污水處理廠植物液除臭技術(shù)工程實驗研究

彭明江，邱 誠

(成都工業(yè)學(xué)院 建筑與環(huán)境工程系，成都 611730)

污水處理廠植物液除臭技術(shù)工程實驗研究

彭明江，邱 誠

(成都工業(yè)學(xué)院 建筑與環(huán)境工程系，成都 611730)

為了研究植物液除臭技術(shù)在工程實踐中對臭氣污染物的處理效果及其影響因素，優(yōu)化工藝運行，在城市污水處理廠進行了植物液除臭技術(shù)工程實驗研究。采用收集噴淋凈化+噴霧脫臭的技術(shù)方案。通過調(diào)節(jié)換風(fēng)量和凈化塔液氣比,考察和分析工藝條件對收集噴淋凈化系中主要臭氣污染物去除效果的影響，并對植物液噴霧脫臭系統(tǒng)運行效果進行了考察，提出了優(yōu)化的工藝運行參數(shù)。研究表明：植物液除臭系統(tǒng)運行穩(wěn)定、良好。

植物液除臭技術(shù)；污水處理廠；工程實驗研究

隨著城市的發(fā)展，城市污水處理廠的臭氣治理得到更多重視和關(guān)注[1]。本工程實驗對城市污水處理廠粗格柵、污水提升泵房、細格柵及曝氣沉砂池等主要臭氣散發(fā)區(qū)域，根據(jù)各臭源分布情況，采用集中收集噴淋凈化+敞開區(qū)域噴霧植物液脫臭的技術(shù)方案控制各區(qū)域異味，即在各加蓋密閉后的封閉空間集中收集臭氣進入噴淋凈化塔中進行植物液噴淋除臭處理，對敞開性臭氣無組織排放區(qū)域，采用植物液直接噴霧除臭。該技術(shù)方案在固廢臭氣治理等領(lǐng)域也得到使用[2]，但此前的相關(guān)論述主要為對技術(shù)方案特點的綜述和對處理效果的粗略介紹，本實驗研究在成都雙流某城市污水處理廠進行，側(cè)重于從植物液噴淋塔系統(tǒng)的運行調(diào)試和工藝參數(shù)優(yōu)化角度進行研究，通過調(diào)節(jié)換風(fēng)量和液氣比，詳細考察分析該系統(tǒng)的工藝參數(shù)變化對硫化氫和氨等主要臭氣污染物去除效果的影響，并在此基礎(chǔ)上提出優(yōu)化的工藝運行參數(shù)。

1 植物液除臭工程概況

1.1 設(shè)計臭味氣體處理標準

該污水廠臭味氣體處理工程執(zhí)行GB18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》之廠界廢氣二級標準，并參照GB14554—1993《惡臭污染物排放標準》，其設(shè)計排氣限值見表1。

表1 設(shè)計排氣限值

注：1.廠界排放濃度限值參照《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》； 2.有組織排放速率限值(排氣筒高度15 m)參照《惡臭污染物排放標準》。

1.2 植物液除臭工程介紹

1)植物液集中收集噴淋凈化系統(tǒng)：臭氣噴淋凈化塔擬用立式塔，由2座串連的玻璃鋼凈化塔構(gòu)成，經(jīng)收集后的臭氣導(dǎo)入二級串連式凈化塔內(nèi)，凈化塔配以不同型號與配方的循環(huán)凈化植物液，能安全有效地去除以硫化氫、硫醇類、氨、含氮類有機物為主的異味。前端凈化塔循環(huán)凈化植物液主要凈化含氮類廢氣；后端凈化塔循環(huán)凈化植物液主要凈化含硫類廢氣。在植物液凈化塔上部設(shè)置植物液霧化層，噴霧植物液，可去除低閾值的臭氣分子。兩座塔的有機結(jié)合另加植物液噴霧層可以去除不同濃度水平的臭氣，以確保穩(wěn)定、高效地去除異味,使處理后的廢氣達標排放。除臭工程系統(tǒng)見圖1。

圖1 除臭工程系統(tǒng)

2)植物液噴霧系統(tǒng)：安裝一套除臭控制柜，控制立式植物液凈化塔、粗格柵及污水提升泵房、細格柵及曝氣沉砂池區(qū)域內(nèi)安裝的9個霧化噴嘴定時間歇噴霧。第一路控制2號立式植物液凈化塔區(qū)域內(nèi)安裝的3個霧化噴嘴；第二路控制粗格柵及污水提升泵房、細格柵及曝氣沉砂池區(qū)域內(nèi)安裝的6個霧化噴嘴，其中每臺格柵機各1個，2臺細格柵機和2臺粗格柵機共安裝4個，每個柵渣箱各1個，2個柵渣箱共安裝2個。

