化工異味污染控制技術(shù)進(jìn)展

1、-化工異味污染控制技術(shù)進(jìn)展1、前言 工業(yè)異味惡臭氣體污染作為公眾投訴較多和反響強(qiáng)烈的環(huán)保問(wèn)題之一，工業(yè)異味氣體的來(lái)源分布廣泛，工業(yè)有機(jī)異味氣體的處理和控制問(wèn)題越來(lái)越受到世界各國(guó)的重視和關(guān)注。為了提高居民生活環(huán)境質(zhì)量、解決異味氣體的擾民問(wèn)題、杜絕空氣污染隱患，對(duì)異味污染進(jìn)展控制和治理已成為目前亟待解決的環(huán)境問(wèn)題之一，開(kāi)發(fā)一種切實(shí)可行又經(jīng)濟(jì)的技術(shù)來(lái)治理異味污染已十分必要。與西方興旺國(guó)家相比，我國(guó)的氣體污染防治工作起步較晚，但隨著這幾年政府環(huán)保執(zhí)法力度的加大和居民環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)，特別是新的?工作場(chǎng)所有毒有害物質(zhì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)?的公布實(shí)施，以及ISO14000環(huán)境管理體系系列標(biāo)準(zhǔn)的陸續(xù)公布和推廣，使得氣體污

2、染的治理越來(lái)越受到重視。由于工業(yè)異味廢氣的排放隨生產(chǎn)行業(yè)和工業(yè)條件的不同，其成分和濃度也各不一樣，這給其治理帶來(lái)一定難度。目前，常規(guī)的處理方法有吸附法、液體吸收法、化學(xué)氧化法、冷凝法、熱解法等，近年來(lái)形成的新控制技術(shù)中有生物法、催化燃燒法、納米光催化、低溫等離子體法等。惡臭污染的防治目標(biāo)除了要到達(dá)GB 14554-93規(guī)定的惡臭物質(zhì)排放標(biāo)準(zhǔn)，最終目的是要到達(dá)去除異味的空氣質(zhì)量，消除對(duì)周?chē)司迎h(huán)境的影響。由于惡臭強(qiáng)度與惡臭物質(zhì)對(duì)人的嗅覺(jué)的刺激量的對(duì)數(shù)成正比，即初始濃度為100ppm的惡臭物質(zhì)濃度降低90，臭味強(qiáng)度只能減少50。這也決定了防治惡臭比防治其他大氣污染更加困難。2、常用異味污染治理技術(shù)

3、治理惡臭應(yīng)先控制污染源，減少惡臭物質(zhì)的散發(fā)量，同時(shí)還要強(qiáng)化末端治理工藝方法。目前末端治理惡臭氣體的主要方法有物理法、化學(xué)法和生物法等。下面對(duì)一些主要的脫臭方法分述如下1, 2, 3, 4, 5：Ø 物理法物理法又包括掩蔽法和稀釋擴(kuò)散法。掩蔽法通常是采用比待處理臭氣成分氣味更強(qiáng)的芳香劑作為掩蔽劑。對(duì)臭氣有掩蔽作用的物質(zhì)有乙硫醇桉樹(shù)油、甲基吲哚豆香素、樟腦香水等。除了評(píng)價(jià)掩蔽劑的效果外，考慮掩蔽劑與待處理臭氣的相溶性也是至關(guān)重要的。稀釋擴(kuò)散法是將有臭味的氣體由煙囪排向高空擴(kuò)散，或者以無(wú)臭的空氣稀釋，以保證在煙囪下風(fēng)向和臭氣發(fā)生源附近工作和生活的人們不受惡臭的侵?jǐn)_。通過(guò)煙囪排放惡臭氣體必須

