化工异味污染控制技术进展

1、-化工异味污染控制技术进展1、前言 工业异味恶臭气体污染作为公众投诉较多和反响强烈的环保问题之一，工业异味气体的来源分布广泛，工业有机异味气体的处理和控制问题越来越受到世界各国的重视和关注。为了提高居民生活环境质量、解决异味气体的扰民问题、杜绝空气污染隐患，对异味污染进展控制和治理已成为目前亟待解决的环境问题之一，开发一种切实可行又经济的技术来治理异味污染已十分必要。与西方兴旺国家相比，我国的气体污染防治工作起步较晚，但随着这几年政府环保执法力度的加大和居民环保意识的加强，特别是新的?工作场所有毒有害物质卫生标准?的公布实施，以及ISO14000环境管理体系系列标准的陆续公布和推广，使得气体污

2、染的治理越来越受到重视。由于工业异味废气的排放随生产行业和工业条件的不同，其成分和浓度也各不一样，这给其治理带来一定难度。目前，常规的处理方法有吸附法、液体吸收法、化学氧化法、冷凝法、热解法等，近年来形成的新控制技术中有生物法、催化燃烧法、纳米光催化、低温等离子体法等。恶臭污染的防治目标除了要到达GB 14554-93规定的恶臭物质排放标准，最终目的是要到达去除异味的空气质量，消除对周围人居环境的影响。由于恶臭强度与恶臭物质对人的嗅觉的刺激量的对数成正比，即初始浓度为100ppm的恶臭物质浓度降低90，臭味强度只能减少50。这也决定了防治恶臭比防治其他大气污染更加困难。2、常用异味污染治理技术

3、治理恶臭应先控制污染源，减少恶臭物质的散发量，同时还要强化末端治理工艺方法。目前末端治理恶臭气体的主要方法有物理法、化学法和生物法等。下面对一些主要的脱臭方法分述如下1, 2, 3, 4, 5：Ø 物理法物理法又包括掩蔽法和稀释扩散法。掩蔽法通常是采用比待处理臭气成分气味更强的芳香剂作为掩蔽剂。对臭气有掩蔽作用的物质有乙硫醇桉树油、甲基吲哚豆香素、樟脑香水等。除了评价掩蔽剂的效果外，考虑掩蔽剂与待处理臭气的相溶性也是至关重要的。稀释扩散法是将有臭味的气体由烟囱排向高空扩散，或者以无臭的空气稀释，以保证在烟囱下风向和臭气发生源附近工作和生活的人们不受恶臭的侵扰。通过烟囱排放恶臭气体必须

4、根据当地的气象条件正确设计烟囱的高度。Ø 吸收法当恶臭气体在水中或其它溶液中溶解度较大，或恶臭物质能与之发生化学反响时，可用吸收法治理。吸收法是指将排气管的臭气通入水、海水、酸、碱等水溶液中进展吸收，在洗气塔中进展气洗时，可采用以下方式：填充塔式、喷洒塔、气泡塔、流动层式吸收塔等6。其优点是技术成熟运行简单，但是处理效果很难到达人们期望标准。且不同恶臭气体需要使用不同的洗涤液，因而运行费用高，此外还必须对排液进展处理。所以洗涤法适合与其他方法联合使用以提高脱臭效果，到达臭气排放标准。Ø 吸附法吸附法主要用于处理低浓度的恶臭气体。常用的脱臭吸附剂有活性炭、两性离子交换树脂、活

5、性氧化铝、硅胶、粘性白土等。各种吸附剂中，活性炭部空隙率和比外表积大，堆积密度小，故最常用。由于活性炭吸附剂对于去除沸点高于40的恶臭组分很有效，但对低沸点的物质如H2S-41、甲硫醇6、氨-33.5、三甲胺3必须通过浸渍活性炭或注加微量其他气体才能到达高效的去除效果7。在活性炭吸附法中，最好进展预处理，将待吸附的气体中灰尘、水分、油及焦油类的物质去除。近年来，活性炭纤维ACF由于其吸附性能高于活性碳颗粒而得到较多应用。其优点是设备简单，动力消耗少，脱臭效果好。且由于吸附容量的限制而存在再生和更换的问题。Ø 燃烧法燃烧法又分为直接燃烧法、热力燃烧法和催化燃烧法。直接燃烧法适用于高浓度

