國內(nèi)植物提取液除臭劑的開發(fā)及其在污水廠的應用

1、國內(nèi)植物提取液除臭劑的開發(fā)及其在污水廠的應用解清杰, 吳榮芳, 趙如今, 吳云濤(江蘇大學環(huán)境學院, 江蘇鎮(zhèn)江212013摘要介紹了我國植物提取液除臭劑研究開發(fā)的歷史與現(xiàn)狀及其在污水廠中的應用, 分析了植物提取液除臭劑在國內(nèi)污水廠中的應用現(xiàn)狀及國內(nèi)外生產(chǎn)技術水平差異。同時指出, 隨著居民對污水廠惡臭氣體控制的要求日趨強烈和環(huán)保法規(guī)的日益強化, 植物提取液除臭劑在污水廠的應用將迅速增加。關鍵詞植物提取液; 除臭; 污水廠中圖分類號X703文獻標識碼A 文章編號0517-6611(2008 23-10161-03D evelopm en t of Plant Extract D eodor iza

2、 tion i n Chi na and Its Applica tion i n Sewage Pl ant X I E Q i n g 2jie et a l (College of Environment, J iangsu University, Zhenjiang, Jiangsu 212013Abstract The history and p resent situati on of p lant extract deodorization agent app lied in sewage p lant were introduced . The app lication of

3、p lant extract in sewage p lant in China was analyzed as well as the gap bet ween domestic and foreign p roduction . It was pointed out that the app lication of p lant extract would increase quickly, with the peop les need of sewage p lant odor the strengthening of envi 2r onmental p r otection rule

4、s .Key words Plant extract; Deodorizati on; Sewage p lant基金項目江蘇大學高級人才資助項目(07JDG018 。作者簡介解清杰(1973- , 男, 河北獻縣人, 博士, 副教授, 從事環(huán)境污染修復領域的研究。收稿日期2008206202沉砂池、曝氣池、沉淀池和污泥處理區(qū), 氫、鹵代烴等有機物1-2法、藥液清洗法、臭氧氧化法、靜電除臭法、土壤脫臭法、燃燒法和生物除臭法等3-4; 其中, 植物提取液除臭法具有無二次污染、處理費用低、操作維護方便、除臭效率高等優(yōu)點, 在臭氣產(chǎn)生量大的城市污水廠的提升泵房、污泥脫水間的惡臭氣體處理中越來越受到關

5、注5-7。1植物提取液除臭劑的發(fā)展概況20世紀70年代初, 國外就開始了從純天然植物中提取汁液消除惡臭的研究工作, 并成功地從多種可食用的天然植物中得到可以消除不同異味的, 各種類型的植物提取液。其重要的特點是, 能夠迅速消除而不是暫時的掩蓋。同時, 產(chǎn)品由純天然植物提煉, 是可靠的、符合國際健康標準的環(huán)保產(chǎn)品。此類型產(chǎn)品對人體是無害的, 不會引起皮膚或呼吸系統(tǒng)過敏, 不會引起各種不良反應8。天然植物提取液的生產(chǎn)是經(jīng)過先進的微乳化技術乳化, 使它可以與水相溶, 形成透明的水溶液, 具有無毒、不爆炸、不燃燒、無刺激等特點, 其安全性己得到美國、英國、加拿大以及國內(nèi)有關部門的認可。利用天然植物提取

6、液進行除臭是以天然植物提取液作為去除異味的工作液, 配以先進的噴灑技術或噴霧, 使有異味的分子能迅速分解成無毒、無味分子, 以達到除臭的目的。天然植物提取液的除臭機理中, 綜合了吸附、催化氧化等技術, 使用實踐表明, 其具有見效快、安全性好的特點9。2植物提取液的除臭機理臭氣中的異味分子被分散在空間的植物提取液液滴吸附, 在常溫下發(fā)生各種反應, 生成無味無毒的分子。植物提取液除臭劑分解臭氣分子的機理6, 10如下:酸堿反應。除臭劑中含有生物堿, 它可以與硫化氫、氫氰酸根離子、尸氨等催化氧化反應。如硫化氫, 在一般情況下, 但在除臭劑的催化作用下, 可以與空氣中的氧發(fā)生反應。路易斯酸堿反應。在有

