光量子分解技术在污水处理站臭气污染治理中的应用吕平

NORTHERNENVIRONMENT117光量子分解技术在污水处理站臭气污染治理中的应用吕平1，周彦宏1，窦艳铭2，王彦隽2(1．包头市环境科学研究院，内蒙古014010;2．内蒙古科技大学能源与环境学院，包头014010)摘要:本文通过蒙牛乳业包头有限责任公司污水处理站臭气治理工程的实践，分析污水处理站臭气污染的成因、除臭工艺的原理，完善了除臭工艺设计和参数，从经济性和运行可靠性方面总结了光量子分解臭气装置在实际应用方面的优劣。关键词:污水;臭气;治理;光量子中图分类号:X703．1文献标识码:A文章编号:1007－0370(2011)03－0117－03TechnologyApplicationofLightQuantumDecompositiononOdorTreatmentinSewageTreatmentStationLvPing1，ZhouYanhong1，DouYanming2，WangYanjun2(1.BaotouMunicipalResearchAcademyofEnvironmentalSciences，InnerMongolia0140102.InstituteofEnergyandEnvironmentofInnerMongoliaTechnologyUniversity，BaoTou014010)Abstract:ThroughthepracticeofodortreatmentprojectinsewagetreatmentstationofMengniuDairyGroupBaotouCo．，Ltd，thearti-clehasanalyzedthecausesofodorouspollutionandtheprocesstheoryofdeodorizationinsewagetreatmentstation，improveddesignandpa-rametersofdeodorization，andsummarizedtheadvantagesanddisadvantagesinpracticeofodordecompositiondevicebylightquantumfromeconomyandoperationalreliability．Keywords:sewage;odor;treatment;lightquantum发达国家在臭气污染，特别是对污水处理厂臭气污染的研究和治理等方面起步较早，经验较丰富，其中以美国、德国和日本的成果最为显著。我国对臭气污染的研究起步比较晚，于1993年制定了恶臭污染物排放标准，共对臭气浓度及硫化氢、氨、三甲胺、甲硫酸、甲硫醚、二甲二硫、二硫化碳、苯乙烯等8种单一恶臭物质的厂界标准及排放标准进行了规定，但目前尚未引起人们的足够重视。现行的恶臭处理法从脱除的原理上大致可以概括成物理法、化学法和生物处理三种类型。1蒙牛乳业包头有限责任公司废水处理站现状蒙牛乳业包头有限责任公司位于内蒙古包头市青山区建设路西段，公司东墙外为包头市财政局办公楼，北墙外为包头市热力公司青东热源厂，南临建设路、西靠民主路。该公司污水处理站与财政局办公楼仅一墙之隔，建筑距离约15米。现蒙牛乳业包头有限责任公司年废水产生量约72万吨，污水处理站设计日处理能力为3000吨，考虑到生产废水中有机物浓度较高，所以设计采用厌氧+好氧+沉淀处理工艺。该公司废水处理站设计进水COD浓度为3000mg/L，废水处理站现有主要构筑物包括:厌氧消化池2座，曝气氧化池3座，沉淀池1座，泵房、风机房各一座。同时，配套建有沼气收集、放空燃烧系统。2臭气的成分与污染成因该公司废水处理工艺设计较为合理，运行也较正常，但处理过程时有臭气产生，主要因为细菌将有机废水中的硫酸盐等分解生成H2S、氨等恶臭气体，通过不同的渠道溢散到空气环境中，从而引发恶臭污染，通过现场查找，臭气产生原因主要包括以下几个方面。2．