污水廠除臭組合工藝技術分析
污水廠除臭組合工藝技術分析
上海技華環保科技有限公司 技術開發部 上海市 浦東新區
簡述：通過使用高能離子除臭設備對污水處理廠預處理段臭氣進行收集除臭，并同時組合低溫等離子除臭工藝及光催化氧化除臭工藝，對其具體除臭效果進行實際檢驗。結果表明，在單獨使用高能離子設備達到40％平均硫化氫去除率條件下，通過組合工藝可以達到99％以上的硫化氫去除率。
一概述隨著污水處理廠提標改造及污水廠氣態污染物排放指標日趨嚴格，污水廠除臭治理變得更為重要。污水處理廠臭氣來源主要為從待處理污水中揮發的惡臭氣體，以及污泥濃縮、脫水及外運過程中釋放的臭氣。針對臭氣去除，國內常用的方法包括天然植物液噴淋法、生物過濾法、化學反應法、活性炭吸附法等。而相比常規除臭方法，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定良好、占地面積小、無二次污染、操作簡單、低能耗等明顯優勢。
高能離子除臭主要依靠離子發生裝置產生的α粒子，與空氣中的氧分子反應，形成正負氧離子，通過將富含氧離子的新風與臭氣混合，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在電極間外加高壓高頻交變電流，產生電子、離子、自由基及分子碰撞反應，在臭氣通過時，使其中的惡臭氣體分子斷鍵，達到除臭目的；光催化法則通過使用具有光催化功能的金屬氧化物材料，在光照條件下，產生類似光合作用的光催化反應，形成活性很強的自由基和超氧離子等活性氧，破壞臭氣中有機物化學鍵，達到分解有機物、殺菌、除臭的目的。
目前，幾種離子除臭法工藝單獨使用技術已日趨成熟，污水廠除臭組合工藝組合的實際效果仍在研究中。利用離子除臭并輔以光催化技術將是未來發展的主要方向之一。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的瓶頸，同時也使等低溫等離子技術進一步得到了延伸和發展，具有廣闊的應用前景。因此，本研究主要針對三種離子法除臭工藝組合后的除臭效果進行實驗，其結果將為相關組合工藝今后在實際工程當中的運用提供參考依據。
二 試驗內容本試驗任務主要針對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臭氣中硫化氫的去除是否有提升效果，并對未來在實際工程中運用相關組合工藝提供參考依據。具體步驟如下。
①測試高能離子發生器去除硫化氫效果，并通過調整氣體停留時間找到運行條件。
②測試高能離子發射器與光催化氧化或低溫等離子發生器共同作用時硫化氫去除效果。
③測試高能離子發射器與光催化氧化及低溫等離子發生器共同作用時硫化氫去除效果。
三 試驗方案本次實驗通過在實際運行水廠中建立實驗設備，對污水廠除臭組合工藝效果進行測試。實驗設備主要包括氣體收集系統、空氣過濾器、離子發生裝置、紫外照射裝置、抽風機、控制裝置、排放裝置等組成。實驗系統設計方案見圖1^本實驗以硫化氫濃度為主要觀測值，并根據進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。實驗使用常見的在線檢測儀表，并輔以便攜式檢測儀表進行數據確認，提高數據準確率。同時，使用便攜式負離子檢測儀對高能離子設備產生離子量進行檢測，作為高能離子設備運行參數。
3.1 試驗設備①高能離子、低溫等離子及光催化氧化設備均由相關設備廠家提供，可保證1000m3／h臭氣處理量。
②硫化氫檢測儀表采用在線檢測儀表，檢測范圍為進氣0～200ppm，出氣0～looppm，精度等級為2％。
③高能離子設備產生離子量：由于現場檢測條件限制，無法檢測單位時間內產生離子量，因此以通過離子檢測儀檢測離子濃度方式代替。經檢測，單根離子管可產生30萬ions／cm3離子濃度(測距為距離離子管5cm)，實驗中使用5根離子管。
3.2 試驗條件經檢測，由水廠預處理段收集的進氣硫化氫平均濃度為15～20ppm。臭氣風量及新風風量通過風閥均控制在300m3／h左右。為確保實驗效果，避免因設備啟停對檢測數據造成影響，實驗數據收集均在系統開啟5min后，且硫化氫進氣讀數穩定情況下進行。數據收集方法為每30s讀取進出氣硫化氫濃度，收集5min共10組數據，通過計算進氣、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據。
四試驗結果4.1 高能離子去除硫化氫效率本階段實驗僅開啟高能離子設備，在控制臭氣氣量：新風氣量為l：l條件下進行，并在系統穩定運行后讀取硫化氫濃度數據。在收集并整理氣體停留時間1s及4s條件下的實驗數據后，結果如表1。
試驗條件
硫化氫處理效率
硫化氫平均處理效率
臭氣滯留時間1秒
58％
28％
臭氣滯留時間4秒
61％
45％
表1 高能離子處理臭氣在不同的滯留時間處理效率對比