4、根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍庀髼l件正確設(shè)計(jì)煙囪的高度。Ø 吸收法當(dāng)惡臭氣體在水中或其它溶液中溶解度較大，或惡臭物質(zhì)能與之發(fā)生化學(xué)反響時(shí)，可用吸收法治理。吸收法是指將排氣管的臭氣通入水、海水、酸、堿等水溶液中進(jìn)展吸收，在洗氣塔中進(jìn)展氣洗時(shí)，可采用以下方式：填充塔式、噴灑塔、氣泡塔、流動(dòng)層式吸收塔等6。其優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)成熟運(yùn)行簡(jiǎn)單，但是處理效果很難到達(dá)人們期望標(biāo)準(zhǔn)。且不同惡臭氣體需要使用不同的洗滌液，因而運(yùn)行費(fèi)用高，此外還必須對(duì)排液進(jìn)展處理。所以洗滌法適合與其他方法聯(lián)合使用以提高脫臭效果，到達(dá)臭氣排放標(biāo)準(zhǔn)。Ø 吸附法吸附法主要用于處理低濃度的惡臭氣體。常用的脫臭吸附劑有活性炭、兩性離子交換樹(shù)脂、活

5、性氧化鋁、硅膠、粘性白土等。各種吸附劑中，活性炭部空隙率和比外表積大，堆積密度小，故最常用。由于活性炭吸附劑對(duì)于去除沸點(diǎn)高于40的惡臭組分很有效，但對(duì)低沸點(diǎn)的物質(zhì)如H2S-41、甲硫醇6、氨-33.5、三甲胺3必須通過(guò)浸漬活性炭或注加微量其他氣體才能到達(dá)高效的去除效果7。在活性炭吸附法中，最好進(jìn)展預(yù)處理，將待吸附的氣體中灰塵、水分、油及焦油類的物質(zhì)去除。近年來(lái)，活性炭纖維ACF由于其吸附性能高于活性碳顆粒而得到較多應(yīng)用。其優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單，動(dòng)力消耗少，脫臭效果好。且由于吸附容量的限制而存在再生和更換的問(wèn)題。Ø 燃燒法燃燒法又分為直接燃燒法、熱力燃燒法和催化燃燒法。直接燃燒法適用于高濃度

6、惡臭氣體，是在燃燒爐中用噴嘴加熱惡臭氣體使其溫度到達(dá)著火點(diǎn)以上，最終氧化為CO2和H2O。熱力燃燒法將臭氣和油或燃料混合后在高溫下完全燃燒，以到達(dá)脫臭的目的。這兩種方法都具有能耗較大的問(wèn)題，所以目前使用較多的是催化燃燒的方法。使用催化劑鉑、鈀等只需要250350就可以對(duì)臭氣進(jìn)展氧化和分解。我國(guó)研制的RAC-8001稀土催化劑用于凈化具有苯類、酯、醇類惡臭，脫臭效率可達(dá)901。雖然它能徹底地將污染物凈化，但其投資與運(yùn)行費(fèi)用十分昂貴，僅適用于較小氣量與較高濃度的場(chǎng)合。此外惡臭氣體中一般含有大量硫化氫等，要考慮二氧化硫的生成和耐腐蝕材料的選擇，尤其是對(duì)熱回收器要充分考慮，否則難以達(dá)脫臭效果。另外，硫

7、氧化物還可以引起催化劑中毒而失去效果。Ø 化學(xué)氧化法使用氯、次氯酸鈣、二氧化氯、臭氧等強(qiáng)氧化劑，利用他們的氧化作用，使其與臭氣中致癌物質(zhì)如硫化氫、甲醛、有機(jī)胺、苯乙烯、硫醇、硫醚等發(fā)生化學(xué)反響，改變致臭物質(zhì)化學(xué)特性和物理形態(tài)，從而到達(dá)脫臭目的。目前，人們應(yīng)用活性氧技術(shù)將空氣中的氧分子電離成正負(fù)離子，通過(guò)通風(fēng)管道散發(fā)到臭氣散發(fā)點(diǎn)類似空氣清新劑，該裝置占地面積很小?；瘜W(xué)氧化法適應(yīng)多組分復(fù)合臭氣凈化，不受高溫、高濕影響。當(dāng)采用臭氧和氯氧氧化時(shí)，對(duì)氨沒(méi)有氧化效果，必須聯(lián)合其他的方法。此外，如果添加量調(diào)節(jié)不當(dāng)會(huì)引起弊害。臭氧氧化法因臭氧發(fā)生的能耗較高而導(dǎo)致運(yùn)行費(fèi)用高每產(chǎn)生1kg臭氧需要耗電12

