紫外光催化處理小型污水站惡臭氣體實(shí)驗(yàn)研究

張?bào)w強(qiáng) 陳雄偉

摘要：惡臭氣體是污水處理站典型環(huán)境影響之一，擾民現(xiàn)象嚴(yán)重。惡臭氣體的主要成分為H2S、NH3等。通過紫外光二氧化鈦催化降解污水站惡臭氣體實(shí)驗(yàn)，較好地解決了小型污水站惡臭氣體擾民問題。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，H2S從0.14～0.388mg/m3降低到低于檢出下限，NH3從0.279～1.64 mg/m3降低到低于檢出下限;工藝會(huì)伴隨產(chǎn)生O3等副產(chǎn)物，但隨著自然擴(kuò)散較快，濃度較低;未檢測(cè)出CO副產(chǎn)物。

關(guān)鍵詞：紫外光催化法;污水站;惡臭氣體;NH3;H2S;O3

中圖分類號(hào)：X701 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2020）02-00-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.02.055

Abstract：Malodorous gas is one of the typical environmental impacts caused by sewage treatment stations， which seriously disturbs people around.This problem has been well sloved by the experiment of catalyzing the degradation of malodorous gas in sewage station by ultraviolet TiO2. The main components of malodorous gas are H2S，NH3 and the like. The experimental results show that H2S decreases from 0.14～0.388 mg/m3 to below the detection limit， and NH3 also decreases from 0.279～1.64 mg/m3 to below the detection limit.The process is accompanied by the production of by-products such as O3 which would leave lower concentration with fast natural diffusion. No CO by-products were detected.

Key words：Ultraviolet light catalytic treatment;Sewage stations;Malodorous gas;NH3;H2S;O3

惡臭氣體是污水站典型環(huán)境影響之一。本次研究對(duì)象為某油墨廢水企業(yè)污水處理站，主要廢水為印刷廢水和生活污水，處理能力約300m3/d，其中印刷廢水約30m3/d;該污水處理站采用全地下式結(jié)構(gòu)的生化反應(yīng)池進(jìn)行處理。

早年為了解決廢氣外溢情況，污水站采用抽風(fēng)機(jī)將地下池的氣體集中收集后高空排放，將臭氣稀釋擴(kuò)散。這種處理模式節(jié)約成本，但無法滿足日益嚴(yán)苛的環(huán)保要求。當(dāng)天氣條件不利于臭氣擴(kuò)散時(shí)，污水站惡臭氣體會(huì)積聚在污水站附近，導(dǎo)致污水站周圍時(shí)常出現(xiàn)異味濃度過高現(xiàn)象，嚴(yán)重影響周邊居民、工作人員正常工作與生活。污水站主要惡臭氣體主要成分為H2S、NH3[1]。

污水站惡臭氣體一般采用生物法、物理法和化學(xué)法處理。生物法主要采用生物過濾和生物洗滌法，主要用于含氨、酚等惡臭氣體，對(duì)含硫氣體處理效果差[2];物理法主要為吸收、吸附法，一般僅用作預(yù)處理，且最終產(chǎn)生廢液存在二次污染[1];化學(xué)法分為催化氧化、化學(xué)吸收、燃燒等，光催化氧化因反應(yīng)條件溫和、成本低且無二次污染等優(yōu)勢(shì)，逐漸受到關(guān)注[3]。

本次研究污水站惡臭氣體有幾個(gè)顯著的特點(diǎn)：水蒸氣含量豐富;揮發(fā)性有機(jī)物氣體濃度較低;臭味氣體濃度相對(duì)較高，易讓人產(chǎn)生不愉快感;風(fēng)量相對(duì)較小等。

本次采用光降解催化氧化設(shè)備進(jìn)行污水處理站惡臭氣體處理。紫外光TiO2光催化氧化反應(yīng)工作原理是通過光催化氧化反應(yīng)凈化消除揮發(fā)性還原氣體。本次實(shí)驗(yàn)選擇紫外光TiO2光催化氧化反應(yīng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及儀器

本次光降解催化氧化設(shè)備安裝于污水處理站室內(nèi)，通過風(fēng)機(jī)將污水站氣體引入光降解催化氧化設(shè)備，紫外光催化（TiO2）降解工藝及原理如圖1、2所示，主要配件見表1所示。

1.2 檢測(cè)方法

實(shí)驗(yàn)前后，在污水站排風(fēng)管道出口預(yù)留采樣口進(jìn)行空氣檢測(cè)，檢測(cè)方法見表2。后因采樣法檢測(cè)下限較高，無法檢測(cè)到微量H2S、NH3濃度。為了進(jìn)一步監(jiān)測(cè)排放口H2S、NH3實(shí)際濃度，采用檢測(cè)精度更高、檢出下限更低的便攜式監(jiān)測(cè)儀器進(jìn)行了多次監(jiān)測(cè)，檢測(cè)設(shè)備見表3。部分文獻(xiàn)表明[4-5]，采用紫外光催化處理惡臭氣體會(huì)產(chǎn)生O3和CO等副產(chǎn)品，因此實(shí)驗(yàn)后本次在排風(fēng)管道出口預(yù)留采樣口對(duì)H2S、NH3、O3、CO等四種氣體濃度進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，檢測(cè)設(shè)備見表3。

