常見除臭技術分析

高明輝 曹治城 周光明 韓興連

摘要：臭氣物質(zhì)種類繁多，其主要成份是硫化氫（H2S）、氨、四硫醇類等。人體的消化、呼吸、心血管、神經(jīng)系統(tǒng)及內(nèi)分泌系統(tǒng)都會受到臭氣不同程度的毒害。隨著環(huán)保意識的加強及新環(huán)保法的出臺，經(jīng)濟的發(fā)展必須在保護環(huán)境的基礎上進行，因此，國內(nèi)對臭氣的處理也開始興起并呈蓬勃的趨勢走向。文章對常見除臭技術進行分析，介紹了常見的8種除臭工藝。

關鍵詞：燃燒；化學；吸附；電離；土壤

近年來，國內(nèi)在治理臭氣方面作了大量的工程實踐和研究，在實際生產(chǎn)運行中形成了一系列比較科學的建設模式及經(jīng)驗，本研究介紹了常見的8種除臭工藝。

1 臭氣來源的分類

惡臭氣味是指引起多數(shù)人不喻快感覺的氣味。惡臭氣味來源于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)部門及人們的生活。具體有以下幾個方面。

（1）牲畜類產(chǎn)生的惡臭。農(nóng)牧業(yè)的家禽飼養(yǎng)場、屠宰廠、畜牧場等產(chǎn)生的惡臭。如糞臭、腐敗臭、爛果臭、魚臭、野菜臭等都是農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)和加工中產(chǎn)生的。（2）工業(yè)中產(chǎn)生的惡臭。產(chǎn)生惡臭的主要廠所有石油化工、農(nóng)藥廠、石油精制廠、橡膠廠、制革廠、涂漆廠、化肥廠等。這些廠所產(chǎn)生的惡臭有硫化物、瀝青蒸汽、醛類、烴類、苯類、酮類、胺類、焦油及各種有機溶劑等。其味道五花八門、難以形容。（3）公共設施產(chǎn)生的惡臭。污水處理廠、城市垃圾場、公共廁所、醫(yī)院等公共設施產(chǎn)生的惡臭，比如消毒劑臭、污水臭、病院臭、醫(yī)藥臭、糞尿臭等。

2 常見的幾種除臭技術

2.1燃燒除臭法

燃燒法包括直接燃燒法和催化燃燒法。直接燃燒法是將燃料氣與臭氣充分混合，在高溫下實現(xiàn)完全燃燒。從技術方面看，由于惡臭一般是含有99%以上空氣的復合成分，因而燃燒法就是在空氣中將惡臭成分燒掉。在焚燒過程中，醛類化合物、碳水化合物、有機酸被氧化分解成二氧化碳和水；胺、氨等化合物變成氮氣與氮氧化物；硫化物被氧化成水、硫氧化物、硫磺、二氧化碳、一氧化碳等。

對于某些惡臭，部分燃燒可能增加排氣的臭味強度，所以，采用熱力燃燒法處理惡臭時必須保證完全燃燒。為了完全燃燒需要確保惡臭物質(zhì)與高溫燃燒氣瞬時充分混合、焚燒溫度大于760℃，惡臭氣體時間不小于0.3～0.5s。北京燕山石化公司污水凈化廠對來自隔油池、集油井、格柵、濃縮池和脫水機房等設施的惡臭采用熱力燃燒法去除，處理氣量為3780m?/h，燃燒溫度為700～800℃，處理后排氣的含碳量小于200μg/m?，在焚燒過程中H2S及硫醇的氧化可以如下一系列反應式表示：

催化燃燒法則是利用催化劑，使得惡臭與燃料氣的混合氣體在300～500℃時發(fā)生氧化反應。催化燃燒法利用了催化劑表面的強烈活性，不僅使反應溫度降低，節(jié)省了燃料，而且大大縮短了反應時間，氧化分解時間為0.02～0.03 s，比熱力燃燒法快十多倍，因而可使裝置小型化。催化燃燒法使用的催化劑主要是以白金為主的貴金屬，為了避免催化劑中毒，惡臭氣體必須進行嚴格的預處理。

燃燒法具有主體設備占地少、脫臭效率高的優(yōu)點，除運行費用高，預處理和輔助設備復雜，管理難度大等缺點外，各自還存在以下問題。

RSH+O2→RS+H02

RS+O2 →R+SO2

O+H2S→SO+H2

SO+O2→SO2+O

O+H2S→OH+SH

H2 +0→OH+H

H+O2→OH+O

OH+H2→H20+H

2.1.1直接燃燒法

本方法的前提是要保證完全燃燒，不完全燃燒部分氧化可能會出現(xiàn)臭味。進行直接燃燒需具備如下3個條件：（1）惡臭物質(zhì)在高溫燃燒的空氣內(nèi)瞬間進行充分的融合。（2）保證必要的燃燒溫度。（3）保證惡臭物質(zhì)全部燃燒所需的停留時間。