8、15Kw.h8，而活性氧技術(shù)的活性氧保持活性時(shí)間很短，發(fā)生裝置使用壽命也較短，一般一年后需要更換，運(yùn)行費(fèi)用相對(duì)生物處理稍高，同時(shí)對(duì)生物菌種有抑制作用。Ø 光催化法利用二氧化鈦?zhàn)鳛榇呋瘎┑墓獯呋趸▽?duì)惡臭物質(zhì)有較好的去除作用9,10。在近40年的研究發(fā)現(xiàn)光催化技術(shù)直接用空氣中的O2作為氧化劑，反響條件溫和常溫、常壓，對(duì)幾乎所有污染物均具有凈化能力。常見(jiàn)的光催化劑多為金屬氧化物或硫化物，如TiO2、ZnO、ZnS、CdS及PbS等。但由于光腐蝕和化學(xué)腐蝕的原因，實(shí)用性較好的有TiO2和ZnO，其中TiO2使用最為廣泛11, 12。復(fù)旦大學(xué)環(huán)境科學(xué)研究所研究了利用TiO2光催化降解流動(dòng)態(tài)

9、條件下甲醛和甲醇等惡臭物質(zhì)，取得了較好的效果。但是由于光的能量一般較弱，不適宜于大流速、高濃度惡臭氣體的處理，所以最好是和等離子體等處理方法聯(lián)用。Ø 生物處理法自從20世紀(jì)50年代RD Paneray的專利13?利用土壤微生物處理H2S廢氣?問(wèn)世以來(lái)，各國(guó)陸續(xù)開(kāi)展對(duì)微生物處理方法的研究，至20世紀(jì)80年代已有各類微生物除臭裝置和設(shè)備在日本、德國(guó)等相繼用于石油、化工、屠宰、污水處理等領(lǐng)域14。國(guó)有同濟(jì)大學(xué)15,16,17等也在這方面進(jìn)展了研究，并取得了較好的進(jìn)展。用于惡臭氣體處理的裝置，按照微生物存在方式和水分、營(yíng)養(yǎng)的添加方式差異可分為三類，分別為生物過(guò)濾器、生物滴濾器、生物洗滌器。其

10、處理實(shí)質(zhì)就是利用經(jīng)過(guò)馴化的微生物在新代過(guò)程將氣流中惡臭物質(zhì)轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的無(wú)臭物質(zhì)。微生物在氧化分解惡臭物質(zhì)的過(guò)程中還可以同時(shí)將惡臭物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)樽陨淼臓I(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，從而得到繼續(xù)繁殖18。傳統(tǒng)生物處理法采用土壤、堆肥或碎木屑作為濾料，臭氣經(jīng)過(guò)風(fēng)機(jī)加壓后，進(jìn)入氣體調(diào)節(jié)塔增濕除塵，再經(jīng)由生物過(guò)濾器凈化后，由地面直接排放，必要時(shí)可覆蓋后通過(guò)排氣筒排放。生物過(guò)濾器的生物活性高，凈化效率好，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，操作管理方便，但占地面積相對(duì)較大。根據(jù)報(bào)道3，采用1.52.0m的高熟化肥料作為臭氣處理的濾料，其負(fù)荷可達(dá)50m3/m2.h左右，過(guò)濾后的氣體除臭率達(dá)90以上；當(dāng)采用優(yōu)質(zhì)的碎木屑，碎枝干等填料，頂部用保濕層覆蓋，其