6、恶臭气体，是在燃烧炉中用喷嘴加热恶臭气体使其温度到达着火点以上，最终氧化为CO2和H2O。热力燃烧法将臭气和油或燃料混合后在高温下完全燃烧，以到达脱臭的目的。这两种方法都具有能耗较大的问题，所以目前使用较多的是催化燃烧的方法。使用催化剂铂、钯等只需要250350就可以对臭气进展氧化和分解。我国研制的RAC-8001稀土催化剂用于净化具有苯类、酯、醇类恶臭，脱臭效率可达901。虽然它能彻底地将污染物净化，但其投资与运行费用十分昂贵，仅适用于较小气量与较高浓度的场合。此外恶臭气体中一般含有大量硫化氢等，要考虑二氧化硫的生成和耐腐蚀材料的选择，尤其是对热回收器要充分考虑，否则难以达脱臭效果。另外，硫

7、氧化物还可以引起催化剂中毒而失去效果。Ø 化学氧化法使用氯、次氯酸钙、二氧化氯、臭氧等强氧化剂，利用他们的氧化作用，使其与臭气中致癌物质如硫化氢、甲醛、有机胺、苯乙烯、硫醇、硫醚等发生化学反响，改变致臭物质化学特性和物理形态，从而到达脱臭目的。目前，人们应用活性氧技术将空气中的氧分子电离成正负离子，通过通风管道散发到臭气散发点类似空气清新剂，该装置占地面积很小。化学氧化法适应多组分复合臭气净化，不受高温、高湿影响。当采用臭氧和氯氧氧化时，对氨没有氧化效果，必须联合其他的方法。此外，如果添加量调节不当会引起弊害。臭氧氧化法因臭氧发生的能耗较高而导致运行费用高每产生1kg臭氧需要耗电12

8、15Kw.h8，而活性氧技术的活性氧保持活性时间很短，发生装置使用寿命也较短，一般一年后需要更换，运行费用相对生物处理稍高，同时对生物菌种有抑制作用。Ø 光催化法利用二氧化钛作为催化剂的光催化氧化法对恶臭物质有较好的去除作用9,10。在近40年的研究发现光催化技术直接用空气中的O2作为氧化剂，反响条件温和常温、常压，对几乎所有污染物均具有净化能力。常见的光催化剂多为金属氧化物或硫化物，如TiO2、ZnO、ZnS、CdS及PbS等。但由于光腐蚀和化学腐蚀的原因，实用性较好的有TiO2和ZnO，其中TiO2使用最为广泛11, 12。复旦大学环境科学研究所研究了利用TiO2光催化降解流动态

9、条件下甲醛和甲醇等恶臭物质，取得了较好的效果。但是由于光的能量一般较弱，不适宜于大流速、高浓度恶臭气体的处理，所以最好是和等离子体等处理方法联用。Ø 生物处理法自从20世纪50年代RD Paneray的专利13?利用土壤微生物处理H2S废气?问世以来，各国陆续开展对微生物处理方法的研究，至20世纪80年代已有各类微生物除臭装置和设备在日本、德国等相继用于石油、化工、屠宰、污水处理等领域14。国有同济大学15,16,17等也在这方面进展了研究，并取得了较好的进展。用于恶臭气体处理的装置，按照微生物存在方式和水分、营养的添加方式差异可分为三类，分别为生物过滤器、生物滴滤器、生物洗涤器。其

10、处理实质就是利用经过驯化的微生物在新代过程将气流中恶臭物质转化为简单的无臭物质。微生物在氧化分解恶臭物质的过程中还可以同时将恶臭物质转变为自身的营养物质，从而得到继续繁殖18。传统生物处理法采用土壤、堆肥或碎木屑作为滤料，臭气经过风机加压后，进入气体调节塔增湿除尘，再经由生物过滤器净化后，由地面直接排放，必要时可覆盖后通过排气筒排放。生物过滤器的生物活性高，净化效率好，系统运行稳定，操作管理方便，但占地面积相对较大。根据报道3，采用1.52.0m的高熟化肥料作为臭气处理的滤料，其负荷可达50m3/m2.h左右，过滤后的气体除臭率达90以上；当采用优质的碎木屑，碎枝干等填料，顶部用保湿层覆盖，其

11、负荷可达100250 m3/m2.h。生物处理法由于所需设备简单，费用较低，不需要再生和后继处理，能耗少，管理维护方便，近几年得到了广泛的应用。但是由于生化反响过程慢，因而占地面积相对较大。此外，生物处理技术对温度及负荷变化的控制也比较困难。Ø DBD等离子体法进入80年代后，将等离子体应用于处理各类污染物成为国外研究的热门之一。与其他污染治理技术相比，等离子体法具有处理流程短、效率高、能耗低、适用围广等特点19。等离子体既可用于处理废气又可用于处理废水、固体废弃物、污泥，甚至放射性物质等环境中有毒及难降解的物质。其中，低温等离子体技术处理污染物的原理为20：在外加电场的作用下，放电

