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    科航服務
    生物發酵產生的異味廢氣進行處理

    2020-02-23 23:00:29

     異味是大氣、水、土壤、固體廢棄物等物質中的異味物質,通過空氣介質作用于人的嗅覺器官感知而引起的不愉快感覺并有害于人體健康的一類公害氣態污染物質。異味物質的種類很多,迄今為止,憑人的嗅覺即能感受到的惡臭物質有4000多種,但通常大致分為三類:一是含硫的化合物,如硫化氫、硫醇類、二甲基硫、硫醚類及含硫的雜環化合物等;二是含氮的化合物,如氨、胺類、腈類、硝基化合物及含氮雜環化合物等;三是碳、氫或碳、氫、氧組成的化合物(低級醇、醛、脂肪酸等)。其中對人體影響較大的八大惡臭物質是:硫化氫、氨、三甲胺、甲硫醇、甲硫醚、二硫化碳、苯乙烯、二甲二硫。而我們通常所指的惡臭氣體,是指在空氣中擴散帶有惡臭的氣體,簡稱臭氣。惡臭氣體的來源分布廣泛,主要來自于固體垃圾處理場、以石油為原料的化工廠、污水泵站、污水處理廠、制藥廠、飼料和肥料加工廠、畜牧產品農場、化纖廠、皮革廠、制漿廠、以及公廁、糞便轉運站等場所。污水中的蛋白質、脂肪、碳水化合物的厭氧、好氧過程的產物或不完全產物而產生惡臭物質,如硫化氫(H2S)、氨(NH3)、吲哚(C8H5-NHCH3)、三甲胺(CH3)3N、甲硫醇類CH3SH、二甲二硫(CH3SSCH3)、甲硫醚CH3SCH3)、乙醛、低級醇、脂肪酸等,這些物質散發到空氣中不僅使人感到不快、惡心、頭疼、食欲不振、妨礙睡眠、嗅覺失調、情緒不振、愛發脾氣以及誘發哮喘等,而且甚至引起急性病。為了提高居民生活環境質量、杜絕空氣污染隱患、惡臭源的控制已成為目前一些地區亟待解決的環境問題之一。


    目前,異味廢氣處理的傳統方法有燃燒法、吸收法、吸附法、生物法、光催化法、電催化法等。

    1)燃燒法

    燃燒法主要有根據燃燒的溫度及輔助介質不同又分為直接燃燒法和催化燃燒法兩種。

    催化燃燒法較適合于高濃度、小風量廢氣的凈化,在處理低濃度的廢氣時,由于要維持300~400℃的催化燃燒溫度,需借助于活性炭吸附等濃縮工藝來提高廢氣的燃燒熱值,但廢氣中的水氣、油污及顆粒物易引起活性炭吸附容量下降及催化劑中毒失活等問題,使得該方法的推廣和使用在一定程度上受到了限制。

    直接燃燒法是投加輔助燃料與廢氣一起送入焚燒爐燃燒,直接焚燒工藝成熟,控制一定的溫度條件下污染物去除效率高,焚燒徹底,但在使用過程中一般會有一下問題:

    ①若焚燒含氯、溴代有機物和芳烴類物質時極易產生二惡英類強致癌物質,尤其在焚燒爐啟動和關閉過程中更易產生,為避免二惡英類物質產生,須提高燃燒溫度在1200℃以上,若保持如此高的燃燒溫度不僅運轉費用高,而且對焚燒爐的要求也大大提高。

    ②焚燒含氯代有機物時會產生氯化氫腐蝕問題,尤其是在高溫狀態下,氯化氫的腐蝕性能大大增強,不僅對管道存在腐蝕,更嚴重的是會引起焚燒爐的腐蝕。

    ③焚燒時存在爆炸的潛在危險,尤其是易揮發性可燃氣體,若達到其爆炸極限遇明火則有可能引起爆炸。

    另外,若廢氣中含有鹵素、氮元素和硫元素的情況下,采用燃燒法極易產生二次污染物質二惡英、氮氧化合物和硫氧化合物。

    2)吸收法

    利用污染物質的物理和化學性質,使用水或化學吸收液對廢氣進行吸收去除的方法。該方法在設計操作合理的情況下去除效率很高,運轉管理方便,但對設備及運行管理要求極高,而且只有能溶解于吸收液或能與吸收液反應的污染物才能被有效去除。

    3)吸附法

    該方法是當污染物質通過裝有吸附劑(如活性炭、疏水分子篩等)的吸附塔時,利用該吸附劑對污染物的強吸附力,從而達到凈化廢氣的目的。該方法設備簡單,去除效果好,多用于凈化工藝的末級處理。該方法缺點是對高濃度廢氣處理效率低、占地面積大、氣阻大、吸附劑需經常更換或再生等缺點,而且吸附劑脫附后的氣體難于收集而最終又排回大氣中,是一種不徹底的解決途徑。