11、負(fù)荷可達(dá)100250 m3/m2.h。生物處理法由于所需設(shè)備簡(jiǎn)單，費(fèi)用較低，不需要再生和后繼處理，能耗少，管理維護(hù)方便，近幾年得到了廣泛的應(yīng)用。但是由于生化反響過(guò)程慢，因而占地面積相對(duì)較大。此外，生物處理技術(shù)對(duì)溫度及負(fù)荷變化的控制也比較困難。Ø DBD等離子體法進(jìn)入80年代后，將等離子體應(yīng)用于處理各類污染物成為國(guó)外研究的熱門(mén)之一。與其他污染治理技術(shù)相比，等離子體法具有處理流程短、效率高、能耗低、適用圍廣等特點(diǎn)19。等離子體既可用于處理廢氣又可用于處理廢水、固體廢棄物、污泥，甚至放射性物質(zhì)等環(huán)境中有毒及難降解的物質(zhì)。其中，低溫等離子體技術(shù)處理污染物的原理為20：在外加電場(chǎng)的作用下，放電

12、產(chǎn)生的大量攜能電子轟擊污染物分子，使其電離、解離和激發(fā)，然后便引發(fā)了一系列復(fù)雜的物理、化學(xué)反響，使復(fù)雜大分子污染物轉(zhuǎn)變成簡(jiǎn)單小分子平安物質(zhì)，或使有毒有害物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)毒無(wú)害或低毒低害物質(zhì)，從而使污染物得以降解去除。因其電離后產(chǎn)生的電子平均能量在110eV，適當(dāng)控制反響條件就可以使一般情況下難以實(shí)現(xiàn)或速度很慢的化學(xué)反響變得迅速。低溫等離子體是繼固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)之后的物質(zhì)第四態(tài)，當(dāng)外加電壓到達(dá)一定程度時(shí)，氣體被擊穿，產(chǎn)生包括電子、各種離子、原子和自由基在的混合體。放電過(guò)程中雖然電子溫度很高，但重粒子溫度很低，整個(gè)體系呈現(xiàn)低溫狀態(tài)，所以稱為低溫等離子體。低溫等離子體技術(shù)在氣態(tài)環(huán)境污染物的治理，特別是難

13、降解異味氣態(tài)污染物的降解方面有著廣泛的應(yīng)用前景。采用介質(zhì)阻擋放電Dielectric Barrier Discharge,簡(jiǎn)稱DBD技術(shù)產(chǎn)生等離子體，利用所產(chǎn)生的高能電子、自由基等活性粒子去激活、電離、裂解工業(yè)廢氣中的各組分，使之發(fā)生分解、氧化等一系列復(fù)雜的化學(xué)反響，再經(jīng)過(guò)多級(jí)凈化，從而消除各種污染源排放的各種異味、臭味污染物。介質(zhì)阻擋放電Dielectric Barrier Discharge, DBD低溫等離子體技術(shù)，具有能耗低、操作簡(jiǎn)單、適用性廣等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域研究熱點(diǎn)之一。我國(guó)的復(fù)旦大學(xué)環(huán)境科學(xué)研究所利用DBD技術(shù)在化纖一廠對(duì)H2S、CS2工業(yè)廢氣的治理進(jìn)展了可行性研究，結(jié)

14、果說(shuō)明了DBD技術(shù)處理H2S、CS2工業(yè)廢氣的具有實(shí)際應(yīng)用的可行性。介質(zhì)阻擋放電是一種獲得高氣壓下低溫等離子體的放電方法，這種放電產(chǎn)生于兩個(gè)電極之間。介質(zhì)阻擋放電過(guò)程中，電子從電場(chǎng)中獲得能量，通過(guò)碰撞將能量轉(zhuǎn)化為污染物分子的能或動(dòng)能，這些獲得能量的分子被激發(fā)或發(fā)生電離形成活性基團(tuán)，同時(shí)空氣中的氧氣和水分在高能電子的作用下也可產(chǎn)生大量的新生態(tài)氫、臭氧和羥基氧等活性基團(tuán)，這些活性基團(tuán)相互碰撞后便引發(fā)了一系列復(fù)雜的物理、化學(xué)反響。從等離子體的活性基團(tuán)組成可以看出，等離子體部富含極高化學(xué)活性的粒子，如電子、離子、自由基和激發(fā)態(tài)分子等。廢氣中的污染物質(zhì)與這些具有較高能量的活性基團(tuán)發(fā)生反響，最終轉(zhuǎn)化為CO

