随着百富策略白菜网提标改造及污水厂气态污染物排放指标日趋严格, 百富策略白菜网除臭治理变得更为重要。百富策略白菜网臭气来源主要为从待处理污水中挥发的恶臭气体, 以及污泥浓缩、脱水及外运过程中释放的臭气。针对臭气去除, 国内常用的方法包括天然植物液喷淋法、生物过滤法、化学反应法、活性炭吸附法等。而相比常规除臭方法, 近些年逐渐流行的以离子除臭法为原理的工艺, 如高能离子法、低温等离子法、光催化氧化法等具有除臭效果稳定良好、占地面积小、无二次污染、操作简单、低能耗等明显优势。

高能离子法主要依靠离子发生装置产生的α粒子, 与空气中的氧分子反应, 形成正负氧离子, 通过将富含氧离子的新风与臭气混合, 氧化分解含氨和含硫分子等恶臭污染因子;低温等离子除臭通过在电极间外加高压高频交变电流, 产生电子、离子、自由基及分子碰撞反应, 在臭气通过时, 使其中的恶臭气体分子断键, 达到除臭目的;光催化法则通过使用具有光催化功能的金属氧化物材料, 在光照条件下, 产生类似光合作用的光催化反应, 形成活性很强的自由基和超氧离子等活性氧, 破坏臭气中有机物化学键, 达到分解有机物、杀菌、除臭的目的。

目前, 几种离子除臭法工艺单独使用技术已日趋成熟, 然而相关工艺组合的实际效果仍在研究中。其中, 宋瑞霖认为, 利用离子除臭并辅以光催化技术将是未来发展的主要方向之一。此外, 研究表明, 低温等离子法与光催化集成使用解决了光催化技术的瓶颈, 同时也使等低温等离子技术进一步得到了延伸和发展, 具有广阔的百富策略白菜网前景。因此, 本研究主要针对三种离子法除臭工艺组合后的除臭效果进行实验, 其结果将为相关组合工艺今后在实际工程当中的运用提供参考依据。

本研究任务主要针对在高能离子除臭工艺中组合光催化氧化及低温等离子工艺, 确定几种工艺组合对臭气中硫化氢的去除是否有提升效果, 并对未来在实际工程中运用相关组合工艺提供参考依据。具体步骤如下。

(1) 测试高能离子发生器去除硫化氢效果, 并通过调整气体停留时间找到最佳运行条件。

(2) 测试高能离子发射器与光催化氧化或低温等离子发生器共同作用时硫化氢去除效果。

(3) 测试高能离子发射器与光催化氧化及低温等离子发生器共同作用时硫化氢去除效果。

本次实验通过在实际运行水厂中建立实验设备, 对各工艺组合效果进行测试。实验设备主要包括气体收集系统、空气过滤器、离子发生装置、紫外照射装置、抽风机、控制装置、排放装置等组成。实验系统设计方案见图1。

本实验以硫化氢浓度为主要观测值, 并根据进气及出气口硫化氢浓度变化得出硫化氢去除率, 用以模拟恶臭因子去除效率。实验使用常见的在线检测仪表, 并辅以便携式检测仪表进行数据确认, 提高数据准确率。同时, 使用便携式负离子检测仪对高能离子设备产生离子量进行检测, 作为高能离子设备运行参数。

实验选用常见的高能离子、低温等离子及光催化氧化设备, 通过前期计算得出气体停留时间1s及4s时所需廊道长度, 并通过调整廊道出风口控制臭气停留时间。实验设备及条件如下。

(1) 高能离子、低温等离子及光催化氧化设备均由相关设备厂家提供, 可保证1000m3/h臭气处理量。

(2) 硫化氢检测仪表采用在线检测仪表, 检测范围为进气0～200ppm, 出气0～100ppm, 精度等级为2%。

(3) 高能离子设备产生离子量:由于现场检测条件限制, 无法检测单位时间内产生离子量, 因此以通过离子检测仪检测离子浓度方式代替。经检测, 单根离子管可产生30万ions/cm3离子浓度 (测距为距离离子管5cm) , 实验中使用5根离子管。