由結果可知，在系統穩定運行的前提下，增加臭氣停留時間后，由于反應時間增加，故平均硫化氫去除率有所提高。相對于1s臭氣停留時間，4s停留時間可以帶來更高的硫化氫去除率，在后續階段實驗中作為運行參數使用。但因為離子發生總量不足、硫化氫進氣濃度不穩定等原因，實際硫化氫去除效果并不理想，在實際運用中如單獨使用高能離子除臭工藝，可考慮使用能夠產生更大離子濃度的高能離子設備，或通過提高新風風量，增加氣體停留時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，本階段實驗對相關工藝組合實際運行情況進行測試，了解其除臭效果。實驗采用與高能離子實驗相同運行條件，在開啟高能離子設備同時，開啟光催化氧化或低溫等離子設備，并在系統穩定后讀取硫化氫濃度數據，進行對比后結果如表2。
組合名稱
試驗條件
硫化氫處理效率
硫化氫平均處理效率
高能離子+低溫等離子
臭氣滯留時間1秒
68％
54％
臭氣滯留時間4秒
66％
56％
高能離子+光催化氧化
臭氣滯留時間1秒
72％
64％
臭氣滯留時間4秒
77％
72％
表2 組合工藝處理臭氣在不同的滯留時間處理效率對比
從試驗結果來看，對比單獨使用高能離子除臭工藝，在相同實驗條件下，組合工藝較單獨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。然而從結果來看，使用單項組合工藝時，排氣口檢測硫化氫濃度依然在3一5ppm之間。因此，在實際項目中，如需進一步提高臭氣去除效果，可考慮提高離子濃度，增加氣體停留時間等方式。
4.3 三種工藝組合一起處理硫化氫效前期試驗認為光催化氧化與低溫等離子工藝組合可以解決在單獨使用相關工藝時可能產生的問題，提高處理效率。本階段研究對三種工藝組合實際運行情況進行測試，驗證前期推論。實驗在相同條件下，同時開啟光催化氧化設備、低溫等離子設備及高能離子設備，并在系統穩定后讀取硫化氫濃度數據，進行對比后結果如表3。試驗條件
硫化氫處理效率
硫化氫平均處理效率
臭氣滯留時間1秒
99％
95％
臭氣滯留時間4秒
99％
99％
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間處理效率對比
從實驗結果來看，三種工藝組合已充分滿足在實驗條件下的硫化氫去除要求，在氣體停留時間4s時達到平均去除率99％以上。對比單獨使用高能離子工藝，以及與低溫等離子或光催化氧化工藝單獨組合，三種工藝組合對硫化氫去除率有著顯著的提升。
五結果在相同實驗條件下，使用單項組合工藝(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使用高能離子工藝，但由于氣體反應時間等限制，其硫化氫去除率仍有提升空間。其中，使用高能／光催組合效果要優于高能／低溫組合效果。
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上海技華環保科技有限公司 技術開發部 上海市 浦東新區
簡述：通過使用高能離子除臭設備對污水處理廠預處理段臭氣進行收集除臭，并同時組合低溫等離子除臭工藝及光催化氧化除臭工藝，對其具體除臭效果進行實際檢驗。結果表明，在單獨使用高能離子設備達到40％平均硫化氫去除率條件下，通過組合工藝可以達到99％以上的硫化氫去除率。
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高能離子除臭主要依靠離子發生裝置產生的α粒子，與空氣中的氧分子反應，形成正負氧離子，通過將富含氧離子的新風與臭氣混合，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在電極間外加高壓高頻交變電流，產生電子、離子、自由基及分子碰撞反應，在臭氣通過時，使其中的惡臭氣體分子斷鍵，達到除臭目的；光催化法則通過使用具有光催化功能的金屬氧化物材料，在光照條件下，產生類似光合作用的光催化反應，形成活性很強的自由基和超氧離子等活性氧，破壞臭氣中有機物化學鍵，達到分解有機物、殺菌、除臭的目的。
目前，幾種離子除臭法工藝單獨使用技術已日趨成熟，污水廠除臭組合工藝組合的實際效果仍在研究中。利用離子除臭并輔以光催化技術將是未來發展的主要方向之一。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的瓶頸，同時也使等低溫等離子技術進一步得到了延伸和發展，具有廣闊的應用前景。因此，本研究主要針對三種離子法除臭工藝組合后的除臭效果進行實驗，其結果將為相關組合工藝今后在實際工程當中的運用提供參考依據。
二 試驗內容本試驗任務主要針對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臭氣中硫化氫的去除是否有提升效果，并對未來在實際工程中運用相關組合工藝提供參考依據。具體步驟如下。
①測試高能離子發生器去除硫化氫效果，并通過調整氣體停留時間找到運行條件。
②測試高能離子發射器與光催化氧化或低溫等離子發生器共同作用時硫化氫去除效果。
③測試高能離子發射器與光催化氧化及低溫等離子發生器共同作用時硫化氫去除效果。
