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恶臭气体的化学法治理技术

2019-10-26 08:46:49

1、燃烧法
  燃烧法包括直接燃烧法、热力燃烧法和催化燃烧法。直接燃烧法适用于高浓度的臭气,是在燃烧炉中用喷嘴加热恶臭气体使温度达到着火点以上,使恶臭气体氧化分解为CO2和水蒸气的脱臭方法。这种方法造成很大的能源浪费,近年来应用较少。
  热力燃烧法是将臭气与油或燃料混合后在高温下完全燃烧,以达到脱臭的目的。该法在燃烧时产生大量热能,通过热交换器进行废热的有效利用。其热回收效率非常高,运行成本低,一般有2~3个陶瓷床热回收室,有机废气和燃烧尾气交替进入热回收室,实现供热和蓄热过程。缺点是设备体积较大,燃料费用高,NOx生成量大,已逐渐被催化燃烧法代替。
  催化燃烧法是用催化剂,使臭气与燃料气的混合气体在250℃~500℃时发生氧化反应从而去除恶臭的方法。其中催化剂以金属及金属化合物使用最多,贵金属Pt和Pd催化剂最常用,也有Al2O3为载体或金属为载体的催化剂。目前稀土催化剂的研制已取得一定成效。我国研制的RAC-8001稀土催化剂用于净化苯类、酉旨、醇类恶臭,脱臭效率可达99%。催化燃烧设备容积小,装置材料及热膨胀问题易解决,可处理低浓度可燃物,所需外加能量较少等优点。
  可燃性气体用鼓风机通过导管导入接触燃烧装置。
  经使用气体或液体燃料的预热燃烧器预热到反应所需温度,被预热的含有恶臭可燃物的废气,通过催化燃烧装置内的催化层完全氧化,这样净化后的废气可直接排入大气中。
  然而催化燃烧法的催化剂易中毒。易中毒的催化剂有汞、铅、锡等金属。在恶臭气体燃烧不完全时产生的碳化物及硫化物、卤素等作用下引起中毒,中毒催化剂可洗涤再生。
  燃烧法比较适用于具有一定规模的生产厂家,生产相对较正常,通过氧化装置可以回收燃烧的热量,产生蒸汽或作干燥机的热源。
  2、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(每生产lkgO3需耗电12~15kw·h)和处理不当时的臭氧污染。
  3、光催化氧化法
  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。
  光催化剂选择金属氧化物,因半导体粒子在光能的作用下,其内部电子处于激发态而产生自由迁移,以TiO2为例,其具体机理如下:
  当用光照射半导体光催化剂时,当光子波长小于385nm时,电子发生跃迁,产生光致电子和空穴。光致空穴具有很强的氧化性,可夺取半导体颗粒表面吸附的有机物或溶剂中的电子,使原本不吸收光而无法被光子直接氧化的物质,通过光催化剂被活化氧化。
  光致电子具有很强的还原性,使得半导体表面的电子受体被还原。但是迁移到表面的光致电子和空穴又存在复合的可能,降低了光催化反应的效率,需要适当的俘获剂,降低电子和空穴复合的可能性。
  用TiO2催化剂时可采用普通的荧光灯为光源来消除恶臭和非常低浓度的污染物。TiO2催化剂的表面形态、晶粒大小、晶相结构及表面晶格缺陷均会影响载流子复合及电荷迁移过程。受催化剂降解效率的影响,光催化氧化法在工业上的应用还待开发。
  4、液体吸收法
  当恶臭气体在水中或其它溶液中溶解度较大,或恶臭物质能与之发生化学反应时,可用液体吸收法治理。恶臭气体常见吸收剂有苛性钠、次氯酸钠、硫酸、盐酸、亚硫酸钠等。
  吸收液从塔顶部进入喷淋到填料上,顺着填料滴流;恶臭气体从吸收塔底部进入,通过孔隙空间向上运行;气、液相之间的这种对流方式产生湍流,增大了表面接触面积;吸收液与恶臭气体充分接触后降落至吸收塔的下部。溶液饱和后被收集进入分离塔,经处理去除污染物后溶液再循环使用。净化后的气体从吸收塔顶部排放。
  5、吸附法
  吸附法主要用来处理低浓度的恶臭气体。常用的脱臭吸附剂有活性炭、两性离子交换树脂、活性氧化铝、硅胶、活性白土等。各种吸附剂中,活性炭内部空隙率和比表面积大,堆积密度小,故最常用。活性炭吸附剂对于去除沸点高于40℃的恶臭组分很有效。
  但对沸点很低的有些恶臭物质,如H2S(沸点是-41℃),甲硫醇(6℃),氨(-33.5℃),三甲胺(3℃),必须通过浸渍活性炭或注加微量其他气体才能达到高效去除的目的。浸渍碱(NaOH、氨气)可提高对H2S和甲硫醇的吸附能力;浸渍磷酸、CO2则可提高对氨和三甲胺的吸附效果。浸渍K2CO3的活性炭去除H2S效果明显提高。因臭气既含有酸性气体如H2S,又含有碱性气体如NH3,故处理这种多成分的恶臭气体可采用碱性浸渍活性炭、酸性浸渍活性炭和普通活性炭串联组合的吸附装置,经吸附器净化后,得到深度净化。
  吸附剂吸附饱和后一是直接更换,废吸附剂进行填埋处理,这种方式设备简单,一次性投资少,但需定期更换吸附剂,易造成二次污染。二是将吸附剂进行再生解吸,解吸后反复利用,直到失去活性再进行填埋。再生解吸的主要方法有加热法、减压法、置换法等。