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市政污泥处理的除臭技术分析

发布时间:2020-09-25      点击次数:993

      市政污泥处理的除臭技术分析

      (上海技华环保科技有限公司   技术开发部   上海浦东新区)

 

市政污泥处理生物发酵过程中常产生一些恶臭物质,容易对大气环境造成二次污染。臭气问题已经成为制约城市污泥好氧发酵工程的主要障碍。在此背景下,堆肥厂的除臭技术开始受到重视和迅速地发展。污泥堆肥厂的恶臭物质浓度较低,但成分较复杂,产生的致臭物质主要有硫化氢、氨等无机物和低分子脂肪酸、胺类、醛类、酮类、醚类、卤代烃等有机物 。

市政污泥好氧发酵(堆肥)过程中,发酵原料经过一系列的降解过程后,易产生硫化氢、氨气等致臭物质。臭气从物料表面释放后,扩散至发酵车间,从而对工作人员带来健康危害。针对臭气的产生、释放和扩散途径,可分别从产生源头、扩散空间及终端进行臭气控制。

1末端除臭工艺和除臭材料

末端控制的前提是将恶臭气体集中收集后统一处理。根据除臭原理可将臭气控制方法分为化学除臭法、物化除臭法和生物除臭法等几类。恶臭气体收集主要有两种方式:(1)密闭恶臭源,抽风机抽风收集,使整个空间呈微负压状态,同时满足空间的通风要求;(2)局部恶臭源设吸风口,收集到的恶臭气体由引风机和风管输送至后续处理设施。末端的除臭处理技术根据原理的不同可分为物理除臭法、化学除臭法和生物除臭法。在不同的工艺中分别采用不同的除臭材料。表l是主要的末端除臭工艺的原理、主要除臭材料和适用范围

                表l终端除臭法中不同除臭工艺的比较

除臭技术

原理

除臭工艺

主要除臭材料

适用范围及效率

物理除臭

分子间范德华力

吸附剂填充塔

活性炭、硅酸盐类化合物、某些金属氧化物、大孔高分子等

气量小、浓度低、温度低的臭气

化学除臭

吸收、中和、氧化

喷淋、管道、鼓泡

柴油、煤油、664消泡剂、碳酸丙烯脂等

大气量、高浓度的大多数臭气

填料塔、喷雾塔、文丘里洗涤塔

清水、化学试剂溶液(酸、碱)、强氧化剂溶液或有机溶剂等

生物除臭

微生物吸收分解

生物滴滤塔

非有机质的惰性材料(陶粒、塑料球、活性炭、复合填料)

H2SNH3挥发性有机酸及还原性硫化物

生物洗涤装置

生物洗涤液

水溶性好的恶臭气体

生物滤池

常用滤料为木屑、堆肥、木炭

低浓度、大流量、高湿度H2S、NH3

 

  

物理除臭法所采用的吸附剂为比表面积大的多孔材料,具有较高的吸附效率。但吸附到一定量时会趋于饱和,吸附效率随时间的推移而降低。温度升高时,吸附材料还会释放吸附物,因此一段时间后就必须再生或更换吸附剂。对于浓度较高的臭气,一般需要配备现场再生的装置,但是其交换再生周期受气体的种类、数量、温度、水分变动的影响较大,很难确保运行稳定。对城市污泥好氧发酵工厂的高浓度臭气而言,活性炭层很快会失效。另外,吸附剂对臭气的吸附量有限、造价高、寿命短,在经济上也不太适用,因此物理除臭法常用于低浓度臭气处理。

化学除臭法利用化学反应通过多级吸收系统,高效广泛地去除了臭气成分和残余成分,经除雾装置后直接排放或混合稀释后排放至大气。该系统可以通过调节加药量和溶液的循环流量来适应气流量和臭气浓度的变化,具有较强的操作弹性,而且反应速度快、耐冲击负荷强,因此可减少臭气对人畜、设备和环境等的损害程度。但此法投资大,运行成本高,且易造成二次污染,化学反应后的产物有造成二次环境污染的可能性,需要对洗涤之后的化学产物进行严格处理。

