国内植物提取液除臭剂的开发及其在污水厂的应用

1、国内植物提取液除臭剂的开发及其在污水厂的应用解清杰, 吴荣芳, 赵如今, 吴云涛(江苏大学环境学院, 江苏镇江212013摘要介绍了我国植物提取液除臭剂研究开发的历史与现状及其在污水厂中的应用, 分析了植物提取液除臭剂在国内污水厂中的应用现状及国内外生产技术水平差异。同时指出, 随着居民对污水厂恶臭气体控制的要求日趋强烈和环保法规的日益强化, 植物提取液除臭剂在污水厂的应用将迅速增加。关键词植物提取液; 除臭; 污水厂中图分类号X703文献标识码A 文章编号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基金项目江苏大学高级人才资助项目(07JDG018 。作者简介解清杰(1973- , 男, 河北献县人, 博士, 副教授, 从事环境污染修复领域的研究。收稿日期2008206202沉砂池、曝气池、沉淀池和污泥处理区, 氢、卤代烃等有机物1-2法、药液清洗法、臭氧氧化法、静电除臭法、土壤脱臭法、燃烧法和生物除臭法等3-4; 其中, 植物提取液除臭法具有无二次污染、处理费用低、操作维护方便、除臭效率高等优点, 在臭气产生量大的城市污水厂的提升泵房、污泥脱水间的恶臭气体处理中越来越受到关

5、注5-7。1植物提取液除臭剂的发展概况20世纪70年代初, 国外就开始了从纯天然植物中提取汁液消除恶臭的研究工作, 并成功地从多种可食用的天然植物中得到可以消除不同异味的, 各种类型的植物提取液。其重要的特点是, 能够迅速消除而不是暂时的掩盖。同时, 产品由纯天然植物提炼, 是可靠的、符合国际健康标准的环保产品。此类型产品对人体是无害的, 不会引起皮肤或呼吸系统过敏, 不会引起各种不良反应8。天然植物提取液的生产是经过先进的微乳化技术乳化, 使它可以与水相溶, 形成透明的水溶液, 具有无毒、不爆炸、不燃烧、无刺激等特点, 其安全性己得到美国、英国、加拿大以及国内有关部门的认可。利用天然植物提取

6、液进行除臭是以天然植物提取液作为去除异味的工作液, 配以先进的喷洒技术或喷雾, 使有异味的分子能迅速分解成无毒、无味分子, 以达到除臭的目的。天然植物提取液的除臭机理中, 综合了吸附、催化氧化等技术, 使用实践表明, 其具有见效快、安全性好的特点9。2植物提取液的除臭机理臭气中的异味分子被分散在空间的植物提取液液滴吸附, 在常温下发生各种反应, 生成无味无毒的分子。植物提取液除臭剂分解臭气分子的机理6, 10如下:酸碱反应。除臭剂中含有生物碱, 它可以与硫化氢、氢氰酸根离子、尸氨等催化氧化反应。如硫化氢, 在一般情况下, 但在除臭剂的催化作用下, 可以与空气中的氧发生反应。路易斯酸碱反应。在有

7、机化学中, 能吸收电子云的分子或原子团称为路易斯酸, 在有机硫的化合物中, 硫原子的外层有空轨道, 可以接受外来的电子云, 因此可称这类有机硫的化合物为路易斯酸。相反, 能提供电子云的分子或原子团称为路易斯碱。一般带负电荷的原子团、含氮的有机物属于路易斯碱。两者可以发生酸碱中和反应。从热力学的角度来讨论。经过雾化的液滴, 其直径在0. 04mm 。在这种情况下, 液滴的表面能已达到一些有机化合物键能的1/3和1/2。在这种情况下, 足以破坏臭气分子中的键, 使它们不稳定、易分解。氧化还原反应。例如, 甲醛具有氧化性, 在植物提取液中有的有效分子具有还原性, 它们可以直接进行反应。3植物提取液除

8、臭剂的开发3. 1植物提取液除臭剂的理化特性植物提取液除臭剂一般为具有植物芳香型的水溶性乳化有色液体, 有酸性、碱性和中性多种, 其中的有效分子含有共轭双键等活性基团, 化学、物理性质稳定。无毒、无腐蚀、无污染、对皮肤无刺激, 通过雾化增大表面能, 可与不同的异味发生作用11。植物提取液除臭剂有如下特点:高效性。同等用量下, 它的处理效率明显高于传统的化学吸附剂。安全无毒性。经严格的测验以及大量的实践证明, 其对人体和动物是无害、无毒的, 不会引起皮肤或呼吸系统过敏, 不会引起各种不良反应。无二次污染。植物提取液除臭剂为有机成分, 具有可生化性, 即能够自行降解, 因而不会带来二次污染。用途广