除臭工程系統(tǒng)配套設(shè)備為：立式植物液凈化塔(玻璃鋼)，處理風(fēng)量為5 000 m3/h，規(guī)格為φ1 000 mm×3 600 mm；玻璃鋼離心風(fēng)機，風(fēng)量3 000～6 000 m3/h，數(shù)量2臺；立式液下循環(huán)泵，流量50 m3/h，揚程12.5 m，數(shù)量4臺；霧化控制系統(tǒng)1套，手動/自動，自動設(shè)定程序間歇運行。

1.3 H2S和NH3檢測方法

采用H2S和NH3為檢測指標對植物液除臭工程的運行效果進行研究。H2S采用檢知管法測定，NH3采用納氏試劑分光光度法測定。

2 植物液集中收集處理系統(tǒng)效果分析

2.1 工程調(diào)試方法

除臭工程采用的植物除味液是天然植物提取液，經(jīng)過先進的微乳化，使它可以與水相溶成透明的水溶液，具有無毒性、無爆炸性、無燃燒性、無刺激性等特點[3]。

粗格柵及污水提升泵房密閉空間臭氣容積約230 m3，細格柵及曝氣沉砂池密閉空間臭氣容積約465 m3，通過控制閥門開度調(diào)節(jié)換風(fēng)量大小，按每小時臭氣密閉空間換風(fēng)5、6、7次調(diào)試運行，則送至除臭工程處理的風(fēng)量分別為3 475、4 170、4 865 m3/h，穩(wěn)定運行7 d，考察分析處理效果。在穩(wěn)定換風(fēng)量的情況下，再通過調(diào)節(jié)植物液投加量，改變液氣比，以液氣比作為控制對象，使其分別處于1∶100，1∶200，1∶300不同水平，在各液氣比水平分別穩(wěn)定運行7 d，考察分析處理效果。

2.2 植物液除臭機理分析

利用天然植物提取液消除臭味是一種廣泛使用的、安全有效的除臭技術(shù)方法。植物提取液多含有多個共軛雙鍵體系，具有較強的提供電子對的能力，植物液與臭味氣體分子的反應(yīng)主要有以下幾類：

1)酸堿反應(yīng)。如植物提取液中含有生物堿，它可以與硫化氫、氨、有機氨、尸氨等臭氣分子反應(yīng)。與一般酸堿反應(yīng)不同的是，一般的堿有毒、不可食用、不能生物降解。而植物液能被生物降解，并且無毒。

2)催化氧化反應(yīng)。如硫化氫在一般情況下，不能與空氣中的氧進行氧化反應(yīng)，但在植物提取液中有效成分的催化作用下，可與空氣中的氧發(fā)生反應(yīng)。

3)路易斯酸堿反應(yīng)。苯硫醚與植物除味液的反應(yīng)就屬于這一類，苯硫醚是一個路易斯酸，而植物液中的含氮化合物屬路易斯堿，兩者可以反應(yīng)。

4)吸附與溶解。植物液中的一些糖類物質(zhì)可吸附并溶解臭氣中的異味分子。

通過上述綜合的物化過程，植物液可以達到較好的除臭效果，不會帶來二次污染，使用非常安全。

2.3 換風(fēng)量對去除硫化氫、氨的影響分析

換風(fēng)量直接影響到進入植物液除臭設(shè)備的臭味污染物濃度，通過改變換風(fēng)量，可以考察不同風(fēng)量和進氣濃度對植物液集中收集噴淋凈化系統(tǒng)處理效果的影響。穩(wěn)定液氣比為1∶200條件下，考察不同換風(fēng)量下硫化氫、氨氮的去除效果(見圖2、圖3)。

從圖2和圖3可以看出，當(dāng)換氣量為5次/h，處理風(fēng)量為3 475 m3/h，硫化氫平均去除率為69%，氨的平均去除率為78.2%；當(dāng)換氣量為6次/h，處理風(fēng)量為4 170 m3/h，硫化氫平均去除率為65.1%，氨的平均去除率為74.6%；當(dāng)換氣量為7次/h，處理風(fēng)量為4 865 m3/h，硫化氫平均去除率為61.6%，氨的平均去除率為72.4%?？梢?，隨著換氣量增加，處理風(fēng)量增加，處理效率呈現(xiàn)下降趨勢，分析認為其主要原因是被處理的廢氣污染物濃度降低，廢氣在凈化塔內(nèi)停留時間變短，與植物液接觸反應(yīng)時間變短。

