污水处理厂植物液除臭技术工程实验研究

彭明江，邱 诚

(成都工业学院 建筑与环境工程系，成都 611730)

污水处理厂植物液除臭技术工程实验研究

彭明江，邱 诚

(成都工业学院 建筑与环境工程系，成都 611730)

为了研究植物液除臭技术在工程实践中对臭气污染物的处理效果及其影响因素，优化工艺运行，在城市污水处理厂进行了植物液除臭技术工程实验研究。采用收集喷淋净化+喷雾脱臭的技术方案。通过调节换风量和净化塔液气比,考察和分析工艺条件对收集喷淋净化系中主要臭气污染物去除效果的影响，并对植物液喷雾脱臭系统运行效果进行了考察，提出了优化的工艺运行参数。研究表明：植物液除臭系统运行稳定、良好。

植物液除臭技术；污水处理厂；工程实验研究

随着城市的发展，城市污水处理厂的臭气治理得到更多重视和关注[1]。本工程实验对城市污水处理厂粗格栅、污水提升泵房、细格栅及曝气沉砂池等主要臭气散发区域，根据各臭源分布情况，采用集中收集喷淋净化+敞开区域喷雾植物液脱臭的技术方案控制各区域异味，即在各加盖密闭后的封闭空间集中收集臭气进入喷淋净化塔中进行植物液喷淋除臭处理，对敞开性臭气无组织排放区域，采用植物液直接喷雾除臭。该技术方案在固废臭气治理等领域也得到使用[2]，但此前的相关论述主要为对技术方案特点的综述和对处理效果的粗略介绍，本实验研究在成都双流某城市污水处理厂进行，侧重于从植物液喷淋塔系统的运行调试和工艺参数优化角度进行研究，通过调节换风量和液气比，详细考察分析该系统的工艺参数变化对硫化氢和氨等主要臭气污染物去除效果的影响，并在此基础上提出优化的工艺运行参数。

1 植物液除臭工程概况

1.1 设计臭味气体处理标准

该污水厂臭味气体处理工程执行GB18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》之厂界废气二级标准，并参照GB14554—1993《恶臭污染物排放标准》，其设计排气限值见表1。

表1 设计排气限值

注：1.厂界排放浓度限值参照《城镇污水处理厂污染物排放标准》； 2.有组织排放速率限值(排气筒高度15 m)参照《恶臭污染物排放标准》。

1.2 植物液除臭工程介绍

1)植物液集中收集喷淋净化系统：臭气喷淋净化塔拟用立式塔，由2座串连的玻璃钢净化塔构成，经收集后的臭气导入二级串连式净化塔内，净化塔配以不同型号与配方的循环净化植物液，能安全有效地去除以硫化氢、硫醇类、氨、含氮类有机物为主的异味。前端净化塔循环净化植物液主要净化含氮类废气；后端净化塔循环净化植物液主要净化含硫类废气。在植物液净化塔上部设置植物液雾化层，喷雾植物液，可去除低阈值的臭气分子。两座塔的有机结合另加植物液喷雾层可以去除不同浓度水平的臭气，以确保稳定、高效地去除异味,使处理后的废气达标排放。除臭工程系统见图1。

图1 除臭工程系统

2)植物液喷雾系统：安装一套除臭控制柜，控制立式植物液净化塔、粗格栅及污水提升泵房、细格栅及曝气沉砂池区域内安装的9个雾化喷嘴定时间歇喷雾。第一路控制2号立式植物液净化塔区域内安装的3个雾化喷嘴；第二路控制粗格栅及污水提升泵房、细格栅及曝气沉砂池区域内安装的6个雾化喷嘴，其中每台格栅机各1个，2台细格栅机和2台粗格栅机共安装4个，每个栅渣箱各1个，2个栅渣箱共安装2个。

除臭工程系统配套设备为：立式植物液净化塔(玻璃钢)，处理风量为5 000 m3/h，规格为φ1 000 mm×3 600 mm；玻璃钢离心风机，风量3 000～6 000 m3/h，数量2台；立式液下循环泵，流量50 m3/h，扬程12.5 m，数量4台；雾化控制系统1套，手动/自动，自动设定程序间歇运行。