经检测, 由水厂预处理段收集的进气硫化氢平均浓度为15～20ppm。臭气风量及新风风量通过风阀均控制在300m3/h左右。为确保实验效果, 避免因设备启停对检测数据造成影响, 实验数据收集均在系统开启5min后, 且硫化氢进气读数稳定情况下进行。数据收集方法为每30s读取进出气硫化氢浓度, 收集5min共10组数据, 通过计算进气、出气硫化氢浓度差值得出去除率, 并以其平均值作为最终比较数据。

本阶段实验仅开启高能离子设备, 在控制臭气气量:新风气量为1:1条件下进行, 并在系统稳定运行后读取硫化氢浓度数据。在收集并整理气体停留时间1s及4s条件下的实验数据后, 结果如表1。

由结果可知, 在系统稳定运行的前提下, 增加臭气停留时间后, 由于反应时间增加, 故平均硫化氢去除率有所提高。相对于1s臭气停留时间, 4s停留时间可以带来更高的硫化氢去除率, 在后续阶段实验中作为最佳运行参数使用。但因为离子发生总量不足、硫化氢进气浓度不稳定等原因, 实际硫化氢去除效果并不理想, 在实际运用中如单独使用高能离子除臭工艺, 可考虑使用能够产生更大离子浓度的高能离子设备, 或通过提高新风风量, 增加气体停留时间等方法提高除臭效果。

目前市场上已有部分厂家采取高能离子法组合光催化氧化或低温等离子法除臭, 本阶段实验对相关工艺组合实际运行情况进行测试, 了解其除臭效果。实验采用与高能离子实验相同运行条件, 在开启高能离子设备同时, 开启光催化氧化或低温等离子设备, 并在系统稳定后读取硫化氢浓度数据, 进行对比后结果如表2。

从实验结果来看, 对比单独使用高能离子工艺, 在相同实验条件下, 组合工艺较单独使用高能离子法均能有效提升硫化氢去除率, 其中以4s气体停留时间条件下高能离子+光催化氧化工艺组合提升硫化氢去除率最大。然而从结果来看, 使用单项组合工艺时, 排气口检测硫化氢浓度依然在3～5ppm之间。因此, 在实际项目中, 如需进一步提高臭气去除效果, 可考虑提高离子浓度, 增加气体停留时间等方式。

前期研究认为光催化氧化与低温等离子工艺组合可以解决在单独使用相关工艺时可能产生的问题, 提高处理效率。本阶段研究对三种工艺组合实际运行情况进行测试, 验证前期推论。实验在相同条件下, 同时开启光催化氧化设备、低温等离子设备及高能离子设备, 并在系统稳定后读取硫化氢浓度数据, 进行对比后结果如表3。

从实验结果来看, 三种工艺组合已充分满足在实验条件下的硫化氢去除要求, 在气体停留时间4s时达到平均去除率99%以上。对比单独使用高能离子工艺, 以及与低温等离子或光催化氧化工艺单独组合, 三种工艺组合对硫化氢去除率有着显著的提升。

(1) 在其它反应条件, 如进气浓度、风量比例、离子发生量等条件一定的前提下, 调整臭气停留时间以延长反应时间的做法, 可提高硫化氢去除率。然而考虑到实际项目中成本及系统占地面积的限制, 气体停留时间不能无限增大。在本实验中采用4s停留时间, 通过三种工艺组合已可达到99%以上硫化氢去除。

(2) 在相同实验条件下, 使用单项组合工艺 (与光催或低温等离子组合) 得到的硫化氢去除率明显好于单独使用高能离子工艺, 但由于气体反应时间等限制, 其硫化氢去除率仍有提升空间。其中, 使用高能/光催组合效果要优于高能/低温组合效果。

(3) 在同时使用高能离子、低温等离子及光催化氧化三种设备时, 硫化氢去除效果得到了较大提升, 并在本实验条件下达到了99%以上去除率, 远优于高能离子与低温等离子或光催化氧化工艺单独组合时的处理效果, 验证了三种工艺共同使用时具有较强的相互促进作用, 然而其促进原理尚未明确, 未来需要开展进一步研究 (图2) 。

本次实验在实际运行的水厂中进行, 相关数据具有一定参考性, 可以在未来实际工程中, 在进气条件相近的条件下使用相关工艺组合时用以借鉴, 同时, 也为未来进一步开展高能离子组合除臭工艺研究指明了方向。