高能離子除臭工藝及組合工藝的除臭效果

高岫子除臭工藝及組合工藝的除臭效果王助貧;唐群才;安洋;高遠(yuǎn);余小強(qiáng);盧思聰;張客農(nóng)【摘要】通過(guò)使用高能離子除臭設(shè)備對(duì)污水處理廠預(yù)處理段臭氣進(jìn)行收集除臭，并同時(shí)組合低溫等離子除臭工藝及光催化氧化除臭工藝,對(duì)其具體除臭效果進(jìn)行實(shí)際檢驗(yàn).結(jié)果表明，在單獨(dú)使用高能離子設(shè)備達(dá)到40%平均硫化氫(H2S)去除率條件下,通過(guò)組合工藝可以達(dá)到99%以上的硫化氫去除率.【期刊名稱】《節(jié)能與環(huán)?！贰灸?卷)，期】2019(000)004【總頁(yè)數(shù)】3頁(yè)(P47-49)【關(guān)鍵詞】高能離子;低溫等離子;光催化氧化;組合工藝滁臭【作者】王助貧;唐群才;安洋;高遠(yuǎn);余小強(qiáng);盧思聰;張客農(nóng)【作者單位】北控水務(wù)集團(tuán)有限公司;北京北華清創(chuàng)環(huán)境科技有限公司;北京北華清創(chuàng)環(huán)境科技有限公司;北京北華清創(chuàng)環(huán)境科技有限公司;北京北華清創(chuàng)環(huán)境科技有限公司;北京北華清創(chuàng)環(huán)境科技有限公司;北京北華清創(chuàng)環(huán)境科技有限公司【正文語(yǔ)種】中文1概述隨著污水處理廠提標(biāo)改造及污水廠氣態(tài)污染物排放指標(biāo)日趨嚴(yán)格，污水處理廠除臭治理變得更為重要。污水處理廠臭氣來(lái)源主要為從待處理污水中揮發(fā)的惡臭氣體，以及污泥濃縮、脫水及外運(yùn)過(guò)程中釋放的臭氣。針對(duì)臭氣去除，國(guó)內(nèi)常用的方法包括天然植物液噴淋法、生物過(guò)濾法、化學(xué)反應(yīng)法、活性炭吸附法等。而相比常規(guī)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(wěn)定良好、占地面積小、無(wú)二次污染、操作簡(jiǎn)單、低能耗等明顯優(yōu)勢(shì)。高能離子法主要依靠離子發(fā)生裝置產(chǎn)生的a粒子，與空氣中的氧分子反應(yīng)，形成正負(fù)氧離子，通過(guò)將富含氧離子的新風(fēng)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(guò)在電極間外加高壓高頻交變電流，產(chǎn)生電子、離子、自由基及分子碰撞反應(yīng)，在臭氣通過(guò)時(shí)，使其中的惡臭氣體分子斷鍵，達(dá)到除臭目的；光催化法則通過(guò)使用具有光催化功能的金屬氧化物材料，在光照條件下，產(chǎn)生類似光合作用的光催化反應(yīng)，形成活性很強(qiáng)的自由基和超氧離子等活性氧，破壞臭氣中有機(jī)物化學(xué)鍵，達(dá)到分解有機(jī)物、殺菌、除臭的目的。目前，幾種離子除臭法工藝單獨(dú)使用技術(shù)已日趨成熟，然而相關(guān)工藝組合的實(shí)際效果仍在研究中。其中，宋瑞霖認(rèn)為，利用離子除臭并輔以光催化技術(shù)將是未來(lái)發(fā)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(shù)的瓶頸，同時(shí)也使等低溫等離子技術(shù)進(jìn)一步得到了延伸和發(fā)展,具有廣闊的應(yīng)用前景。因此，本研究主要針對(duì)三種離子法除臭工藝組合后的除臭效果進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，其結(jié)果將為相關(guān)組合工藝今后在實(shí)際工程當(dāng)中的運(yùn)用提供參考依據(jù)。2研究?jī)?nèi)容本研究任務(wù)主要針對(duì)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(duì)臭氣中硫化氫的去除是否有提升效果，并對(duì)未來(lái)在實(shí)際工程中運(yùn)用相關(guān)組合工藝提供參考依據(jù)。具體步驟如下。測(cè)試高能離子發(fā)生器去除硫化氫效果，并通過(guò)調(diào)整氣體停留時(shí)間找到最佳運(yùn)行條件。測(cè)試高能離子發(fā)射器與光催化氧化或低溫等離子發(fā)生器共同作用時(shí)硫化氫去除效果。測(cè)試高能離子發(fā)射器與光催化氧化及低溫等離子發(fā)生器共同作用時(shí)硫化氫去除效果。3實(shí)驗(yàn)方案本次實(shí)驗(yàn)通過(guò)在實(shí)際運(yùn)行水廠中建立實(shí)驗(yàn)設(shè)備，對(duì)各工藝組合效果進(jìn)行測(cè)試。實(shí)驗(yàn)設(shè)備主要包括氣體收集系統(tǒng)、空氣過(guò)濾器、離子發(fā)生裝置、紫外照射裝置、抽風(fēng)機(jī)、控制裝置、排放裝置等組成。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案見(jiàn)圖1。