直接燃燒法適于處理臭氣量不是太大、溫度高且濃度高的臭氣，這類臭氣的處理效果比較理想，它的不足就是需要消耗一定的燃料。

2.1.2催化燃燒法

缺點是只能處理低濃度惡臭氣體，催化劑易中毒和老化等。

同時，以上燃燒技術均需要特別注意臭氣的爆炸極限，以在除臭工程中經(jīng)常遇到的硫化氫和氨氣為例，它們的爆炸極限分別為：硫化氫61mg/L、氨氣106mg/L，超出爆炸極限的臭氣不宜采用該技術。

2.2化學氧化法

催化燃燒法和直接燃燒法均屬于空氣氧化法，而化學氧化法則是利用氧化劑如高錳酸鉀、氯氣、臭氧、次氯酸鹽等物質(zhì)氧化惡臭物質(zhì)，使之盡量變成無臭或微臭的物質(zhì)。

例如采用臭氧氧化處理惡臭氣體時，主要反應式如下所示：

H2S+03→主要反應S+H2O+O2

H2S+03→次要反應S02 +H20

R3N+03→R3N-O+O2

CH3SH+03→CH3-S-S-CH3 +03

→CH3-S03H+02→S02 +C02 +H20

由反應式可知，嗅閾值很低的硫化氫和甲硫醇經(jīng)過處理后產(chǎn)生的主要氣味物質(zhì)為二氧化硫，它的嗅閾值高達lmg/L，所以經(jīng)過臭氧處理后臭味濃度大大減輕。當臭氧產(chǎn)量大于0.9kg/d時，臭氧一般要依靠電暈放電方法現(xiàn)場制取，進氣為純氧或預處理后的空氣。由于臭氧在高溫下容易分解，進氣需要清潔、冷卻、干燥。盡管常規(guī)惡臭氣體和臭氧反應的時間僅需7s，考慮到惡臭氣體組成復雜，實際運行中，惡臭的濃度、組成狀況又會有較大波動，設計推薦值一般為30～40 s。

化學氧化法的優(yōu)點是去除效率高，適用范圍廣，缺點是運行費用較高，同時脫臭效率的高低與惡臭氣體的組成、濃度、氧化劑和惡臭組分比例等有關，當惡臭氣體的濃度變化大時，難以控制氧化劑的投加量。惡臭物質(zhì)氮、三甲胺、硫化氫等采用臭氧處理和水洗處理可除去臭氣85%，但氨只能去除50%左右，因此，僅用臭氧處理還不夠，還必須進行水洗處理，方能達到良好的效果。該技術的處理效果穩(wěn)定但藥劑和水耗成本很高。

2.3化學洗滌法

化學洗滌除臭技術是將惡臭氣體通過洗滌塔用酸和堿溶液與氣體中的臭氣分子發(fā)生氣一液接觸進行洗滌脫臭。通常洗滌只能去除可溶或部分微溶于水的惡臭物質(zhì)，如氨等；酸洗可去除氨和胺類等堿性惡臭物質(zhì)；堿洗可去除低級脂肪酸、硫化氫等酸性惡臭物質(zhì)與之中和。一般為了更好地去除臭氣中的各類不同的惡臭物質(zhì)，通常可采用酸洗和堿洗相串聯(lián)的多級化學洗滌方式脫臭?？蓱没瘜W洗滌方法處理的臭味物質(zhì)包括有機酸、含氮化合物、有機硫化合物、含鹵化物、含氧碳氫化合物等廢棄物質(zhì)。

2.4吸附法

吸附法是研究開發(fā)較早的一種除臭方法，它主要適用于臭氣濃度低的氣體，常用的除臭吸附劑有兩性離子交換樹脂、硅膠、活性炭和活性白土等。除臭效率和吸附劑與惡臭氣體的親和能力有關，高分子物質(zhì)比低分子物質(zhì)容易吸附，吸附效率亦與處理時的溫度、濕度有關，在低溫低濕時處理效果更佳。

實際運行中，活性炭將惡臭物質(zhì)濃縮后再進行脫附，使吸附劑得到再生回用。為了加強活性炭對某種惡臭物質(zhì)的凈化效果，還可以采用某些化學試劑對活性炭進行浸漬。根據(jù)被浸漬球粒的重量用10%～25%（球粒重量）的磷酸或磷酸銨溶液浸漬活性炭顆粒，然后在適當溫度下加熱烘干，即可用于吸附臭氣物質(zhì)，經(jīng)過浸漬處理后的活性炭可以吸附氨、烷基胺（如甲胺、乙胺）、吡啶、甲基硫醇、硫化氫、乙醛、苯乙烯、酚以及混合物。