1.3 H2S和NH3检测方法

采用H2S和NH3为检测指标对植物液除臭工程的运行效果进行研究。H2S采用检知管法测定，NH3采用纳氏试剂分光光度法测定。

2 植物液集中收集处理系统效果分析

2.1 工程调试方法

除臭工程采用的植物除味液是天然植物提取液，经过先进的微乳化，使它可以与水相溶成透明的水溶液，具有无毒性、无爆炸性、无燃烧性、无刺激性等特点[3]。

粗格栅及污水提升泵房密闭空间臭气容积约230 m3，细格栅及曝气沉砂池密闭空间臭气容积约465 m3，通过控制阀门开度调节换风量大小，按每小时臭气密闭空间换风5、6、7次调试运行，则送至除臭工程处理的风量分别为3 475、4 170、4 865 m3/h，稳定运行7 d，考察分析处理效果。在稳定换风量的情况下，再通过调节植物液投加量，改变液气比，以液气比作为控制对象，使其分别处于1∶100，1∶200，1∶300不同水平，在各液气比水平分别稳定运行7 d，考察分析处理效果。

2.2 植物液除臭机理分析

利用天然植物提取液消除臭味是一种广泛使用的、安全有效的除臭技术方法。植物提取液多含有多个共轭双键体系，具有较强的提供电子对的能力，植物液与臭味气体分子的反应主要有以下几类：

1)酸碱反应。如植物提取液中含有生物碱，它可以与硫化氢、氨、有机氨、尸氨等臭气分子反应。与一般酸碱反应不同的是，一般的碱有毒、不可食用、不能生物降解。而植物液能被生物降解，并且无毒。

2)催化氧化反应。如硫化氢在一般情况下，不能与空气中的氧进行氧化反应，但在植物提取液中有效成分的催化作用下，可与空气中的氧发生反应。

3)路易斯酸碱反应。苯硫醚与植物除味液的反应就属于这一类，苯硫醚是一个路易斯酸，而植物液中的含氮化合物属路易斯碱，两者可以反应。

4)吸附与溶解。植物液中的一些糖类物质可吸附并溶解臭气中的异味分子。

通过上述综合的物化过程，植物液可以达到较好的除臭效果，不会带来二次污染，使用非常安全。

2.3 换风量对去除硫化氢、氨的影响分析

换风量直接影响到进入植物液除臭设备的臭味污染物浓度，通过改变换风量，可以考察不同风量和进气浓度对植物液集中收集喷淋净化系统处理效果的影响。稳定液气比为1∶200条件下，考察不同换风量下硫化氢、氨氮的去除效果(见图2、图3)。

从图2和图3可以看出，当换气量为5次/h，处理风量为3 475 m3/h，硫化氢平均去除率为69%，氨的平均去除率为78.2%；当换气量为6次/h，处理风量为4 170 m3/h，硫化氢平均去除率为65.1%，氨的平均去除率为74.6%；当换气量为7次/h，处理风量为4 865 m3/h，硫化氢平均去除率为61.6%，氨的平均去除率为72.4%。可见，随着换气量增加，处理风量增加，处理效率呈现下降趋势，分析认为其主要原因是被处理的废气污染物浓度降低，废气在净化塔内停留时间变短，与植物液接触反应时间变短。

图2 各换风量水平氨去除率

图3 各换风量水平硫化氢去除率

研究还表明，当每小时换气量为5、6、7，烟筒出口处硫化氢平均浓度分别为0.253、0.215、0.195 mg/m3，烟筒出口处氨平均浓度分别为0.352、0.300、0.260 mg/m3。可见随着换气量增加，处理前臭气污染物浓度降低，虽然处理效率有所下降，但处理后臭气污染物浓度仍然呈下降趋势。

分析认为，增加换气量有利于通风稀释臭味污染物，降低被处理臭气浓度，但随着换气量的增加，硫化氢和氨等污染物去除效率并未提高，反而由于停留时间缩短而下降，同时系统运行能耗明显增加，因此过高的换风量也不利于臭气污染物处理，在本工程实验中，将换气量控制在6次/h是合适的，既能保证去除效率，又能控制系统运行成本。

2.4 液气比对去除硫化氢、氨的影响分析

液气比是一个非常重要的操作参数，液气比大，植物液和臭气接触更加充分，有利于硫化氢和氨的吸收，但液气比过大，会导致雾化效果不佳，气体行程受阻，也会导致风机带水。寻找合适的液气比参数对集中除臭系统的良好运行具有重要的意义。稳定换风量为6次/h条件下，考察了不同液气比下对硫化氢、氨氮的去除效果(见图4、图5)。

图4 各液气比水平氨去除率

从图4和图5可以看出，当液气比为1∶100，硫化氢平均去除率为69.5%，氨的平均去除率为81.1%；当液气比为1∶200，硫化氢平均去除率为65.1%，氨的平均去除率为74.6%；当液气比为1∶300，硫化氢平均去除率为60.2%，氨的平均去除率为62.1%。可见，通过植物液循环投加量的减小，液气比随之减小，硫化氢、氨去除率呈现下降趋势。