1沼气收集放空燃烧系统不能按原设计要求稳定运行工艺设计进水COD浓度为3000mg/L，但实际中只有1000mg/L左右，有机物含量远低于设计量，沼气产生量也相应降低，沼气放空燃烧系统不能按原设计要求稳定运行，导致部分H2S、氨等恶臭气体溢散量相对增大，加剧了恶臭对环境的影响。2．2厌氧工序管理疏忽按照工艺设计，厌氧工序采用全密闭系统，只留有观察孔用于日常观察，平时封闭，由于管理上的疏忽，观察孔的密闭盖丢失，且没有及时进行维修，臭气从观察孔溢散，引发恶臭污染。2．3接触氧化系统散发恶臭经过厌氧工艺处理的生产废水，通过管道由分水渠均匀分配到接触氧化池，伴随厌氧系统出水部分H2S、氨等恶臭气体被释放到空气中，导致恶臭污染。在污水处理过程中，产生的气味物质主要是由碳、氮和硫及磷等元素组成的;废水处理过程中产生的臭气主要成份是硫化氢;而从臭味的强度来看甲硫醇最大，其次是硫化氢(其臭光量子分解技术在污水处理站臭气污染治理中的应用吕平周彦宏窦艳铭118NORTHERNENVIRONMENT气强度达到了强臭的程度)，因此除臭是所有污水处理厂共同面临的问题。如何有效的去除臭气需要对污水厂各处理构筑物臭气的散发情况进行调查与分析，然后再选择合适工艺。表1污水处理中的臭气源位置位置臭气源臭气强度集水池强厌氧池厌氧产生的气体强曝气池布水口水中溶解的气体挥发中在污水处理系统中硫化氢是最主要的臭气组成成分，在污水处理过程中当pH值较高时还会有大量的氨气产生。对于大部分污水厂来说一般PH值趋于中性，因此很少有氨气散发。污水处理厂中硫化氢主要来源于两个方面:源水中硫酸盐的转化和含硫有机物的脱硫。在污水处理厂中硫化氢一般在厌氧或缺氧的条件下产生，污水中的SO2－4在厌氧条件下被硫酸还原菌还原为H2S。在pH值大于7时硫化氢主要以H2S、HS－、S－2形态溶解于水中。并随着水的流动散发出来。3工艺原理与工艺流程通过对不同臭气治理技术的对比和分析，结合内蒙古包头地区的气候特点，考虑到业主的承受能力和治理后的要达到的效果，我们拟采用光量子分解技术处理该废水处理系统的臭气，该技术是通过特制的激发光源产生不同能量的光量子，利用恶臭物质对该光量子的强烈吸收，在大量携能光量子的轰击下使恶臭物质分子解离和激发。利用光量子分解空气中的氧分子产生游离氧，即活性氧，因游离氧所携正负电子不平衡所以需与氧分子结合，进而产生臭氧。臭氧在该光量子的作用下可产生大量的新生态氢、活性氧和羟基氧等活性基团，一部分恶臭物质也能与活性基团反应，最终转化为CO2和H2O等无害物质，从而达到彻底去除恶臭气体的目的。因其激发光源产生的光量子的平均能量在1eV～7eV，适当控制反应条件可以实现一般情况下难以实现或使速度很慢的化学反应变得十分快速，大大提高了反应器的作用效率。由收集系统将恶臭气体输入光量子净化装置，在此利用特制激发光源产生的光量子诱发一系列反映后，将恶臭物质分解转化为CO2、H2O等无害成分。处理工艺流程如下:图1臭气处理工艺流程图4主要设计参数4．1光分解设备进口处的工艺参数废气量:最大10000m3/h臭味气体主要的成份:硫化氢氨4．2处理设备排放出口的参数表2恶臭气体排放标准序号控制项目一级标准1硫化氢(mg/m3)0．032氨(mg/m3)14．3臭源密封系统对任何一个高效的恶臭控制和处理系统而言，臭源密封系统都是一个极为重要的关键要素。因为这一系统从源头处决定了恶臭控制和处理系统的处理规模，也决定了系统的投资规模。对厌氧水池和曝气水池污水处理臭源采用如下密闭设计:厌氧水池:拆除厌氧水池上部现有的密封罩，新的密封材料采用阳光板，阳光板板厚度约为5毫米，阳光板具有防腐的作用，施工方便，新型的阳光板还具有防紫外线的功能，大大延长了使用的寿命，水池表面积约400平方米，阳光板盖为弧型，最大高度为1米，内部有钢结构支撑，在盖板侧面开进气孔多个，补风口采用百叶窗形式，可以根据室内的压力情况，自动补充风压风量。