圖2 各換風(fēng)量水平氨去除率

圖3 各換風(fēng)量水平硫化氫去除率

研究還表明，當(dāng)每小時換氣量為5、6、7，煙筒出口處硫化氫平均濃度分別為0.253、0.215、0.195 mg/m3，煙筒出口處氨平均濃度分別為0.352、0.300、0.260 mg/m3?？梢婋S著換氣量增加，處理前臭氣污染物濃度降低，雖然處理效率有所下降，但處理后臭氣污染物濃度仍然呈下降趨勢。

分析認為，增加換氣量有利于通風(fēng)稀釋臭味污染物，降低被處理臭氣濃度，但隨著換氣量的增加，硫化氫和氨等污染物去除效率并未提高，反而由于停留時間縮短而下降，同時系統(tǒng)運行能耗明顯增加，因此過高的換風(fēng)量也不利于臭氣污染物處理，在本工程實驗中，將換氣量控制在6次/h是合適的，既能保證去除效率，又能控制系統(tǒng)運行成本。

2.4 液氣比對去除硫化氫、氨的影響分析

液氣比是一個非常重要的操作參數(shù)，液氣比大，植物液和臭氣接觸更加充分，有利于硫化氫和氨的吸收，但液氣比過大，會導(dǎo)致霧化效果不佳，氣體行程受阻，也會導(dǎo)致風(fēng)機帶水。尋找合適的液氣比參數(shù)對集中除臭系統(tǒng)的良好運行具有重要的意義。穩(wěn)定換風(fēng)量為6次/h條件下，考察了不同液氣比下對硫化氫、氨氮的去除效果(見圖4、圖5)。

圖4 各液氣比水平氨去除率

從圖4和圖5可以看出，當(dāng)液氣比為1∶100，硫化氫平均去除率為69.5%，氨的平均去除率為81.1%；當(dāng)液氣比為1∶200，硫化氫平均去除率為65.1%，氨的平均去除率為74.6%；當(dāng)液氣比為1∶300，硫化氫平均去除率為60.2%，氨的平均去除率為62.1%?？梢姡ㄟ^植物液循環(huán)投加量的減小，液氣比隨之減小，硫化氫、氨去除率呈現(xiàn)下降趨勢。

分析認為液氣比過小，不利于植物液與臭氣中污染物的充分接觸，降低了反應(yīng)效率，使污染物去除率下降，另一方面液氣比過高也有氣阻、帶液等負面效應(yīng)，應(yīng)采用適中的液氣比值。同時研究還發(fā)現(xiàn)，液氣比減小對氨去除率的影響要比對硫化氫去除率的影響更加明顯，這可能與氨易溶于水的特性有關(guān)，當(dāng)增加植物液投加量，可明顯改善對氨的去除效果。因此在植物液集中收集處理系統(tǒng)中，前端凈化塔主要處理氨類污染物，采取較高的液氣比對除氨很有利；而后端凈化塔液氣比變化對硫化氫去除效率的影響不明顯，考慮到植物液成本和能耗，可采用較為適中的液氣比。綜上分析，本工程實驗研究認為合適的運行條件是前端凈化塔宜采用1∶100～1∶150的液氣比，后端凈化塔宜采用1∶200的液氣比。

2.5 分析結(jié)論

本植物液集中處理系統(tǒng)中凈化塔頂設(shè)置植物液霧化系統(tǒng),能夠去除臭氣中低級脂肪酸等微量有機成分,達標后排放。該系統(tǒng)配備相應(yīng)的液體存儲、自動監(jiān)測及加液、自動控制等系統(tǒng)，風(fēng)機和水泵聯(lián)動，系統(tǒng)運行穩(wěn)定,此外收集系統(tǒng)密閉性和檢修孔預(yù)留也比較重要[4]，本系統(tǒng)也保證了管路連接的密閉性，并設(shè)有預(yù)留孔增加了檢修的便利性。。

綜上，從換風(fēng)量和液氣比對硫化氫、氨氮等主要污染物的去除效率影響分析可見，在本工程實驗中，換氣量控制在6次/h，前端凈化塔采用1∶100～1∶150液氣比，后端凈化塔采用1∶200液氣比，系統(tǒng)整體運行良好，對硫化氫和氨去除效果較好。