分析认为液气比过小，不利于植物液与臭气中污染物的充分接触，降低了反应效率，使污染物去除率下降，另一方面液气比过高也有气阻、带液等负面效应，应采用适中的液气比值。同时研究还发现，液气比减小对氨去除率的影响要比对硫化氢去除率的影响更加明显，这可能与氨易溶于水的特性有关，当增加植物液投加量，可明显改善对氨的去除效果。因此在植物液集中收集处理系统中，前端净化塔主要处理氨类污染物，采取较高的液气比对除氨很有利；而后端净化塔液气比变化对硫化氢去除效率的影响不明显，考虑到植物液成本和能耗，可采用较为适中的液气比。综上分析，本工程实验研究认为合适的运行条件是前端净化塔宜采用1∶100～1∶150的液气比，后端净化塔宜采用1∶200的液气比。

2.5 分析结论

本植物液集中处理系统中净化塔顶设置植物液雾化系统,能够去除臭气中低级脂肪酸等微量有机成分,达标后排放。该系统配备相应的液体存储、自动监测及加液、自动控制等系统，风机和水泵联动，系统运行稳定,此外收集系统密闭性和检修孔预留也比较重要[4]，本系统也保证了管路连接的密闭性，并设有预留孔增加了检修的便利性。。

综上，从换风量和液气比对硫化氢、氨氮等主要污染物的去除效率影响分析可见，在本工程实验中，换气量控制在6次/h，前端净化塔采用1∶100～1∶150液气比，后端净化塔采用1∶200液气比，系统整体运行良好，对硫化氢和氨去除效果较好。

3 植物液喷雾系统效果分析

3.1 喷雾系统影响因素

植物液雾化系统将天然植物液喷洒到散发臭味区域，在空间扩散为直径≤0.05 mm的液滴，这些雾滴具有很大的比表面积和表面能，与污染物分子发生酸碱反应，催化氧化等化学反应，从而高效去除硫化氢、氨等臭味污染物。喷雾系统为自动运行，间隔5～10 min，喷洒5～10 s，间断运行；间隔时间和喷洒时间根据异味浓度排量的大小调整。

3.2 喷雾系统对去除硫化氢、氨氮的影响分析

正常运行时，植物液喷雾系统处理臭味气体的检测结果见表2。

表2 喷雾系统处理臭味气体检测结果

从表2可以看出，喷雾除臭系统对区域臭味有明显的控制作用，经定时喷雾除臭后，区域硫化氢、氨浓度均有明显降低，同时喷雾系统还体现出投资省、运行操作方便、占地面积小等优点。

4 结论

本次工程实验研究通过控制换气量、液气比等工艺条件，研究植物液集中处理和喷雾系统对硫化氢和氨污染物的去除效果，得到如下结论：

1)增加换气量有利于通风稀释臭味污染物，降低被处理臭气浓度，过高的换风量也不利于臭气污染物处理，在本工程实验中，将换气量控制在6次/h，即4 170 m3/h是合适的。

2)液气比过低、过高都不利于对臭气污染物的去除，本工程实验认为合适的运行条件是前端净化塔采用1∶100～1∶150液气比，后端净化塔采用1∶200液气比。

3)喷雾除臭系统对区域臭味有明显的控制作用，体现出投资省、运行操作方便、占地面积小等优点。

植物液除臭技术具有无二次污染，操作维护方便，除臭效果较明显等优点，在城市污水厂提升泵房、格栅、沉砂池，以及污泥脱水间的恶臭气体处理中均得到一定的应用，该技术在进一步优化植物液配方，配比，改进工艺控制条件，进一步提高除臭效率方面还有较大的提升空间。

[1]彭弘.污水处理和固废处理行业臭气治理技术及其应用[J].中国给水排水,2010,26(24):114-116.

[2]林杰,张倚马,张明剑,等.垃圾压缩中转站植物液除臭设计[J].中国环保产业,2013(2):45-47.

[3]解清杰,吴荣芳,赵如今,等.国内植物提取液除臭剂的开发及其在污水厂的应用[J].安徽农业科技,2008,36(23):10161-10163.

[4]刘琴.南京江宁开发区污水厂臭气处理工程建设的几点经验[J].环境科技,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，讲师，硕士，研究方向：水污染控制，电子邮箱：244535189@qq.com。

X701

文章编号：2095-5383(2017)02-0021-04