生物过滤法的优点是生物相和液相都不流动,气一液接触面积大,且只有一个反应器,可操作性强,运行费用低;缺点是反应条件控制较难,填料也需要定期更换,占地面积大。对于城市污泥好氧发酵工程而言,由于发酵产生臭气的成分复杂、浓度低、臭气流量大,生物滤池均能实现臭气的去除,且填料更换周期远远长于其他几类工艺,筛分后的好氧发酵产物也可作为非常有效的除臭滤料循环使用,因此生物过滤法在城市污泥高温好氧发酵工程项目中应用前景广阔。

2臭气的扩散空间处理和除臭材料

扩散空间处理工艺可分为催化分解、悬挂式吸附、液态除臭剂喷淋、顶吸罩负压抽风四种方式。表2为扩散空间处理中四种不同方式的原理、措施和除臭效果的比较。

 

                表2扩散空间处理中不同除臭方式的比较

除臭工艺

除臭材料

原理及成分

应用场合及除臭效果

催化分解

二氧化钛

常温常压下,经紫外线照射催化分解恶臭分子

污水处理厂无毒无害,安全有效

悬挂吸附

复合微生物吸附除臭剂

米糠和陶瓷粒为吸附剂载体,与微生物菌株的混合培养液混合

畜禽舍, NH3(80%),H2S(65%)

硅酸盐类吸附剂

沸石、毛沸石、膨润土、海泡石、 堆肥厂等,凹凸棒石、蛭石、硅藻土

堆肥厂、NH3强度减低

喷淋除臭

植物液

植物液雾滴粒子范德华力,药液化学中和反应

堆肥厂、臭气强度明显降低

高铁酸钾溶液

强氧化性

养殖场,H2S(>99%)

顶吸罩负压抽风

引风机

物理作用

堆肥厂去除了大部分臭气(>95%)

 

  

不同方法采取和工程规模和臭气浓度有关,对于臭气浓度较低,工程规模较小的好氧发酵工程而言,项吸罩所需的排风量大,系统的能耗和运行成本较高。对于大型的城市污泥高温好氧发酵工程,发酵仓内经常多个堆体同时运行,运行过程中因为蒸腾和曝气作用会产生大量的水汽和臭气。普通的吸附剂要取得良好的除臭效果,需要架设多级吸收盘,且在吸附过程中极易因为高温、高湿、气量大而饱和。无论是增加现场再生设备还是不断更换吸附剂,都将增加巨额工程投资和人工投入。液体除臭剂喷淋对于极短时间内产生的大量臭气也不能很好地进行去除,另外如果将除臭液体长时间大量喷洒于发酵仓,不仅不断增加工程投资,而且还使堆体表面增加大量水分,不利于污泥的生物干化。因此上述除臭方法不能满足大型城市污泥高温好氧发酵工程的除臭需要。采用顶吸罩及时抽取逸散臭气并送至末端处理,不但在一定程度上隔绝了臭气的逸散,而且节约入力物力投入,是较为可行的方法。

3臭气的源头控制

源头控制即采取一定措施减少好氧发酵或污水处理过程中臭气的产生。目前,对于堆肥

过程中的臭气控制问题,关注的重点往往集中在末端除臭上,对堆体本身产生臭气的源头控

制关注不够。其实从根本上讲,经济、节能、有效的控制方法还是从根本上控制臭味气体产生的源头。根据多个工程实践经验总结,恶臭源抑制技术主要包括:

(1) 原料控制。

主要是通过加入秸秆、锯末、花生壳等高碳物质或其他材料作为调理剂,将初始CN比调节至合适的物料含水率和孔隙率。研究表明,蒸压轻质混凝土是一种轻质泡沫化的混凝土,具有促进发酵和调节水分的功能,在减少发酵过程中氨气的生方面效果尤为显著,是良好的除臭调理剂。