曝气水池:曝气水池上部采用阳光板进行加盖密封，阳光板厚度约为3mm，阳光板具有防腐的作用，施工方便，新型的阳光板还具有防紫外线的功能，大大延长了使用的寿命，水池表面积约520m2，阳光板为弧型，最大高度为1m，内部设计有钢结构，在盖板侧面开进气孔多个，补风口采用百叶窗形式，可以根据室内的压力情况，自动补充风量。该设计投资少，效果好。4．4臭气体收集及输送系统与臭源密封系统一样，作为臭气控制和处理系统的一个重要组成部分，臭气收集及输送系统设计也是一个极为重要的关键要素。臭气收集及输送系统设计得合理与否很大程度上影响着整个臭气控制和处理系统的处理效果。经过计算，换气量为10000m3/h可以满足系统要求。污水处理臭源的收集系统设计如下:(1)收集风管的选择:本污水处理站的臭气集风管采用沼气专用PE圆型管，按照收集的气量和压力在PE圆型风管上开孔。管道尺寸约为110mm圆管，壁厚为3mmPE材质。(2)风机的选择:系统设计需要防腐防爆引风机，风机外壳的底部应该有必要的放水设计，因为潮湿的气体可能在被输送的过程中冷凝，在这里形成冷凝水，造成风机叶轮的损坏。(3)输送管道:输送管道采用PE圆形管道，臭气经过引风机的作用，经过PE圆形管道进入臭气处理设备。管道的直径为160mm，壁厚为3mm。5治理效果经该技术处理后，蒙牛乳业包头有限责任公司废水处理站周围不再闻到臭气味道，当地环保部门采用崂应2050型空气/智能采样器采样分析结果显示，处理设备排放口排出的废气硫北方环境第23卷第3期2011年3月NORTHERNENVIRONMENT119化氢及氨的浓度均达到了一级标准，见表3。表3验收监测数据污染因子监测点位频次监测时间时分－时分排放口监测数据(mg/m3)排放一级标准(mg/m3)硫化氢1#109:30－10:000．008211:00－11:300．004315:00－15:300．003416:30－17:000．0032#109:30－10:000．003211:00－11:300．005315:00－15:300．005416:30－17:000．0033#109:30－10:000．005211:00－11:300．004315:00－15:300．003416:30－17:000．0034#109:30－10:000．005211:00－11:300．004315:00－15:300．003416:30－17:000．002监测结果最大值0．0080．03氨1#109:30－10:000．049211:00－11:300．213315:00－15:300．107416:30－17:000．03L2#109:30－10:000．072211:00－11:300．053〗315:00－15:300．119416:30－17:000．1133#109:30－10:000．118211:00－11:300．188315:00－15:300．052416:30－17:000．03L4#109:30－10:000．03L211:00－11:300．131315:00－15:300．039416:30－17:000．073监测结果最大值0．2131．0光量子除臭装置的优点:(1)结构简单，占地面积小，也可直接建于污染源的上方，不另外占用地方;(2)反应速度快，停留时间极短(仅为几秒)，处理效果好，控制反应条件少，恶臭物质可完全被分解掉;(3)启动、停止十分快捷，即开即用，不受气温影响，没有生物法复杂的生物驯化和培养过程，操作极为简单，无需派专职人员看守;(4)反应过程只需用电，不用投加其他辅助药剂和填料，因此节省药剂和填料的采购、运输、储存、管理等一系列繁琐的事务，可大大节省人力和运行费用;(5)适宜在北方寒冷地区使用。参考文献［1］孙彤，徐彪．除臭方法及展望［J］．辽宁工学院学报，2003，23(6):44－46．［2］任向辉，安德荣，张勤福．国内外除臭剂的最新研究进展［J］．环境污染与防治2008，7(7)．［3］李立清，杨健康，陈昭宜．恶臭污染及其治理技术［J