一概述

 隨著污水處理廠提標(biāo)改造及污水廠氣態(tài)污染物排放指標(biāo)日趨嚴(yán)格，污水廠除臭治理變得更為重要。污水處理廠臭氣來(lái)源主要為從待處理污水中揮發(fā)的惡臭氣體，以及污泥濃縮、脫水及外運(yùn)過(guò)程中釋放的臭氣。針對(duì)臭氣去除，國(guó)內(nèi)常用的方法包括天然植物液噴淋法、生物過(guò)濾法、化學(xué)反應(yīng)法、活性炭吸附法等。而相比常規(guī)除臭方法，近些年逐漸流行的以離子除臭法為原理的工藝，如高能離子法、低溫等離子法、光催化氧化法等具有除臭效果穩(wěn)定良好、占地面積小、無(wú)二次污染、操作簡(jiǎn)單、低能耗等明顯優(yōu)勢(shì)。

高能離子除臭主要依靠離子發(fā)生裝置產(chǎn)生的α粒子，與空氣中的氧分子反應(yīng)，形成正負(fù)氧離子，通過(guò)將富含氧離子的新風(fēng)與臭氣混合，氧化分解含氨和含硫分子等惡臭污染因子；低溫等離子除臭通過(guò)在電極間外加高壓高頻交變電流，產(chǎn)生電子、離子、自由基及分子碰撞反應(yīng)，在臭氣通過(guò)時(shí)，使其中的惡臭氣體分子斷鍵，達(dá)到除臭目的；光催化法則通過(guò)使用具有光催化功能的金屬氧化物材料，在光照條件下，產(chǎn)生類似光合作用的光催化反應(yīng)，形成活性很強(qiáng)的自由基和超氧離子等活性氧，破壞臭氣中有機(jī)物化學(xué)鍵，達(dá)到分解有機(jī)物、殺菌、除臭的目的。

目前，幾種離子除臭法工藝單獨(dú)使用技術(shù)已日趨成熟，污水廠除臭組合工藝組合的實(shí)際效果仍在研究中。利用離子除臭并輔以光催化技術(shù)將是未來(lái)發(fā)展的主要方向之一。此外，研究表明，低溫等離子法與光催化集成使用解決了光催化技術(shù)的瓶頸，同時(shí)也使等低溫等離子技術(shù)進(jìn)一步得到了延伸和發(fā)展，具有廣闊的應(yīng)用前景。因此，本研究主要針對(duì)三種離子法除臭工藝組合后的除臭效果進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，其結(jié)果將為相關(guān)組合工藝今后在實(shí)際工程當(dāng)中的運(yùn)用提供參考依據(jù)。

二  試驗(yàn)內(nèi)容

本試驗(yàn)任務(wù)主要針對(duì)在高能離子除臭工藝中組合光催化氧化及低溫等離子工藝，確定幾種工藝組合對(duì)臭氣中硫化氫的去除是否有提升效果，并對(duì)未來(lái)在實(shí)際工程中運(yùn)用相關(guān)組合工藝提供參考依據(jù)。具體步驟如下。

①測(cè)試高能離子發(fā)生器去除硫化氫效果，并通過(guò)調(diào)整氣體停留時(shí)間找到運(yùn)行條件。

②測(cè)試高能離子發(fā)射器與光催化氧化或低溫等離子發(fā)生器共同作用時(shí)硫化氫去除效果。

③測(cè)試高能離子發(fā)射器與光催化氧化及低溫等離子發(fā)生器共同作用時(shí)硫化氫去除效果。 

三  試驗(yàn)方案

本次實(shí)驗(yàn)通過(guò)在實(shí)際運(yùn)行水廠中建立實(shí)驗(yàn)設(shè)備，對(duì)污水廠除臭組合工藝效果進(jìn)行測(cè)試。實(shí)驗(yàn)設(shè)備主要包括氣體收集系統(tǒng)、空氣過(guò)濾器、離子發(fā)生裝置、紫外照射裝置、抽風(fēng)機(jī)、控制裝置、排放裝置等組成。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案見(jiàn)圖1^本實(shí)驗(yàn)以硫化氫濃度為主要觀測(cè)值，并根據(jù)進(jìn)氣及出氣口硫化氫濃度變化得出硫化氫去除率，用以模擬惡臭因子去除效率。實(shí)驗(yàn)使用常見(jiàn)的在線檢測(cè)儀表，并輔以便攜式檢測(cè)儀表進(jìn)行數(shù)據(jù)確認(rèn)，提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率。同時(shí)，使用便攜式負(fù)離子檢測(cè)儀對(duì)高能離子設(shè)備產(chǎn)生離子量進(jìn)行檢測(cè)，作為高能離子設(shè)備運(yùn)行參數(shù)。

3.1 試驗(yàn)設(shè)備

①高能離子、低溫等離子及光催化氧化設(shè)備均由相關(guān)設(shè)備廠家提供，可保證1000m3/h臭氣處理量。

②硫化氫檢測(cè)儀表采用在線檢測(cè)儀表，檢測(cè)范圍為進(jìn)氣0～200ppm，出氣0～lOOppm，精度等級(jí)為2%。

③高能離子設(shè)備產(chǎn)生離子量：由于現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)條件限制，無(wú)法檢測(cè)單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生離子量，因此以通過(guò)離子檢測(cè)儀檢測(cè)離子濃度方式代替。經(jīng)檢測(cè)，單根離子管可產(chǎn)生30萬(wàn)ions/cm3離子濃度(測(cè)距為距離離子管5cm)，實(shí)驗(yàn)中使用5根離子管。

