璃钢罐体。
地下或地上式结构。多种结构形式。土壤法一般直接开挖后敷设管道,表层易生长杂草。
地上或地下式结构。不锈钢,玻璃钢或钢筋混凝土池体。室内或室外安装。顶部敞开或封闭式。根据用户需求设计。
适用范围
高浓度工业臭气。
浓度及流量较低,间歇流的臭气。也适用于做其他除臭工艺的深度处理。
办公及居住的室内空间极低浓度臭气。
技术尚未成熟,目前不适于实际应用。
市政及工业污水厂预处理单元,以高浓度H2S为主的工业臭气。
在维护良好的情况下,适用于市政及工业污水处理厂,污泥和固体废弃物处理及工业臭气。
市政及工业污水处理厂各单元,污泥和固体废弃物处理,成分复杂的各种工业臭气。
气候条件
温度极高或极低时,须对设备作保温。
在高湿度环境下吸附能力降低。
室内安装,受气候条件影响小。
室内安装,受气候条件影响小。
温度极高或极低时,须对设备作保温。
在维护良好的情况下,可在各种气候条件下运行。
各种气候条件均可正常运行。生物反应为放热反应。滤料保温效果好。冬季基本无须对滤池进行保温。
 
 
 
 
 

从以上分析可以看出,对于市政及工业污水处理过程中的臭气控制来说,生物除臭是比较技术经济可行并合理的,运行效果也最为可靠。
BIOREM技术有限公司是北美最富经验的生物滤池除臭专家,全球范围超过500个工程业绩,有15年生物除臭经验,现已为加拿大上市公司。
与普通生物除臭技术相比,该技术的特别之处是该生物滤池使用了获得专利的BIOSORBENS永久性无机生物滤料。
BIOSORBENS滤料由亲水性内核和疏水性涂层组成。亲水性内核的原料为天然矿石,矿石经烧结后形成多孔结构,使得滤料具有非常大的比表面积,有利于对污染物的吸附。疏水性涂层的主要成分为具有吸附作用的材料加入PH中和剂,微生物生长所需的养分和一些菌种。该滤料使用寿命长达10年以上,不易板结和老化,不需定期填加营养物质,日常维护工作几乎没有。
BIOREM系列产品适用于各种臭气组分和气体流量,它拥有世界上最大的两个的封闭式生物除臭滤池的骄人业绩,其中坐落于加拿大奎北克省的第一大生物滤池的处理能力达到425,000m3/h(见下图)。
北京建工金源环保发展有限公司多年来致力于污水处理领域,并且一直在探索先进的污染处理技术,以改善中国的环境为己任,立志与为环保事业做出贡献。

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