7、機化學中, 能吸收電子云的分子或原子團稱為路易斯酸, 在有機硫的化合物中, 硫原子的外層有空軌道, 可以接受外來的電子云, 因此可稱這類有機硫的化合物為路易斯酸。相反, 能提供電子云的分子或原子團稱為路易斯堿。一般帶負電荷的原子團、含氮的有機物屬于路易斯堿。兩者可以發(fā)生酸堿中和反應。從熱力學的角度來討論。經(jīng)過霧化的液滴, 其直徑在0. 04mm 。在這種情況下, 液滴的表面能已達到一些有機化合物鍵能的1/3和1/2。在這種情況下, 足以破壞臭氣分子中的鍵, 使它們不穩(wěn)定、易分解。氧化還原反應。例如, 甲醛具有氧化性, 在植物提取液中有的有效分子具有還原性, 它們可以直接進行反應。3植物提取液除

8、臭劑的開發(fā)3. 1植物提取液除臭劑的理化特性植物提取液除臭劑一般為具有植物芳香型的水溶性乳化有色液體, 有酸性、堿性和中性多種, 其中的有效分子含有共軛雙鍵等活性基團, 化學、物理性質(zhì)穩(wěn)定。無毒、無腐蝕、無污染、對皮膚無刺激, 通過霧化增大表面能, 可與不同的異味發(fā)生作用11。植物提取液除臭劑有如下特點:高效性。同等用量下, 它的處理效率明顯高于傳統(tǒng)的化學吸附劑。安全無毒性。經(jīng)嚴格的測驗以及大量的實踐證明, 其對人體和動物是無害、無毒的, 不會引起皮膚或呼吸系統(tǒng)過敏, 不會引起各種不良反應。無二次污染。植物提取液除臭劑為有機成分, 具有可生化性, 即能夠自行降解, 因而不會帶來二次污染。用途廣

9、泛、除臭效果獨特。植物提取液除臭劑多用于賓館、酒店、車站、政府大廈、會議室和辦公等場所的空氣凈化; 更常用于各類型工廠、垃圾場、污水處理廠、堆肥場、屠宰場、食品廠等地點的除臭; 還可用于家庭、汽車等民用場所內(nèi)的臭氣凈化。投放量相對少。使用少量植物提取液除臭劑, 就能實現(xiàn)大面積臭氣的凈化作用。3. 2植物提取液除臭劑的種類植物提取液除臭劑是一系列植物提取液復配而成的, 這些植物提取液是從樹、草和花安徽農(nóng)業(yè)科學, Journal of Anhui Agri . Sci . 2008, 36(23 :10161-10163責任編輯李菲菲責任校對盧瑤等植物中提取的含有氣味的有機物。這些有味的有機化合物

10、含有大量的復雜的化合物, 它們都是絕大多數(shù)植物油的主要成分, 簡單地可以分成以下4大類:萜烯類。這類天然存在的化合物是植物油中的最重要的成分。它們都有相同的經(jīng)驗式C 10H 16, 如蒎烷、薄荷烷。直鏈化合物。組成這一部分的化合物有醛、醇和酮。它們存在于一系列由水果中提取的可揮發(fā)的植物油中, 如葵醇、月桂醇。苯的衍生物。這些化合物與從苯(特別是從丙苯 衍生出來的化合物有相同的分子式, 如乙酸酯。其他化合物。如香草醛、肉桂酸和甲酸香葉酯等。3. 3植物提取液除臭劑的開發(fā)現(xiàn)狀12-143. 3. 1產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀。我國植物提取液除臭劑產(chǎn)業(yè)發(fā)展非常迅速, 概念和內(nèi)容都已不只限于使用傳統(tǒng)藥材為原料, 目前的

11、植物提取液除臭劑行業(yè)已經(jīng)是一個以中藥提取物為核心, 并包容了源自于世界各地植物提取液的現(xiàn)代產(chǎn)業(yè), 我國是國際上一個重要的提取液生產(chǎn)國。據(jù)不完全統(tǒng)計, 我國的專業(yè)提取物企業(yè)有200多家, 細化工企業(yè), 數(shù)量已超過300家, 江、江蘇、四川、輕工等產(chǎn)業(yè)化技術及農(nóng)、, 融合了基因工程、發(fā)酵工程等高新技術, 現(xiàn)已初步形成了具有自主知識產(chǎn)權的技術體系, 為行業(yè)發(fā)展奠定了堅實的基礎。同時, 有關高等院校、科研院所以及企業(yè)建成的一批實驗室、中試基地和技術中心等, 也為我國植物提取企業(yè)的發(fā)展提供了良好的技術條件。3. 3. 2生產(chǎn)水平。3. 3. 2. 1原料。植物提取液除臭劑絕大多數(shù)使用的是確定了指標成分的