3.2  試驗(yàn)條件

經(jīng)檢測(cè)，由水廠預(yù)處理段收集的進(jìn)氣硫化氫平均濃度為15～20ppm。臭氣風(fēng)量及新風(fēng)風(fēng)量通過(guò)風(fēng)閥均控制在300m3/h左右。為確保實(shí)驗(yàn)效果，避免因設(shè)備啟停對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)造成影響，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)收集均在系統(tǒng)開(kāi)啟5min后，且硫化氫進(jìn)氣讀數(shù)穩(wěn)定情況下進(jìn)行。數(shù)據(jù)收集方法為每30s讀取進(jìn)出氣硫化氫濃度，收集5min共10組數(shù)據(jù)，通過(guò)計(jì)算進(jìn)氣、出氣硫化氫濃度差值得出去除率，并以其平均值作為比較數(shù)據(jù)。

四試驗(yàn)結(jié)果

4.1 高能離子去除硫化氫效率

本階段實(shí)驗(yàn)僅開(kāi)啟高能離子設(shè)備，在控制臭氣氣量：新風(fēng)氣量為l：l條件下進(jìn)行，并在系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行后讀取硫化氫濃度數(shù)據(jù)。在收集并整理氣體停留時(shí)間1s及4s條件下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)后，結(jié)果如表1。

表1   高能離子處理臭氣在不同的滯留時(shí)間處理效率對(duì)比

由結(jié)果可知，在系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，增加臭氣停留時(shí)間后，由于反應(yīng)時(shí)間增加，故平均硫化氫去除率有所提高。相對(duì)于1s臭氣停留時(shí)間，4s停留時(shí)間可以帶來(lái)更高的硫化氫去除率，在后續(xù)階段實(shí)驗(yàn)中作為運(yùn)行參數(shù)使用。但因?yàn)殡x子發(fā)生總量不足、硫化氫進(jìn)氣濃度不穩(wěn)定等原因，實(shí)際硫化氫去除效果并不理想，在實(shí)際運(yùn)用中如單獨(dú)使用高能離子除臭工藝，可考慮使用能夠產(chǎn)生更大離子濃度的高能離子設(shè)備，或通過(guò)提高新風(fēng)風(fēng)量，增加氣體停留時(shí)間等方法提高除臭效果。

4.2高能離子和其他工藝組合去除硫化氫效率

目前市場(chǎng)上已有部分廠家采取高能離子法組合光催化氧化或低溫等離子法除臭，本階段實(shí)驗(yàn)對(duì)相關(guān)工藝組合實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行測(cè)試，了解其除臭效果。實(shí)驗(yàn)采用與高能離子實(shí)驗(yàn)相同運(yùn)行條件，在開(kāi)啟高能離子設(shè)備同時(shí)，開(kāi)啟光催化氧化或低溫等離子設(shè)備，并在系統(tǒng)穩(wěn)定后讀取硫化氫濃度數(shù)據(jù)，進(jìn)行對(duì)比后結(jié)果如表2。

表2  組合工藝處理臭氣在不同的滯留時(shí)間處理效率對(duì)比

從試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，對(duì)比單獨(dú)使用高能離子除臭工藝，在相同實(shí)驗(yàn)條件下，組合工藝較單獨(dú)使用高能離子法均能有效提升硫化氫去除率，其中以4s氣體停留時(shí)間條件下高能離子+光催化氧化工藝組合提升硫化氫去除率大。然而從結(jié)果來(lái)看，使用單項(xiàng)組合工藝時(shí)，排氣口檢測(cè)硫化氫濃度依然在3一5ppm之間。因此，在實(shí)際項(xiàng)目中，如需進(jìn)一步提高臭氣去除效果，可考慮提高離子濃度，增加氣體停留時(shí)間等方式。

4.3 三種工藝組合一起處理硫化氫效

前期試驗(yàn)認(rèn)為光催化氧化與低溫等離子工藝組合可以解決在單獨(dú)使用相關(guān)工藝時(shí)可能產(chǎn)生的問(wèn)題，提高處理效率。本階段研究對(duì)三種工藝組合實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行測(cè)試，驗(yàn)證前期推論。實(shí)驗(yàn)在相同條件下，同時(shí)開(kāi)啟光催化氧化設(shè)備、低溫等離子設(shè)備及高能離子設(shè)備，并在系統(tǒng)穩(wěn)定后讀取硫化氫濃度數(shù)據(jù)，進(jìn)行對(duì)比后結(jié)果如表3。

表3 高能離子+低溫等離子+光催化氧化組合工藝處理臭氣在不同的滯留時(shí)間處理效率對(duì)比

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，三種工藝組合已充分滿足在實(shí)驗(yàn)條件下的硫化氫去除要求，在氣體停留時(shí)間4s時(shí)達(dá)到平均去除率99％以上。對(duì)比單獨(dú)使用高能離子工藝，以及與低溫等離子或光催化氧化工藝單獨(dú)組合，三種工藝組合對(duì)硫化氫去除率有著顯著的提升。

五結(jié)果

在相同實(shí)驗(yàn)條件下，使用單項(xiàng)組合工藝(與光催或低溫等離子組合)得到的硫化氫去除率明顯好于單獨(dú)使用高能離子工藝，但由于氣體反應(yīng)時(shí)間等限制，其硫化氫去除率仍有提升空間。其中，使用高能／光催組合效果要優(yōu)于高能／低溫組合效果。

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                 不同停留時(shí)間下幾種工藝組合方式硫化氫去除率對(duì)比