三 試驗方案本次實驗通過在實際運行水廠中建立實驗設備，對污水廠除臭組合工藝效果進行測試。實驗設備主要包括氣體收集系統、空氣過濾器、離子發生裝置、紫外照射裝置、抽風機、控制裝置、排放裝置等組成。實驗系統設計方案見圖1^本實驗以硫化氫濃度為主要觀測值，并根據進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。實驗使用常見的在線檢測儀表，并輔以便攜式檢測儀表進行數據確認，提高數據準確率。同時，使用便攜式負離子檢測儀對高能離子設備產生離子量進行檢測，作為高能離子設備運行參數。
3.1 試驗設備①高能離子、低溫等離子及光催化氧化設備均由相關設備廠家提供，可保證1000m3／h臭氣處理量。
②硫化氫檢測儀表采用在線檢測儀表，檢測范圍為進氣0～200ppm，出氣0～looppm，精度等級為2％。
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3.2 試驗條件經檢測，由水廠預處理段收集的進氣硫化氫平均濃度為15～20ppm。臭氣風量及新風風量通過風閥均控制在300m3／h左右。為確保實驗效果，避免因設備啟停對檢測數據造成影響，實驗數據收集均在系統開啟5min后，且硫化氫進氣讀數穩定情況下進行。數據收集方法為每30s讀取進出氣硫化氫濃度，收集5min共10組數據，通過計算進氣、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據。
四試驗結果4.1 高能離子去除硫化氫效率本階段實驗僅開啟高能離子設備，在控制臭氣氣量：新風氣量為l：l條件下進行，并在系統穩定運行后讀取硫化氫濃度數據。在收集并整理氣體停留時間1s及4s條件下的實驗數據后，結果如表1。
試驗條件
硫化氫處理效率
硫化氫平均處理效率
臭氣滯留時間1秒
58％
28％
臭氣滯留時間4秒
61％
45％
表1 高能離子處理臭氣在不同的滯留時間處理效率對比
由結果可知，在系統穩定運行的前提下，增加臭氣停留時間后，由于反應時間增加，故平均硫化氫去除率有所提高。相對于1s臭氣停留時間，4s停留時間可以帶來更高的硫化氫去除率，在后續階段實驗中作為運行參數使用。但因為離子發生總量不足、硫化氫進氣濃度不穩定等原因，實際硫化氫去除效果并不理想，在實際運用中如單獨使用高能離子除臭工藝，可考慮使用能夠產生更大離子濃度的高能離子設備，或通過提高新風風量，增加氣體停留時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，本階段實驗對相關工藝組合實際運行情況進行測試，了解其除臭效果。實驗采用與高能離子實驗相同運行條件，在開啟高能離子設備同時，開啟光催化氧化或低溫等離子設備，并在系統穩定后讀取硫化氫濃度數據，進行對比后結果如表2。
組合名稱
試驗條件
硫化氫處理效率
硫化氫平均處理效率
高能離子+低溫等離子
臭氣滯留時間1秒
68％
54％
臭氣滯留時間4秒
66％
56％
高能離子+光催化氧化
臭氣滯留時間1秒
72％
64％
臭氣滯留時間4秒
77％
72％
表2 組合工藝處理臭氣在不同的滯留時間處理效率對比
從試驗結果來看，對比單獨使用高能離子除臭工藝，在相同實驗條件下，組合工藝較單獨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。然而從結果來看，使用單項組合工藝時，排氣口檢測硫化氫濃度依然在3一5ppm之間。因此，在實際項目中，如需進一步提高臭氣去除效果，可考慮提高離子濃度，增加氣體停留時間等方式。
4.3 三種工藝組合一起處理硫化氫效前期試驗認為光催化氧化與低溫等離子工藝組合可以解決在單獨使用相關工藝時可能產生的問題，提高處理效率。本階段研究對三種工藝組合實際運行情況進行測試，驗證前期推論。實驗在相同條件下，同時開啟光催化氧化設備、低溫等離子設備及高能離子設備，并在系統穩定后讀取硫化氫濃度數據，進行對比后結果如表3。試驗條件
硫化氫處理效率
硫化氫平均處理效率
臭氣滯留時間1秒
99％
95％
臭氣滯留時間4秒
99％
99％
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間處理效率對比
從實驗結果來看，三種工藝組合已充分滿足在實驗條件下的硫化氫去除要求，在氣體停留時間4s時達到平均去除率99％以上。對比單獨使用高能離子工藝，以及與低溫等離子或光催化氧化工藝單獨組合，三種工藝組合對硫化氫去除率有著顯著的提升。
五結果在相同實驗條件下，使用單項組合工藝(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使用高能離子工藝，但由于氣體反應時間等限制，其硫化氫去除率仍有提升空間。其中，使用高能／光催組合效果要優于高能／低溫組合效果。
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