采用該類型活性炭對含NH380mg/L、二甲基胺10mg/L、甲醛10 mg/L、苯30 mg/L的惡臭氣體進行處理，當濕度為70%、空塔速度為90cm/s時，處理出氣中NH3<0.5mg/L、二甲基胺<1mg/L、甲醛為2mg/L、苯<10mg/L。

國外對污水收集系統(tǒng)排氣采用的活性炭吸附的研究表明，硫化氫和總碳氫化合物的去除率達到90%以上，此時，每公斤活性炭處理惡臭氣體量為276～735m?，此后，硫化氫的去除率降低為37%，碳氫化合物的去除率降低為71%。

活性炭吸附法脫臭適用范圍廣，效率高，但由于吸附劑價格昂貴，一般僅用于低濃度場合，通常與洗滌法、化學氧化法相結(jié)合，作為最終把關構(gòu)筑物使用，同時活性炭的再生還存在著許多技術問題。日常維護工作量很大，運行成本相當高。

2.5植物提取液凈化法

使用天然植物提取液作為空氣凈化劑近年來日漸盛行，這種凈化法的優(yōu)點是初期投資非常低，對于無法加蓋密封的場合有一定的優(yōu)越性。但其除吳效率往往十分有限，很難達到相關的排放標準要求；由于植物液的供應商有限，大部分依靠國外進口，因此運行費用極高，經(jīng)測算，以5000m?/h的臭氣處理規(guī)模計，包含加罩、風管、除臭設備和日常運行費用，該技術的10年總投入是常規(guī)生物技術的3倍以上。一般常用作臨時或應急除臭措施。

2.6電離除臭技術

電離技術利用高壓靜電的特殊脈沖放電方式，形成非平衡態(tài)低溫等離子體、新生態(tài)氫、活性氧和羥基氧等活性基團，這些活性基團迅速與有機分子接觸并激活有機分子再將其破壞；或高能基團激活空氣中的氧分子產(chǎn)生活性氧，再與有機分子發(fā)生一系列的鏈式反應，利用反應產(chǎn)生的能量維持氧化反應的進行，使其進一步氧化有機物質(zhì)，生成水和二氧化碳及其他小分子，從而達到除臭的目的。

與其他除臭技術相比，該裝置具有體積小、操作方便等特點。因此近年來在國內(nèi)出現(xiàn)了許多相關產(chǎn)品的代理廠商，但其技術能力往往參差不齊，處理效果不理想；另一方面，該技術實際上屬于前述化學氧化除臭技術中以臭氧為氧化劑的一種變型技術。

2.7土壤處理法

土壤除臭法是利用土壤中的有機質(zhì)及礦物質(zhì)將臭氣吸附、濃縮到土壤中，其中水溶性惡臭氣體被土壤中的水分吸收去除，而非溶性臭氣則被土壤表面物理吸附繼而被土壤中微生物分解的方法。

最早的生物脫臭就是采用土壤過濾惡臭。土壤結(jié)構(gòu)中因其含有適度的水分、空氣和腐殖質(zhì)，給微生物的繁殖提供了良好的環(huán)境。土壤脫臭時，過濾層由土壤、砂、寒冷紗和玉石組成。該技術的缺點是占地面積很大，土壤中的營養(yǎng)物質(zhì)容易耗盡，土壤容易板結(jié)導致處理效果不佳，維護工作量大。

2.8生物除臭技術

生物除臭是通過專門培養(yǎng)在生物濾池內(nèi)生物填料上的微生物膜對廢臭氣分子進行除臭的一種方法。對于水溶性好的污染物利用細菌進行生物除臭降解會得到很好的去除效果；但是該技術的缺點是對于在水中溶解度低的物質(zhì)，細菌表面的水層將影響傳質(zhì)速率，使處理效率降低。與其他化學除臭法相比，用生物法處理投資少運行成本低，管理簡單，處理效果好，污染物不會被轉(zhuǎn)移到其他地方，不會產(chǎn)生二次污染，其在國內(nèi)外均己得到廣泛應用。

3結(jié)語

目前除臭技術在我國還處于起步階段。但是，隨著經(jīng)濟社會的高速發(fā)展，人們的環(huán)保意識也不斷加強，對環(huán)境質(zhì)量的要求也越來越高。惡臭氣體不僅對生態(tài)環(huán)境造成嚴重影響，而且對人體健康也會產(chǎn)生極大的危害。我們對臭氣處理的認識必須更加重視，加大投入，采用先進的技術，為人們的生活創(chuàng)造一個良好的環(huán)境。

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