12、产生的大量携能电子轰击污染物分子，使其电离、解离和激发，然后便引发了一系列复杂的物理、化学反响，使复杂大分子污染物转变成简单小分子平安物质，或使有毒有害物质转变为无毒无害或低毒低害物质，从而使污染物得以降解去除。因其电离后产生的电子平均能量在110eV，适当控制反响条件就可以使一般情况下难以实现或速度很慢的化学反响变得迅速。低温等离子体是继固态、液态、气态之后的物质第四态，当外加电压到达一定程度时，气体被击穿，产生包括电子、各种离子、原子和自由基在的混合体。放电过程中虽然电子温度很高，但重粒子温度很低，整个体系呈现低温状态，所以称为低温等离子体。低温等离子体技术在气态环境污染物的治理，特别是难

13、降解异味气态污染物的降解方面有着广泛的应用前景。采用介质阻挡放电Dielectric Barrier Discharge,简称DBD技术产生等离子体，利用所产生的高能电子、自由基等活性粒子去激活、电离、裂解工业废气中的各组分，使之发生分解、氧化等一系列复杂的化学反响，再经过多级净化，从而消除各种污染源排放的各种异味、臭味污染物。介质阻挡放电Dielectric Barrier Discharge, DBD低温等离子体技术，具有能耗低、操作简单、适用性广等优点，已经成为环境保护领域研究热点之一。我国的复旦大学环境科学研究所利用DBD技术在化纤一厂对H2S、CS2工业废气的治理进展了可行性研究，结

14、果说明了DBD技术处理H2S、CS2工业废气的具有实际应用的可行性。介质阻挡放电是一种获得高气压下低温等离子体的放电方法，这种放电产生于两个电极之间。介质阻挡放电过程中，电子从电场中获得能量，通过碰撞将能量转化为污染物分子的能或动能，这些获得能量的分子被激发或发生电离形成活性基团，同时空气中的氧气和水分在高能电子的作用下也可产生大量的新生态氢、臭氧和羟基氧等活性基团，这些活性基团相互碰撞后便引发了一系列复杂的物理、化学反响。从等离子体的活性基团组成可以看出，等离子体部富含极高化学活性的粒子，如电子、离子、自由基和激发态分子等。废气中的污染物质与这些具有较高能量的活性基团发生反响，最终转化为CO

15、2和H2O等物质，从而到达净化废气的目的。介质阻挡放电由于电极不直接与放电气体发生接触，从而防止了电极的腐蚀问题。DBD等离子体去除污染物的根本过程可表示为过程一：高能电子的直接轰击污染物分子过程二：O原子或臭氧的氧化O2 + e 2O O + O2 O3 过程三：OH自由基的氧化 H2O + e OH + H H2O + O 2OH H +O2 OH + O 过程四：分子碎片+氧气的反响DBD等离子体主要技术经济指标或设计参数：适用对象："三苯"(苯、甲苯、二甲苯)、苯乙烯、醛、卤代烃、酯、硫化物、氮化物等挥发性异味污染物。技术经济指标：废气处理量:1000200000m

16、3/h;废气风速:810m/s;运行温度和压力:常温.常压输入电压:220V气阻损失:小于1000Pa异味去除率:大于95%处理效果优于国家恶臭物质排放标准(GB14554-93)中恶臭污染物排放标准值，仅需耗电，耗电量:25 W/m3气体。3、完毕语中国恶臭污染防治事业起步晚，工作根底薄弱，人们对恶臭污染防治的认识也十分有限，这种状况导致了中国恶臭污染防治的盲目性。由于不同污染源的恶臭污染物排放不同，防治技术及重点各异，因此，有必要针对不同行业尤其是污水处理、畜禽养殖屠宰、生物制药、精细化工、石油化工等重点行业臭气进展污染治理示工程研究，建立处理技术规，建立适当的脱臭装置技术评价与评估细则，

17、促进中国恶臭防治技术水平的提高。总的来说，脱臭方法的选择，要根据恶臭物质的来源、浓度、性质及处理要求来定。工业的开展和城市化进程的加快使得中国恶臭污染问题受到了广泛的关注。在完善中国恶臭环境标准体系的同时，还应加大恶臭污染防治知识的宣传和培训力度，帮助公众科学地认识恶臭污染物以及相关治理知识。同时，建立适宜的交流平台，积极开展国外恶臭防治新技术、新设备的调查研究，组织技术交流、推广，指导企业选择适宜的治理技术，促进环境与经济社会的可持续开展。参考文献：1 安玺. 空气污染控制 M. : 化学工业, 2003: 164-199.2 石磊. 恶臭污染测试与控制技术 M. : 化学工业, 2004:

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