(2) 艺参数控制。

对发酵过程进行全程自动监测和智能控制好氧发酵工艺,使物料处于良好的好氧状态,优化曝气参数——适当缩短鼓风间隔和加大鼓风量、确定合适的匀翻数和时间等,以加速生物好氧发酵过程的进程,可以大限度地减少臭味气体的产生。

(3) 除臭剂控制。

一般通过在堆体表面投加化学除臭剂来实现。化学除臭剂主要是利用氧化、还原、中和、加成、缩合、离子交换等反应将产生的恶臭物质变成无臭物质。常用的化学除臭剂有过氧化氢、高锰酸钾、硫酸亚铁、氯化亚铁、氯化钙和磷酸氢钙等。如硫酸亚铁粉状撒到粪便上后,粪便呈酸性,其发酵和分解受到抑制,从而降低畜禽舍臭气的产生。

4发展趋势

复合型除臭剂,即将2种或2种以上具有不同除臭功能的物质进行混合,在功能上达到互补的作用,能够更好地解决有机固体废物处理工程中所面临的臭气成分复杂、气量大等难题。将天然沸石和硫酸亚铁混合后制成一种高效除臭材料。它主要是利用硫酸亚铁抑制畜粪的发酵和分解,而沸石又能使该化合物的吸湿性稳定.而且同时还能吸收NH3,从而可以取得良好的除臭效果。对污泥处理工程而言,高效复合型除臭剂是除臭技术行业是未来的发展趋势。

就污泥高温好氧发酵工程而言,发酵过程中产生的气体恶臭成分中氨的浓度高,其次是

H2S:甲硫醇的臭气强度大,其次是H2S;而主要臭气成分中,含硫化合物的种类占多数。

这些臭味物质大多浓度较低,但臭阈值也极低。只有从根本上大幅降低H2S的浓度,消除这些物质,才能有效地降低臭气强度,消除臭味污染问题。值得注意的是:这些物质都带有活性

基团,容易发生化学反应,特别是被氧化;当活性基团被氧化后,气味就消失。因此,除臭材料的发展趋势是如何筛选合理的氧化剂并用于臭气的源头控制。选择的除臭剂应具有氧化势强、不影响微生物活性、不能造成二次污染等特点。

在氧化剂混合的方式上也需要研究。对于固态的氧化剂,需保证短时间内逸散的大量恶臭气体能够在氧化剂表层有足够的停留时间,完成臭气的去除。对于液体氧化剂,混入堆体时会提高堆料含水率、增加物料的湿度。

由于市政污泥处理工程产生的恶臭物质成分复杂,且嗅觉阈值较低,对净化系统的要求极高,所以要完全达到感官无味的要求,治理难度较大。在实际应用中就需要同时采用两种以上方法进行合理搭配,才能有效处理不同发酵阶段产生的废气。对污泥高温好氧发酵工程来讲,产生的臭气主要成分分为三类:NH3、H2S、voc(挥发性有机物)。曝气可以向堆体补充氧气,从而减少臭气的产生,但是另一方面也会把堆体中已经存在的臭气扩散到车间,因此曝气的起始时间、曝气速率和强度等参数需要根据具体工艺特点加以确定。工程试验表明,采用曝气供氧系统,则臭气的产生和排放量可减少80%-90%。采用化学除臭材料,通过与发酵物料充分混合有效去除堆体内部的厌氧环境产生的H2S,达到彻底去除臭气的目的。针对以上三类物质的特性,可以采用复合除臭材料混合覆盖层+生物过滤组合除臭技术加以控制。

5结论

目前,除臭技术研究的重点多放在污水处理环节的除臭、畜禽舍除臭,对污泥处理的除臭问题关注并不多,且主要集中在末端处理环节,对臭气的源头控制研究较少。对于城市污泥好氧发酵工程而言,源头控制才是臭气控制途径的根本措施。

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