3 植物液噴霧系統(tǒng)效果分析

3.1 噴霧系統(tǒng)影響因素

植物液霧化系統(tǒng)將天然植物液噴灑到散發(fā)臭味區(qū)域，在空間擴散為直徑≤0.05 mm的液滴，這些霧滴具有很大的比表面積和表面能，與污染物分子發(fā)生酸堿反應(yīng)，催化氧化等化學(xué)反應(yīng)，從而高效去除硫化氫、氨等臭味污染物。噴霧系統(tǒng)為自動運行，間隔5～10 min，噴灑5～10 s，間斷運行；間隔時間和噴灑時間根據(jù)異味濃度排量的大小調(diào)整。

3.2 噴霧系統(tǒng)對去除硫化氫、氨氮的影響分析

正常運行時，植物液噴霧系統(tǒng)處理臭味氣體的檢測結(jié)果見表2。

表2 噴霧系統(tǒng)處理臭味氣體檢測結(jié)果

從表2可以看出，噴霧除臭系統(tǒng)對區(qū)域臭味有明顯的控制作用，經(jīng)定時噴霧除臭后，區(qū)域硫化氫、氨濃度均有明顯降低，同時噴霧系統(tǒng)還體現(xiàn)出投資省、運行操作方便、占地面積小等優(yōu)點。

4 結(jié)論

本次工程實驗研究通過控制換氣量、液氣比等工藝條件，研究植物液集中處理和噴霧系統(tǒng)對硫化氫和氨污染物的去除效果，得到如下結(jié)論：

1)增加換氣量有利于通風(fēng)稀釋臭味污染物，降低被處理臭氣濃度，過高的換風(fēng)量也不利于臭氣污染物處理，在本工程實驗中，將換氣量控制在6次/h，即4 170 m3/h是合適的。

2)液氣比過低、過高都不利于對臭氣污染物的去除，本工程實驗認為合適的運行條件是前端凈化塔采用1∶100～1∶150液氣比，后端凈化塔采用1∶200液氣比。

3)噴霧除臭系統(tǒng)對區(qū)域臭味有明顯的控制作用，體現(xiàn)出投資省、運行操作方便、占地面積小等優(yōu)點。

植物液除臭技術(shù)具有無二次污染，操作維護方便，除臭效果較明顯等優(yōu)點，在城市污水廠提升泵房、格柵、沉砂池，以及污泥脫水間的惡臭氣體處理中均得到一定的應(yīng)用，該技術(shù)在進一步優(yōu)化植物液配方，配比，改進工藝控制條件，進一步提高除臭效率方面還有較大的提升空間。

[1]彭弘.污水處理和固廢處理行業(yè)臭氣治理技術(shù)及其應(yīng)用[J].中國給水排水,2010,26(24):114-116.

[2]林杰,張倚馬,張明劍,等.垃圾壓縮中轉(zhuǎn)站植物液除臭設(shè)計[J].中國環(huán)保產(chǎn)業(yè),2013(2):45-47.

[3]解清杰,吳榮芳,趙如今,等.國內(nèi)植物提取液除臭劑的開發(fā)及其在污水廠的應(yīng)用[J].安徽農(nóng)業(yè)科技,2008,36(23):10161-10163.

[4]劉琴.南京江寧開發(fā)區(qū)污水廠臭氣處理工程建設(shè)的幾點經(jīng)驗[J].環(huán)境科技,2012,25(1):53-55.

Experimental Study on Plant Extact Deodorization Engineering in Sewage Plants

PENGMingjiang，QIUCheng

(Architectural and Environmental Engineering Department,Chengdu Technological University,Chengdu 611730,China)

The application of plant extract deodorization practical technology is quickly increasing in the sewage plant odor control.In order to study the effect and influencing factors of the plant extract deodorization technology in engineering practice and to optimize the process operation,the experimental study on the plant extract deodorization engineering is carried out in the city sewage plant.The plan of purification in spray tower after collection of stench and spray deodorant is used.By regulating ventilation volume and ratio of liquid to gas in purification tower,the removal effects of Hydrogen sulfide and Ammonia are investigated and analyzed.The removal effect of plant spray deodorizing system is investigated too.The research shows that the plant extract deodorization system is stable in operation with good removal effect.Finally,the control parameters are optimized.

plant extract deodorization technology;sewage plant;experimental study on engineering practice

10.13542/j.cnki.51-1747/tn.2017.02.005

2017-04-21

彭明江(1974—),男，講師，碩士，研究方向：水污染控制，電子郵箱：244535189@qq.com。

X701

文章編號：2095-5383(2017)02-0021-04