15、2和H2O等物質(zhì)，從而到達(dá)凈化廢氣的目的。介質(zhì)阻擋放電由于電極不直接與放電氣體發(fā)生接觸，從而防止了電極的腐蝕問(wèn)題。DBD等離子體去除污染物的根本過(guò)程可表示為過(guò)程一：高能電子的直接轟擊污染物分子過(guò)程二：O原子或臭氧的氧化O2 + e 2O O + O2 O3 過(guò)程三：OH自由基的氧化 H2O + e OH + H H2O + O 2OH H +O2 OH + O 過(guò)程四：分子碎片+氧氣的反響DBD等離子體主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)或設(shè)計(jì)參數(shù)：適用對(duì)象："三苯"(苯、甲苯、二甲苯)、苯乙烯、醛、鹵代烴、酯、硫化物、氮化物等揮發(fā)性異味污染物。技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：廢氣處理量:1000200000m

16、3/h;廢氣風(fēng)速:810m/s;運(yùn)行溫度和壓力:常溫.常壓輸入電壓:220V氣阻損失:小于1000Pa異味去除率:大于95%處理效果優(yōu)于國(guó)家惡臭物質(zhì)排放標(biāo)準(zhǔn)(GB14554-93)中惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)值，僅需耗電，耗電量:25 W/m3氣體。3、完畢語(yǔ)中國(guó)惡臭污染防治事業(yè)起步晚，工作根底薄弱，人們對(duì)惡臭污染防治的認(rèn)識(shí)也十分有限，這種狀況導(dǎo)致了中國(guó)惡臭污染防治的盲目性。由于不同污染源的惡臭污染物排放不同，防治技術(shù)及重點(diǎn)各異，因此，有必要針對(duì)不同行業(yè)尤其是污水處理、畜禽養(yǎng)殖屠宰、生物制藥、精細(xì)化工、石油化工等重點(diǎn)行業(yè)臭氣進(jìn)展污染治理示工程研究，建立處理技術(shù)規(guī)，建立適當(dāng)?shù)拿摮粞b置技術(shù)評(píng)價(jià)與評(píng)估細(xì)則，

17、促進(jìn)中國(guó)惡臭防治技術(shù)水平的提高。總的來(lái)說(shuō)，脫臭方法的選擇，要根據(jù)惡臭物質(zhì)的來(lái)源、濃度、性質(zhì)及處理要求來(lái)定。工業(yè)的開(kāi)展和城市化進(jìn)程的加快使得中國(guó)惡臭污染問(wèn)題受到了廣泛的關(guān)注。在完善中國(guó)惡臭環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)體系的同時(shí)，還應(yīng)加大惡臭污染防治知識(shí)的宣傳和培訓(xùn)力度，幫助公眾科學(xué)地認(rèn)識(shí)惡臭污染物以及相關(guān)治理知識(shí)。同時(shí)，建立適宜的交流平臺(tái)，積極開(kāi)展國(guó)外惡臭防治新技術(shù)、新設(shè)備的調(diào)查研究，組織技術(shù)交流、推廣，指導(dǎo)企業(yè)選擇適宜的治理技術(shù)，促進(jìn)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)開(kāi)展。參考文獻(xiàn)：1 安璽. 空氣污染控制 M. : 化學(xué)工業(yè), 2003: 164-199.2 石磊. 惡臭污染測(cè)試與控制技術(shù) M. : 化學(xué)工業(yè), 2004:

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