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城市污水处理厂及泵站除臭技术研究

发布时间:2022年1月21日 点击数:316

如今, 城市污水处理厂、泵站和居民生活区的距离越来越近, 由污水处理厂散发出的臭气已经对周围居民日常生活造成极大影响, 并且还引发了一系列环境污染问题。对此, 应在深入研究除臭技术的基础上, 围绕污水处理厂及泵站现状和除臭要求, 选取适宜的除臭技术, 并设置技术可行且经济合理的除臭系统。

1 臭气的危害

恶臭物质不仅种类多样, 而且来源广泛, 危害巨大, 人体各系统、器官都会受到其毒害, 如苯、苯乙烯和甲苯等芳香族化合物容易使人体发生癌变与畸变。此外, 恶臭物质还会对环境质量及人们身心健康造成污染, 国家已将其列为需重点治理的废气污染物。

2 除臭技术

2.1 离子法

2.1.1 除臭原理

通过特殊脉冲放电产生具有较高活性与密度的过渡态氧进行除臭。因在常温条件下实施放电, 所以此除臭过程还可称作低温燃烧, 产物包含一系列氧簇聚集体, 可发挥出极其强大的氧化能力。

2.1.2 工作途径

(1) 基于过渡态氧具有的瞬时高能作用, 和臭气分子进行快速碰撞, 对其中的有机分子进行激活, 使某些化学键完全打开, 从而分解为无害分子。

(2) 空气氧分子被过渡态氧激活, 随即生成可与有机物进行链式反应的二次活性氧, 反应过程中所需的能量均由自身提供, 对有机物质进行充分氧化, 使其分解为无害的产物, 进而在短时间内达到理想除臭效果。

2.1.3 反应机理

(1) 硫化氢:H2S+O2、O2-、O2+→SO3+H2O;

(2) 氨气:NH3+O2、O2-、O2+→NOx+H2O;

(3) 挥发性有机物:、O2-

2.1.4 工艺流程

离子法除臭工艺流程如图1所示。

图1 离子法除臭工艺流程示意图

图1 离子法除臭工艺流程示意图  下载原图


2.2 生物法

2.2.1 除臭原理

经溶解、吸附、吸收和生物降解等一系列过程对有机物质气体进行除臭。

2.2.2 工作途径

(1) 恶臭气体接触到受散水而湿润的充填材表面的水膜而溶解。

(2) 由充填材上附着的微生物对已溶解的恶臭成分进行吸收与分解。

(3) 微生物吸收恶臭成分后可将其作为营养源而进行吸收、氧化、分解和利用。

2.2.3 反应机理

(1) 硫化氢:;

(2) 甲硫醇:2CH3SH+7O2→2H2SO4+2CO2+2H2O;

(3) 硫化醇:;

(4) 二甲二硫:2 (CH32S2+13O2→4H2SO4+4CO2+2H2O;

(5) 氨气:;

(6) 三甲胺:2 (CH33N+13O2→2HNO3+6CO2+8H2O。

2.2.4 工艺流程图

生物法除臭工艺流程如图2所示。

图2 生物法除臭工艺流程示意图

图2 生物法除臭工艺流程示意图  下载原图


2.3 植物液除臭法

2.3.1 除臭原理

经吸附和化学反应等一系列过程对有机物质气体进行除臭。

2.3.2 工作途径

(1) 酸碱反应:在植物提取液当中, 含有一个能和臭气分子发生反应的生物碱, 这些臭气分子包括硫化氢、有机氨、尸氨与氨等。相比普通酸碱反应, 此反应存在一定不同:普通碱含毒, 无法生物降解和食用, 但植物提取液不但无毒, 而且还可以生物降解。

(2) 催化氧化反应:大多数条件下硫化氢都无法和氧发生氧化反应, 而植物提取液当中含有一种可催化二者发生氧化反应的有效成分, 使硫化氢可以和氧发生氧化反应, 其反应过程为:

 


以上反应式中, 表示可催化二者发生氧化反应的有效成分;H2S为硫化氢 (气态) ;OH-表示碱性介质。

(3) 路易斯酸碱反应:植物提取液和苯硫醚发生的反应就属于路易斯酸碱反应。其中, 苯硫醚属路易斯酸, 而其含氮化合物又为路易斯碱, 二者均可发生反应。相同的反应机理在其它烃类物质中同样适用。

(4) 热力学分析:对植物提取液进行雾化处理后, 其液滴直径保持在0.04mm以内, 而且液滴表面已经可以达到部分有机化合物的1/2或1/3键能, 足够打破臭气分子的化学键, 促使其处在不稳定的状态, 从而分解成无害的产物。

(5) 吸附与溶解:植物提取液所含有的部分糖类物质可对异味分子进行吸附和溶解, 从而达到除臭目的。

(6) 酯化反应:植物提取液所含有的单宁类物质能与异味分子进行酯交换与酯化反应, 以此在除臭的同时还能生成芳香物质。

2.3.3 工艺流程

考虑到臭味复杂的构成, 现行的植物提取液除臭法仅仅是针对臭味主要成分实施有针对性和目的性的处理。相比其它除臭方法, 该方法凭借其新颖的方法与先进技术, 可更好的实现绿色与环保目标, 不仅不会对人体健康造成任何影响, 而且还能避免环境二次污染。

3 总结

(1) 恶臭物质对人体及环境都有严重危害, 已被列为需重点治理的废气污染物, 在城市污水处理厂及泵站中必须重视除臭技术的选择与应用。

(2) 现有的除臭技术主要有离子法、生物法和植物液除臭法三种, 不同除臭方法的原理、工作途径、反应机理及工艺流程均不相同, 应根据污水处理厂及泵站实际情况、特点选择适宜的除臭技术。

(3) 通过综合对比与分析, 结合实践经验, 离子除臭法前期建设投入大, 运行成本较高;生物除臭法前期投入较大, 运行维护管理难度大;植物液除臭法结构简单, 前期投入小, 维护简单, 运行成本适中。因此离子法与植物液除臭法的优势较为明显, 尤其是植物液除臭法具有绿色环保投入小、运维简单的特点, 可作为污水处理厂及泵站的首选除臭方法。

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