9、泛、除臭效果独特。植物提取液除臭剂多用于宾馆、酒店、车站、政府大厦、会议室和办公等场所的空气净化; 更常用于各类型工厂、垃圾场、污水处理厂、堆肥场、屠宰场、食品厂等地点的除臭; 还可用于家庭、汽车等民用场所内的臭气净化。投放量相对少。使用少量植物提取液除臭剂, 就能实现大面积臭气的净化作用。3. 2植物提取液除臭剂的种类植物提取液除臭剂是一系列植物提取液复配而成的, 这些植物提取液是从树、草和花安徽农业科学, Journal of Anhui Agri . Sci . 2008, 36(23 :10161-10163责任编辑李菲菲责任校对卢瑶等植物中提取的含有气味的有机物。这些有味的有机化合物

10、含有大量的复杂的化合物, 它们都是绝大多数植物油的主要成分, 简单地可以分成以下4大类:萜烯类。这类天然存在的化合物是植物油中的最重要的成分。它们都有相同的经验式C 10H 16, 如蒎烷、薄荷烷。直链化合物。组成这一部分的化合物有醛、醇和酮。它们存在于一系列由水果中提取的可挥发的植物油中, 如葵醇、月桂醇。苯的衍生物。这些化合物与从苯(特别是从丙苯 衍生出来的化合物有相同的分子式, 如乙酸酯。其他化合物。如香草醛、肉桂酸和甲酸香叶酯等。3. 3植物提取液除臭剂的开发现状12-143. 3. 1产业现状。我国植物提取液除臭剂产业发展非常迅速, 概念和内容都已不只限于使用传统药材为原料, 目前的

11、植物提取液除臭剂行业已经是一个以中药提取物为核心, 并包容了源自于世界各地植物提取液的现代产业, 我国是国际上一个重要的提取液生产国。据不完全统计, 我国的专业提取物企业有200多家, 细化工企业, 数量已超过300家, 江、江苏、四川、轻工等产业化技术及农、, 融合了基因工程、发酵工程等高新技术, 现已初步形成了具有自主知识产权的技术体系, 为行业发展奠定了坚实的基础。同时, 有关高等院校、科研院所以及企业建成的一批实验室、中试基地和技术中心等, 也为我国植物提取企业的发展提供了良好的技术条件。3. 3. 2生产水平。3. 3. 2. 1原料。植物提取液除臭剂绝大多数使用的是确定了指标成分的

12、植物, 方便易行。由于提取物参与国际竞争, 所以对原料的基源、采收季节(年限 及使用部位都有严格的要求。植物性原料很大程度上受无法控制的自然条件(土壤环境、气候、季节变化等 的影响。3. 3. 2. 2生产装备。专业化程度较高的提取液生产企业一般都装备了目前较为先进的前处理、提取、分离、浓缩、干燥及粉碎、造粒、包装等设备。更有企业甚至引进膜分离、工业冷冻干燥、自动化工业色谱系统、超临界二氧化碳萃取及分子蒸馏等设备及技术用于提取物产品的生产。3. 3. 2. 3品种。我国的主要提取液除臭品种有几十种, 一般集中在某些科属, 如松科、豆科、石楠科、杉科、桑科、蔷薇科、姜科、芸香科、伞形科及茶叶等中

13、。另外, 从废物再利用的角度出发, 也有利用葡萄酒厂生产葡萄酒剩下的葡萄籽、咖啡豆残渣、橄榄树叶、橄榄油制品的废水、茶叶生产的碎末、袖子皮、桔子皮等植物材料的提取液。3. 3. 3与国外的差别。3. 3. 3. 1提取工艺落后。植物提取液除臭剂中的活性物质的分离技术无专门的提取工艺, 只能借用现有的中药、食品和轻工工艺, 这些工艺致使活性物质分离效率不高、纯度低, 而且生产中废气、废液和固体废弃物的排放也不能得到有效控制, 易造成环境污染。3. 3. 3. 2技术装备水平不高。植物提取液除臭剂对生产技术装备要求较高, 但我国尚无植物提取液除臭剂的专用设备, 存在提取设备、检测设备及剂型制造设备