本實(shí)驗(yàn)以硫化氫濃度為主要觀測(cè)值，并根據(jù)進(jìn)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(shí)驗(yàn)使用常見(jiàn)的在線檢測(cè)儀表，并輔以便攜式檢測(cè)儀表進(jìn)行數(shù)據(jù)確認(rèn)，提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率。同時(shí)，使用便攜式負(fù)離子檢測(cè)儀對(duì)高能離子設(shè)備產(chǎn)生離子量進(jìn)行檢測(cè)，作為高能離子設(shè)備運(yùn)行參數(shù)。圖1實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)示意圖實(shí)驗(yàn)選用常見(jiàn)的高能離子、低溫等離子及光催化氧化設(shè)備，通過(guò)前期計(jì)算得出氣體停留時(shí)間1s及4s時(shí)所需廊道長(zhǎng)度，并通過(guò)調(diào)整廊道出風(fēng)口控制臭氣停留時(shí)間。實(shí)驗(yàn)設(shè)備及條件如下。3.1實(shí)驗(yàn)設(shè)備高能離子、低溫等離子及光催化氧化設(shè)備均由相關(guān)設(shè)備廠家提供，可保證1000m3/h臭氣處理量。硫化氫檢測(cè)儀表采用在線檢測(cè)儀表，檢測(cè)范圍為進(jìn)氣0~200ppm，出氣0~100ppm，精度等級(jí)為2%。高能離子設(shè)備產(chǎn)生離子量：由于現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)條件限制，無(wú)法檢測(cè)單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生離子量，因此以通過(guò)離子檢測(cè)儀檢測(cè)離子濃度方式代替。經(jīng)檢測(cè)，單根離子管可產(chǎn)生30萬(wàn)ions/cm3離子濃度（測(cè)距為距離離子管5cm），實(shí)驗(yàn)中使用5根離子管。3.2實(shí)驗(yàn)條件經(jīng)檢測(cè)，由水廠預(yù)處理段收集的進(jìn)氣硫化氫平均濃度為15~20ppm。臭氣風(fēng)量及新風(fēng)風(fēng)量通過(guò)風(fēng)閥均控制在300m3/h左右。為確保實(shí)驗(yàn)效果，避免因設(shè)備啟停對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)造成影響，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)收集均在系統(tǒng)開(kāi)啟5min后，且硫化氫進(jìn)氣讀數(shù)穩(wěn)定情況下進(jìn)行。數(shù)據(jù)收集方法為每30s讀取進(jìn)出氣硫化氫濃度，收集5min共10組數(shù)據(jù)，通過(guò)計(jì)算進(jìn)氣、出氣硫化氫濃度差值得出去除率，并以其平均值作為最終比較數(shù)據(jù)。4實(shí)驗(yàn)結(jié)果4.1高能離子工藝去除硫化氫效果本階段實(shí)驗(yàn)僅開(kāi)啟高能離子設(shè)備，在控制臭氣氣量：新風(fēng)氣量為1:1條件下進(jìn)行，并在系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行后讀取硫化氫濃度數(shù)據(jù)。在收集并整理氣體停留時(shí)間1s及4s條件下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)后，結(jié)果如表1。表1高能離子工藝在不同臭氣停留時(shí)間下的硫化氫去除率對(duì)比實(shí)驗(yàn)條件硫化氫去除率（最高）硫化氫去除率（平均）氣體停留時(shí)間1s58.92%29.60%氣體停留時(shí)間4s61.50%46.19%由結(jié)果可知，在系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，增加臭氣停留時(shí)間后，由于反應(yīng)時(shí)間增加，故平均硫化氫去除率有所提高。相對(duì)于1s臭氣停留時(shí)間，4s停留時(shí)間可以帶來(lái)更高的硫化氫去除率，在后續(xù)階段實(shí)驗(yàn)中作為最佳運(yùn)行參數(shù)使用。但因?yàn)殡x子發(fā)生總量不足、硫化氫進(jìn)氣濃度不穩(wěn)定等原因，實(shí)際硫化氫去除效果并不理想，在實(shí)際運(yùn)用中如單獨(dú)使用高能離子除臭工藝，可考慮使用能夠產(chǎn)生更大離子濃度的高能離子設(shè)備，或通過(guò)提高新風(fēng)風(fēng)量，增加氣體停留時(shí)間等方法提高除臭效果。4.2高能離子與其他工藝單獨(dú)組合去除硫化氫效果目前市場(chǎng)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(shí)驗(yàn)對(duì)相關(guān)工藝組合實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行測(cè)試，了解其除臭效果。實(shí)驗(yàn)采用與高能離子實(shí)驗(yàn)相同運(yùn)行條件，在開(kāi)啟高能離子設(shè)備同時(shí)，開(kāi)啟光催化氧化或低溫等離子設(shè)備，并在系統(tǒng)穩(wěn)定后讀取硫化氫濃度數(shù)據(jù)，進(jìn)行對(duì)比后結(jié)果如表2。