12、植物, 方便易行。由于提取物參與國際競爭, 所以對原料的基源、采收季節(jié)(年限 及使用部位都有嚴格的要求。植物性原料很大程度上受無法控制的自然條件(土壤環(huán)境、氣候、季節(jié)變化等 的影響。3. 3. 2. 2生產(chǎn)裝備。專業(yè)化程度較高的提取液生產(chǎn)企業(yè)一般都裝備了目前較為先進的前處理、提取、分離、濃縮、干燥及粉碎、造粒、包裝等設備。更有企業(yè)甚至引進膜分離、工業(yè)冷凍干燥、自動化工業(yè)色譜系統(tǒng)、超臨界二氧化碳萃取及分子蒸餾等設備及技術用于提取物產(chǎn)品的生產(chǎn)。3. 3. 2. 3品種。我國的主要提取液除臭品種有幾十種, 一般集中在某些科屬, 如松科、豆科、石楠科、杉科、?？?、薔薇科、姜科、蕓香科、傘形科及茶葉等中

13、。另外, 從廢物再利用的角度出發(fā), 也有利用葡萄酒廠生產(chǎn)葡萄酒剩下的葡萄籽、咖啡豆殘渣、橄欖樹葉、橄欖油制品的廢水、茶葉生產(chǎn)的碎末、袖子皮、桔子皮等植物材料的提取液。3. 3. 3與國外的差別。3. 3. 3. 1提取工藝落后。植物提取液除臭劑中的活性物質(zhì)的分離技術無專門的提取工藝, 只能借用現(xiàn)有的中藥、食品和輕工工藝, 這些工藝致使活性物質(zhì)分離效率不高、純度低, 而且生產(chǎn)中廢氣、廢液和固體廢棄物的排放也不能得到有效控制, 易造成環(huán)境污染。3. 3. 3. 2技術裝備水平不高。植物提取液除臭劑對生產(chǎn)技術裝備要求較高, 但我國尚無植物提取液除臭劑的專用設備, 存在提取設備、檢測設備及劑型制造設備

14、落后的問題, 尤其是缺少智能型成套裝備, 與國際先進制造水平差距較大, 急需對此方面研發(fā)的投入。3. 3. 3. 3質(zhì)量控制標準較低。我國絕大多數(shù)的植物提取液除臭劑沒有國家標準或行業(yè)標準, 企業(yè)多以合同中的質(zhì)量條款作為產(chǎn)品交付的依據(jù), 產(chǎn)品質(zhì)量的檢測方法較為混亂。其中, 農(nóng)藥殘留、重金屬、微生物限量及功能分析等方面很難通過國際通用的質(zhì)量標準檢測, 使植物提取液除臭劑產(chǎn)品不能進入國際主流市場。4國內(nèi)植物提取液除臭劑在污水廠的應用情況6, 15-214. 1植物提取液除臭劑在污水廠的應用現(xiàn)狀20世紀90年代末期, , 在污水, 生物處理池、通過霧化設備, , 通過吸附、催化氧化等反應達到除臭4.

15、2植物提取液除臭工藝與設備植物提取液除臭的主要工藝為植物提取液噴灑除臭法, 該方法不需要安裝臭氣源密封系統(tǒng)和臭氣收集及輸送系統(tǒng), 只需要臭氣處理系統(tǒng)。植物提取液噴灑臭氣處理系統(tǒng)分為除臭控制裝置系統(tǒng)和霧化噴嘴裝置系統(tǒng)。植物提取液噴灑系統(tǒng)一般由凈化器和揮發(fā)器及氣霧輸送管道組成。每臺凈化器包括藥劑計量配送、加熱、風機3部分。其中藥液計量配送采用蠕動泵完成, 根據(jù)室外氣溫由控制系統(tǒng)自動判斷是否開啟加熱板加熱, 蠕動泵將藥液配送至加熱板上方, 在風機的推動下, 將植物液揮發(fā)后的氣霧輸送至每一只揮發(fā)器。揮發(fā)器均勻布置在臭氣源液面上方。4. 3植物提取液除臭工藝特點不需增加土建工程、收集系統(tǒng)和高空排放管道,

