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国内外恶臭气体处理技术研究现状

2019-10-20 07:23:32

对恶臭气体的治理,广泛采用并且研究较多的有吸附法、吸收法、热破坏法、冷凝法等,近年来形成的新控制技术有生物膜法、电晕法、臭氧分解法、等离子体分解法、光催化法、电化学法等。
  (1)物理处理法
  物理法包括掩蔽法和和稀释扩散法。掩蔽法通常是采用更强烈的芳香气味或其他令人愉快的气味与臭气掺合,以掩蔽臭气或改变臭气的性质,使气味变得能够为人们所接受,或采用一种能够抵消或中和恶臭的添加剂,以减轻恶臭。掩蔽法的效果因个人的感觉程度各异而有差异。
  稀释扩散法是将有臭味的气体由烟囱排向高空扩散,或者以无臭的空气将其稀释,以保证在烟囱的下风向和臭气发生源附近工作和生活的人们不受恶臭的侵扰,不妨碍人们的正常生活。通过烟囱排放臭味气体,必须根据当地的气象条件,正确设计烟囱的高度,其目的是保证有人工作和生活的地点恶臭物质的浓度不超过它的阈值浓度。当烟囱排放的含恶臭废气不能保证下风向地面浓度低于阈值浓度时,可考虑用干净空气适当稀释后排放。
  (2)热破坏法
  热破坏是目前应用比较广泛也是研究较多的有机废气治理方法,特别是对低浓度有机废气,有机化合物的热破坏可分为直接火焰燃烧和催化燃烧。直接火焰燃烧是一种有机物在气流中直接燃烧和辅助燃料燃烧的方法。多数情况下,有机物浓度较低,不足以在没有辅助燃料时燃烧。
  催化燃烧设备是在催化剂存在的情况下,使有机物在低温下被氧化,因其净化率高,工作温度低,能量消耗少,分解产物为无毒的二氧化碳和水,一般不产生氮氧化物,操作简单等特点成为净化有机恶臭气体的重要方法,特别适用于治理高浓度的有机溶剂类恶臭气体,但催化剂常只针对特定类型化合物反应并由于有机废气中常出现杂质,很容易引起催化剂中毒。由于臭气种类多,组分复杂,含量低,催化燃烧装置设计时要注重催化剂的选择,保证高的净化效率,因此给该技术的开发带来了限制。
  (3)吸收法
  在环境工程中,吸收法是控制大气污染的重要手段之一,该法不仅能消除气态污染物而且往往能将污染物转化为有用产品。由于吸收法治理气态污染物技术成熟,设计及操作经验丰富,适用性强,因而在大气污染物治理中得广泛应用,特别对无机污染物。但对有机废气,由于其水溶性一般不好,因而应用不太普遍。吸收法处理有机废气主要利用有机废气能与大部分油类物质互溶的特点,用高沸点、低蒸气压的油类作为吸收剂来吸收废气中的有机物,常见的吸收器是填料洗涤吸收塔。
  (4)化学氧化法
  化学氧化法是采用强氧化剂如臭氧、高锰酸盐、次氯酸盐、氯气、二氧化氯、过氧化氢等氧化恶臭物质,将其转变成无臭或弱臭物的方法。氧化过程通常是在液相中进行,也有在气相中进行的,如臭氧氧化过程。臭氧处理系统主要包括排气扇、臭氧扩散器、臭氧接触室输送管网、臭氧生成系统和自动控制系统等。用来分解恶臭物质的臭氧剂量取决于污染物的种类和浓度。臭氧处理法在污水处理厂恶臭去除方面的应用比较成功。然而当污水处理厂产生的废气中污染物浓度很高时,臭氧不能完全氧化这些污染物。另外,未使用的残余臭氧本身又造成一种空气污染。臭氧氧化的缺点为能耗高和处理不当时的臭氧污染。
  (5)吸附法
  吸附法分为物理吸附法、浸渍吸附剂吸附法等。物理吸附法是用活性炭或分子筛做吸附剂,在常温下进行吸附,将废气浓集后再脱附,适用于能回收利用废气物质的场合。浸渍吸附剂吸附法是将活性炭等吸附剂浸渍特定的物质后,用来提高对某种特定物质的吸附能力。
  由于吸附剂往往具有高的吸附选择性,因而具有高的分离效果,能脱除痕量物质,但吸附容量一般不高(约40%左右,甚至更低)。吸附分离过程适宜于低浓度高要求的混合物的分离。一般活性炭脱臭多用于复合恶臭处理的末级净化。
  决定吸附法处理废气效率的关键是吸附剂。对吸附剂的要求是具有密集的细孔结构,内表面积大,吸附性能好,化学性质稳定,耐酸碱、耐水、耐高温高压,不易破碎,对空气阻力小,常用的有活性炭、活性氧化铝、硅胶、人工沸石等。另外,可作为吸附剂材料的有炉灰渣等。
  在目前应用的吸附剂中,根据对吸附剂的要求,活性炭性能较好。
  为了提高净化效率,吸附法常和其它处理方法联用。
  (6)光分解法
  光催化氧化法始于20世纪60年代,90年代广泛应用。目前世界上光催化氧化研究较好的是日本,其次是美国和中国。
  光分解气态有机物主要有两种形式:一种是直接光照,在波长合适时有机物分解;另一种是催化剂存在下,光照气态有机物使之分解。
  由于TiO2的化学稳定性高,耐光腐蚀,并且具有较深的价带能级,可使某些化学反应在被光辐射的TiO2表面得到实现和加速,加之TiO2对人体无毒,所以TiO2的光催化研究最为活跃。
  光催化氧化技术被认为是在环境保护领域内一项有前途的新型高级氧化技术,半导体多相光催化技术是近30年发展起来的一项新技术,其原理是指半导体材料吸收外界辐射光能激发产生导带电子(e)和价带空穴(h+),进而与吸附在催化剂表面的物质发生一系列化学反应的过程。因为光催化活性在气体处理体系中要远远高于在水处理体系中,因此在气体处理体系中的研究成为人们研究的热点。
  (7)等离子分解法
  近年来,国内外对等离子体净化废气的研究相当活跃,等离子体被称作除固体、液体和气体之外的第四种物质存在形态。等离子体是由电子、离子、自由基和中性粒子组成的导电性流体,整体保持电中性。等离子体净化废气有独特的优点,净化效率高,且可处理低浓度污染物;通过气速高达10m/s,所需停留时间短,反应体积小,特别适合于处理大流量、低浓度废气;通气阻力低,如反应路线选择得当,可避免二次污染。