表2組合工藝在不同氣體停留時(shí)間下硫化氫去除率對(duì)比組合工藝名稱實(shí)驗(yàn)條件硫化氫去除率（最高）硫化氫去除率（平均）氣體停留時(shí)間1s69.42%54.80%高能離子+低溫等離子工藝氣體停留時(shí)間4s66.79%56.95%氣體停留時(shí)間1s72.22%64.64%高能離子+光催化氧化工藝氣體停留時(shí)間4s77.11%71.34%從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，對(duì)比單獨(dú)使用高能離子工藝，在相同實(shí)驗(yàn)條件下，組合工藝較單獨(dú)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(shí)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最大。然而從結(jié)果來(lái)看，使用單項(xiàng)組合工藝時(shí)，排氣口檢測(cè)硫化氫濃度依然在3~5ppm之間。因此，在實(shí)際項(xiàng)目中，如需進(jìn)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(shí)間等方式。4.3三種工藝組合去除硫化氫效果前期研究認(rèn)為光催化氧化與低溫等離子工藝組合可以解決在單獨(dú)使用相關(guān)工藝時(shí)可能產(chǎn)生的問(wèn)題，提高處理效率。本階段研究對(duì)三種工藝組合實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行測(cè)試，驗(yàn)證前期推論。實(shí)驗(yàn)在相同條件下，同時(shí)開(kāi)啟光催化氧化設(shè)備、低溫等離子設(shè)備及高能離子設(shè)備，并在系統(tǒng)穩(wěn)定后讀取硫化氫濃度數(shù)據(jù)，進(jìn)行對(duì)比后結(jié)果如表3。表3高能離子+低溫等離子+光催化氧化組合工藝硫化氫去除率對(duì)比實(shí)驗(yàn)條件硫化氫去除率（最高）硫化氫去除率（平均）氣體停留時(shí)間1s大于99%94.24%氣體停留時(shí)間4s大于99%大于99%從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，三種工藝組合已充分滿足在實(shí)驗(yàn)條件下的硫化氫去除要求，在氣體停留時(shí)間4s時(shí)達(dá)到平均去除率99%以上。對(duì)比單獨(dú)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(dú)組合，三種工藝組合對(duì)硫化氫去除率有著顯著的提升。5結(jié)論（1）在其它反應(yīng)條件，如進(jìn)氣濃度、風(fēng)量比例、離子發(fā)生量等條件一定的前提下，調(diào)整臭氣停留時(shí)間以延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間的做法，可提高硫化氫去除率。然而考慮到實(shí)際項(xiàng)目中成本及系統(tǒng)占地面積的限制，氣體停留時(shí)間不能無(wú)限增大。在本實(shí)驗(yàn)中采用4s停留時(shí)間，通過(guò)三種工藝組合已可達(dá)到99%以上硫化氫去除。（2） 在相同實(shí)驗(yàn)條件下，使用單項(xiàng)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(dú)使用高能離子工藝，但由于氣體反應(yīng)時(shí)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(yōu)于高能/低溫組合效果。（3） 在同時(shí)使用高能離子、低溫等離子及光催化氧化三種設(shè)備時(shí)，硫化氫去除效果得到了較大提升，并在本實(shí)驗(yàn)條件下達(dá)到了99%以上去除率，遠(yuǎn)優(yōu)于高能離子與低溫等離子或光催化氧化工藝單獨(dú)組合時(shí)的處理效果，驗(yàn)證了三種工藝共同使用時(shí)具有較強(qiáng)的相互促進(jìn)作用，然而其促進(jìn)原理尚未明確，未來(lái)需要開(kāi)展進(jìn)一步研究（圖2）。本次實(shí)驗(yàn)在實(shí)際運(yùn)行的水廠中進(jìn)行，相關(guān)數(shù)據(jù)具有一定參考性，可以在未來(lái)實(shí)際工程中，在進(jìn)氣條件相近的條件下使用相關(guān)工藝組合時(shí)用以借鑒，同時(shí)，也為未來(lái)進(jìn)一步開(kāi)展高能離子組合除臭工藝研究指明了方向。圖2不同停留時(shí)間下幾種工藝組合方式硫化氫去除率對(duì)比參考文獻(xiàn)【相關(guān)文獻(xiàn)】唐霞，肖先念，龐博，等.城鎮(zhèn)污水廠除臭技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展前景概述[J].環(huán)境科技，2014，27（2） 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