2 結(jié)果與分析

2.1 結(jié)果

實(shí)驗(yàn)前，采用采樣檢測(cè)方法對(duì)排風(fēng)管道出口預(yù)留采樣口空氣進(jìn)行多次檢測(cè)，檢測(cè)期間風(fēng)量和結(jié)果分別見表4。實(shí)驗(yàn)后，采用采樣檢測(cè)方法對(duì)排風(fēng)管道出口預(yù)留采樣口空氣進(jìn)行多次檢測(cè)，均未檢出H2S、NH3;隨后采用便攜式監(jiān)測(cè)儀器在排風(fēng)管道出口預(yù)留采樣口進(jìn)行多次檢測(cè)，均未檢出H2S、NH3。同時(shí)，采用便攜式監(jiān)測(cè)儀器在排風(fēng)管道出口預(yù)留采樣口對(duì)O3和CO進(jìn)行多次檢測(cè)，監(jiān)測(cè)結(jié)果見表5。

2.2 分析

從表4和表5中可以看出，采用紫外光催化降解工藝后，惡臭氣體中H2S、NH3的凈化效果十分明顯，其中H2S從0.14～0.388 mg/m3降低到低于檢出下限，NH3從0.279～1.64 mg/m3降低到低于檢出下限，排風(fēng)管道出口預(yù)留采樣口處H2S、NH3遠(yuǎn)低于《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》[7]中規(guī)定的廠界標(biāo)準(zhǔn)中0.06 mg/m3和1.5 mg/m3的要求，且惡臭氣體擾民問題也隨之解決。

在實(shí)驗(yàn)后，采用便攜式儀器排風(fēng)管道出口預(yù)留采樣口多次采樣，檢測(cè)到O3濃度達(dá)到27～29 ppm，約53.1～57.1 mg/m3，這與周飛等[4-6]人的研究結(jié)果相一致;但在污水站周邊地區(qū)采用便攜式儀器均未檢到明顯的O3。周飛等人指出催化降解后將產(chǎn)生CO和O3等副產(chǎn)物難以控制，此次檢查中未檢測(cè)到CO。

實(shí)驗(yàn)中，O3副產(chǎn)物的產(chǎn)生表明在3500 m3/h風(fēng)量條件下，配置15根高能紫外燈管存在配置過量的問題，為降低副產(chǎn)物O3的濃度，現(xiàn)有工藝可以適當(dāng)?shù)臏p少燈管配置。由于本污水站的水量較小，水質(zhì)波動(dòng)較大，異味氣體濃度容易波動(dòng)，適當(dāng)?shù)倪^量配置是保證臭氣凈化效果的合理選擇。

雖然催化光降解工藝會(huì)產(chǎn)生O3這種副產(chǎn)物;有學(xué)者認(rèn)為[5]，產(chǎn)生的O3因具有強(qiáng)氧化性，能進(jìn)一步參與光催化過程并增強(qiáng)光催化效率，且O3非?；顫姡B(tài)下當(dāng)O3濃度大于1 ppm時(shí)衰減速度會(huì)隨著濃度的變高而加快[8]。因此，副產(chǎn)物O3將不會(huì)對(duì)周邊空氣環(huán)境造成明顯危害。

周飛等[4]人的研究還提到光催化體系不能解決空氣中的懸浮物及大的細(xì)微顆粒物問題。顆粒物有可能停留在燈管及TiO2催化網(wǎng)上影響催化降解效果，為避免該現(xiàn)象，在工藝實(shí)施時(shí)在凈化設(shè)備的進(jìn)口處安裝有格柵，防止管道中的灰塵、管道鐵銹等大顆粒的進(jìn)入凈化設(shè)備影響凈化效果。

3 結(jié)論

（1）經(jīng)過試驗(yàn)研究，紫外光二氧化鈦催化降解工藝，能夠有效降解小型污水站惡臭氣體，從根本上解決環(huán)境污染和擾民問題。

（2）惡臭氣體中有代表性的H2S從0.14～0.388 mg/m3降低到低于檢出下限，NH3從0.279～1.64 mg/m3降低到低于檢出下限。

（3）該工藝會(huì)產(chǎn)生O3副產(chǎn)物，但未檢測(cè)到CO。排風(fēng)管道出口預(yù)留采樣口O3濃度達(dá)到27～29 ppm，但該氣體經(jīng)過自然衰減和氣體擴(kuò)散之后在污水站周邊未明顯檢測(cè)到O3氣體。

（4）目前工藝運(yùn)行比較正常，在運(yùn)行中為降低O3的影響可以適當(dāng)減少高能紫外燈管數(shù)量來調(diào)節(jié)，但考慮到污水站污染物濃度波動(dòng)的原因，高能燈管數(shù)配置適當(dāng)過量是必要的選擇。

參考文獻(xiàn)

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收稿日期：2019-12-10

作者簡(jiǎn)介：張?bào)w強(qiáng)（1987-），男，碩士，工程師，研究方向?yàn)榄h(huán)境保護(hù)與環(huán)境影響評(píng)價(jià)。