16、 沒有二次污染。該系統(tǒng)容易安裝及使用, 不需花費太多時間和費用; 處理空氣不需要安裝任何其他的配件。該系統(tǒng)容易移動, 設備可以根據(jù)異味源的情況移動和改動。天然植物提取液除臭的設備簡單易用, 基本不需要維護, 為全自動操作。4. 4應用實例具體應用情況見表1。5結(jié)語我國植物提取液除臭劑的發(fā)展已有30多年的歷史, 但在污水廠的除臭應用方面與發(fā)達國家相比仍有很大差距。原因有以下幾個方面:長期以來人們的環(huán)保意識薄弱, 環(huán)保執(zhí)法力度不夠, 污水廠臭氣未能得到真正治理而超標排放, 致使植物提取液除臭劑在污水廠中的應用不多; 現(xiàn)有產(chǎn)品生產(chǎn)廠家較少, 價格也遠高于其他化學藥劑; 科研經(jīng)費不足, 特別是缺乏耗資

17、較大的生產(chǎn)設備開發(fā)資金, 使許多科研成果僅僅停留在實驗室水平, 即使投產(chǎn)工藝裝備也相當落后, 難以保證產(chǎn)品質(zhì)量, 更難以實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn); 缺乏國際交流與合作, 由于缺乏與國際間的交流與合作, 國內(nèi)植物提取液除臭劑的研制在很長一段時間內(nèi)停滯不前。隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展, 國外產(chǎn)品的打入和技術交流的活躍, 極大地轉(zhuǎn)變了人們的觀念。隨著居民對環(huán)境質(zhì)量的要求26101安徽農(nóng)業(yè)科學2008年表1國內(nèi)部分采用植物提取液除臭工藝的污水廠情況Table 1Situa ti on of wastewa ter treat ment factory w ith deodori za ti on by pl ant e

18、xtracts i n Chi n a污水廠名稱Na me of waste water treat m ent fact ory處理規(guī)模×104m 3/dTreat m ent scale除臭設備安裝位置I nstallati on positi on ofdeodorizati on equi pment設備數(shù)量Equi pment quantity備注Note上海竹園污水廠170. 0生物絮凝反應沉淀池進水端凈化器48臺、揮發(fā)口576個應急除臭工程選用LY 2260型空氣凈化器, 共計91臺, 設備總裝機容量約生物絮凝反應沉淀池出水槽凈化器12臺、揮發(fā)口144個77. 35k

19、W污泥濃縮池凈化器23臺、揮發(fā)口156個污泥脫水機房凈化器8臺、揮發(fā)口68個無錫市城北污水廠二期工程平流沉砂池1套EC OLO 的LCU 210天然植物提取液除臭控制系統(tǒng)裝置和10個霧化噴嘴裝置系統(tǒng)上海天山污水廠7. 5污泥濃縮池19臺LY100型凈化器和113只揮發(fā)器廣州獵德污水廠44. 0污泥碼頭12只噴霧箱; 壓縮機1臺, 儲氣罐1只, 儲液罐1只噴嘴每工作4s 后將間隔2040s 北京高碑店污水廠120. 0三分廠二期脫水機房80%桐鄉(xiāng)市污水廠5. 0粗格柵和進水泵房1套LCU 23裝置和510s/2m in; 細格柵和沉砂池160, 裝19144個霧化裝置需除臭劑18. 5L /h。

20、初沉池和厭氧池設置套EP 48811座脫水機房、1座污泥堆棚。3處合用1套EP 260裝置, 設置在脫水機房內(nèi), 共安裝34個霧化裝置, 植物提取液除臭劑在污水廠惡臭氣體控制中的應用將迅速增加, 并將帶動我國植物提取液除臭劑產(chǎn)業(yè)在國際化的道路上快速發(fā)展。參考文獻1P AG ANS ESTE LLA, F ONT X AV I ER, S ANCHEZANT ON I . Bi ofiltrati on f ora mmonia re moval fr o m co mposting exhaust gasesJ .Che m Eng J, 2005, 113(2/3 :105-110.2RAP

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