14、落后的问题, 尤其是缺少智能型成套装备, 与国际先进制造水平差距较大, 急需对此方面研发的投入。3. 3. 3. 3质量控制标准较低。我国绝大多数的植物提取液除臭剂没有国家标准或行业标准, 企业多以合同中的质量条款作为产品交付的依据, 产品质量的检测方法较为混乱。其中, 农药残留、重金属、微生物限量及功能分析等方面很难通过国际通用的质量标准检测, 使植物提取液除臭剂产品不能进入国际主流市场。4国内植物提取液除臭剂在污水厂的应用情况6, 15-214. 1植物提取液除臭剂在污水厂的应用现状20世纪90年代末期, , 在污水, 生物处理池、通过雾化设备, , 通过吸附、催化氧化等反应达到除臭4.

15、2植物提取液除臭工艺与设备植物提取液除臭的主要工艺为植物提取液喷洒除臭法, 该方法不需要安装臭气源密封系统和臭气收集及输送系统, 只需要臭气处理系统。植物提取液喷洒臭气处理系统分为除臭控制装置系统和雾化喷嘴装置系统。植物提取液喷洒系统一般由净化器和挥发器及气雾输送管道组成。每台净化器包括药剂计量配送、加热、风机3部分。其中药液计量配送采用蠕动泵完成, 根据室外气温由控制系统自动判断是否开启加热板加热, 蠕动泵将药液配送至加热板上方, 在风机的推动下, 将植物液挥发后的气雾输送至每一只挥发器。挥发器均匀布置在臭气源液面上方。4. 3植物提取液除臭工艺特点不需增加土建工程、收集系统和高空排放管道,

16、 没有二次污染。该系统容易安装及使用, 不需花费太多时间和费用; 处理空气不需要安装任何其他的配件。该系统容易移动, 设备可以根据异味源的情况移动和改动。天然植物提取液除臭的设备简单易用, 基本不需要维护, 为全自动操作。4. 4应用实例具体应用情况见表1。5结语我国植物提取液除臭剂的发展已有30多年的历史, 但在污水厂的除臭应用方面与发达国家相比仍有很大差距。原因有以下几个方面:长期以来人们的环保意识薄弱, 环保执法力度不够, 污水厂臭气未能得到真正治理而超标排放, 致使植物提取液除臭剂在污水厂中的应用不多; 现有产品生产厂家较少, 价格也远高于其他化学药剂; 科研经费不足, 特别是缺乏耗资

17、较大的生产设备开发资金, 使许多科研成果仅仅停留在实验室水平, 即使投产工艺装备也相当落后, 难以保证产品质量, 更难以实现规模化生产; 缺乏国际交流与合作, 由于缺乏与国际间的交流与合作, 国内植物提取液除臭剂的研制在很长一段时间内停滞不前。随着我国经济的发展, 国外产品的打入和技术交流的活跃, 极大地转变了人们的观念。随着居民对环境质量的要求26101安徽农业科学2008年表1国内部分采用植物提取液除臭工艺的污水厂情况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污水厂名称Na me of waste water treat m ent fact ory处理规模×104m 3/dTreat m ent scale除臭设备安装位置I nstallati on positi on ofdeodorizati on equi pment设备数量Equi pment quantity备注Note上海竹园污水厂170. 0生物絮凝反应沉淀池进水端净化器48台、挥发口576个应急除臭工程选用LY 2260型空气净化器, 共计91台, 设备总装机容量约生物絮凝反应沉淀池出水槽净化器12台、挥发口144个77. 35k

19、W污泥浓缩池净化器23台、挥发口156个污泥脱水机房净化器8台、挥发口68个无锡市城北污水厂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统装置和10个雾化喷嘴装置系统上海天山污水厂7. 5污泥浓缩池19台LY100型净化器和113只挥发器广州猎德污水厂44. 0污泥码头12只喷雾箱; 压缩机1台, 储气罐1只, 储液罐1只喷嘴每工作4s 后将间隔2040s 北京高碑店污水厂120. 0三分厂二期脱水机房80%桐乡市污水厂5. 0粗格栅和进水泵房1套LCU 23装置和510s/2m in; 细格栅和沉砂池160, 装19144个雾化装置需除臭剂18. 5L /h。

20、初沉池和厌氧池设置套EP 48811座脱水机房、1座污泥堆棚。3处合用1套EP 260装置, 设置在脱水机房内, 共安装34个雾化装置, 植物提取液除臭剂在污水厂恶臭气体控制中的应用将迅速增加, 并将带动我国植物提取液除臭剂产业在国际化的道路上快速发展。参考文献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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