    4)生物法

    生物法是近年來研究較多的一種處理工藝,該方法最突出的優點是處理成本低廉、基本無二次污染。生物法雖然在凈化低濃度有機污染物時效果明顯,具有能耗低的優點,但存在氣阻大、降解速率慢、設備體積龐大、易受污染物濃度及溫度的影響,而且該法僅適用于親水性及易生物降解物質的處理,對疏水性和難生物降解物質的處理還存在一定難度。

    5)光催化技術

    光敏半導體催化氧化或納米金屬氧化物光催化也是近年來的研究熱點,但該技術的降解效率受控于污染物質與催化劑表面界面擴散速率,而且催化劑價格昂貴、很容易中毒失效,目前光催化技術很難用于大規模工業化應用,多局限于實驗研究及小風量應用階段。

       6)電催化技術

    當外加電壓達到氣體的著火電壓時,氣體被擊穿,產生包括電子、各種離子、原子和自由基在內的混合體。放電過程中雖然電子溫度很高,但重粒子溫度很低,整個體系呈現低溫狀態。電催化技術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發生分解,并發生后續的各種反應以達到降解污染物的目的。

    7)低溫等離子法

    等離子是物質存在的除固態,液態,氣態之外的第四種狀態,具有宏觀度的電中性與高導電性。等離子體中含有大量活性電子,離子,激發態粒子和光子等。這些活性粒子和氣體分子碰撞的結果,產生大量的強氧化性自由基0,有機物分子被這些強氧化性的物質所氧化,最終降解為CO2和H2O。等離子體的發生技術主要有:直流電暈放電法、脈沖電暈放電法、介質阻擋放電、表面放電,目前常見的放電反應器電暈放電和介質阻擋放電的氣體壓強為105Pa,電場強度分別為5×104和102-105,等離子體的產生采用的都是高壓電場放電,對于一些易燃易爆廢氣的處理存在危險性,因此從安全角度考慮,本項目中不建議采用此法。

    低溫等離子體的不足之處:

    易產生火花放電,在高峰值電壓下,反應器易產生火花放電,火花放電不僅增大電能消耗,而且破壞放電的正常進行,凈化效率低,還存在危險性。

    當填充材料直徑為3mm時,電場強度為4KV/cm時,由于擊穿和火花的產生,對苯等有機物的分解并不十分完全。

    對于低溫等離子設備對設備部件的構型設計、制造精度、嚴密性等要求很高。比如對電場頻率、電壓、高頻的脈沖等參數,成套設備中如果其中的某個參數達不到要求,如電壓電低、頻率過高或過低等會對離子體的產生量造成很大的影響,甚至會造成爆炸事件。

        綜上,低溫等離子方法存在隱患。

    2.2 LTAOP高級氧化技術簡介

    高級氧化技術是對傳統處理技術中的經典化學氧化法,在改革的基礎上應運而生的一種新技術方法,它由GLAZE W.H.等人1987年提出。高級氧化技術Advanced Oxidation Processes簡稱AOP。指O3在氧化促進劑的作用下產生大量的羥基自由基(OH)使難降解的污染物氧化成CO2、H2O和無害羧酸,接近完全礦化。它是最有前景的處理難降解污染物的方法。

    我公司在傳統的高級氧化的技術之上進行了多年的研究和改進,形成了我公司特有的一套高級氧化技術LTAOP,且此工藝已成功申請發明專利。

    采用LTAOP技術處理異味氣體,強氧化氧原子與有機物反應后,其最終生成物是H2O、CO2和無害羧酸。離子發生器產生的強氧化劑在遇水時產生極強的羥基自由基(OH),這些自由基可分解幾乎所有有機物,將其所含的氫(H)和碳(C)氧化成水和二氧化碳。除電耗,水耗外,不消耗其他原料,不帶來二次污染,無需二次處理。此技術在處理廢氣方面是國內首創,獨一無二。

    LTAOP技術作用機理

    離子發生器產生在高壓放電的情況下產生帶有強氧化性的氧原子、O3,離子在水的作用下形成大量的羥基(OH),羥基(OH)具有極強的氧化能力。在高級氧化分解中,O3參與直接反應,OH參與間接反應在pH >4條件下90%由間接反應完成。

    高級氧化與污染物得反應途徑:

    直接反應:污染物+O3→CO2+H2O+RCOOH

    注:O3(Eo=2.07V)有選擇性,速度慢

    間接反應:污染物+OH→CO2+H2O+RCOOH

    注:OH(Eo=2.8V)電位高,無選擇性,速度快,反應能力強,速度快,可引發鏈反應使有機物徹底降解。

    廢氣通過需方建設的收集系統進行收集,進入我司成套處理設備。廢氣由進風口進入催化氧化塔,同時離子發生器產生的氧化性氣體經管道進入催化氧化塔,經布氣裝置與廢氣充分混合,廢氣發生氧化反應;進入到催化氧化塔上層催化階段時,廢氣在催化劑的催化作用下徹底分解,生成CO2、H2O和無害羧酸,之后進入堿洗滌塔內,在噴淋液洗滌作用下,將氧化后產生的小分子羧酸及其他一些少量水溶性物質洗滌吸收。處理過后的潔凈氣體通過引風機進入排氣筒,達標排放。


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