恶臭气体治理技术
来源： 阅读：5754 更新时间：2017-12-21 08:40恶臭气体不仅对生态环境造成严重影响，而且对人体健康具有极大的危害，会使中枢神经产生障碍、病变，引起慢性病、急性病。杂环香料的阈值低、气味强度大且不愉快，在生产和包装过程中极易有大量的气味逸出，对公司内部和周边人群易造成身心不愉快。该厂产生的废气浓度较低，成分复杂，监测难度大，治理困难。国外早在20世纪50年代末便开始了恶臭气体污染治理的研究，并积累了丰富的理论知识和实践经验。我国20世纪80年代才开展恶臭气体污染的调查、测试和标准方面的研究，而对脱臭技术的研究则是从20世纪90年代才开始进行。
各种恶臭气体处理方法的目的在于经过物理、化学、生物的作用，使恶臭气体的物质结构发生改变，消除恶臭。常规的恶臭气体常见处理方法有燃烧法、氧化法、吸收法、吸附法、中和法和生物法等，其定义、适用范围和特点见表1。
表1 常见恶臭气体处理方法比较
| 处理方法 | 定义 | 适用范围 | 特点 |
| 燃烧法 | 通过强氧化反应降解可燃性恶臭物质的方法 | 适用于高浓度、小气量的可燃性恶臭物质的处理 | 分解效率高，但设备易腐蚀，消耗燃料，成本高，处理中可能生成二次污染物 |
| 氧化法 | 利用氧化剂氧化恶臭物质的方法 | 适用于中、低浓度恶臭气体的处理 | 处理效率高，但需要氧化剂，处理费用高 |
| 吸收法 | 用溶剂吸收臭气中的恶臭物质而使气体脱臭的方法 | 适用于高、中浓度的恶臭气体 | 处理流量大，工艺成熟，但处理效率不高，消耗吸收剂，污染物仅由气相转移到液相 |
| 吸附法 | 利用吸附剂吸附去除恶臭气体中恶臭物质 | 适用于低浓度的、高净化要求的恶臭气体 | 可处理多组分的恶臭气体，处理效率 |
| 中和法 | 使用中和脱臭剂减弱恶臭感观强度的方法 | 适用于需立即、暂时地消除低浓度恶臭气体影响的场合 | 可快速消除恶臭的影响，灵活性大，但恶臭气体物质并没有被去除，且需投加中和剂 |
| 生物法 | 利用微生物降解恶臭物质而使气体脱臭的方法 | 适用于可生物降解的水溶性恶臭物质的去除 | 去除效率高，处理装置简单，处理成本低廉，运行维护容易，可避免二次污染 |
上表列出的恶臭气体处理方法各有优缺点，究竟选择哪一种处理方法更为合适，则要根据恶臭物质的性质、浓度、处理量、当地的卫生要求和经济情况等具体因素而定，在实践中也常将几种方法结合使用。20世纪50年代发展起来的生物法，因具有显著优点而得到很快发展，其中尤以日本、德国、荷兰等国取得的成效最显著。我国在20世纪80年代末才开始这方面的研究。近些年来对恶臭气体的处理越来越受到人们的重视，研究的重点已转向生物法的研究。
恶臭气体生物脱臭原理：在水、微生物和氧存在的条件下，利用微生物的代谢作用氧化分解发臭物质，以达到净化气体的目的。生物处理大致可以分为3个过程：发臭物质被载体(固定有微生物)吸附；发臭物质向微生物表面扩散、被微生物吸附；微生物将发臭物质氧化分解。不含氮的恶臭物质被分解成CO和H2O，含硫恶臭物质被分解成S，SO32-，SO42-，含氮恶臭物质则被分解成NH4+，NO2-，NO3-。
生物法处理恶臭气体主要有生物滤池、生物滴滤塔和生物洗涤器3种形式，目前应用最广泛的是生物滤池和生物滴滤塔。三种主要生物处理方法比较见表2。
表2 三种主要生物处理方法比较
| 处理方法 | 特点 | 优点 | 缺点 | 适用范围 |
| 生物滤池 | 单一反应器，微生物和液相固定 | 气/液表面积比值高，设备简单，运行费用低 | 反应条件不易控制，进气浓度发生变化适应慢，占地面积大 | 适用于处理化肥厂、污水处理厂及恶臭物质量浓度介于0.5～1.0g/m3的工农业废气 |
| 生物洗涤器 | 两个反应器，微生物悬浮于液体中，液相流动 | 设备紧凑，低压力损失，反应条件容易控制 | 传质表面积小，需大量供氧才能维持高降解效率，需处理剩余污泥，投资和运行费用高 | 适用于处理工业产生的恶臭物质质量浓度介于1～5g/m3的废气 |
| 生物滴滤池 | 单一反应器，微生物固定，液相流动 | 与生物洗涤塔相比设备简单 | 传质表面积小，需处理剩余污泥，运行费用高 | 适用于处理化肥厂、污水处理厂及农业产生的污染物质量浓度低于0.5g/m3的恶臭气体 |
恶臭气体的生物处理技术具有其它传统方法不可比拟的优越性，如处理效率高、无二次污染、所需的设备简单、易操作、费用低廉、管理维护方便等，已经得到了各国越来越多的重视，并且在欧美得到了广泛的应用。我国近年来也有许多科研工作者进行了生物法处理恶臭气体的研究，并取得了一些研究成果。但是由于生物反应器涉及气、液、固三相传质及生化降解过程，影响因素多而复杂，所以在理论研究方面和实际应用方面还有许多亟待解决的问题。
低温等离子体技术：低温等离子体是继固态、液态、气态之后的物质第四态，当外加电压达到气体的放电电压时，气体被击穿，产生包括电子、各种离子、原子和自由基在内的混合体。放电过程中虽然电子温度很高，但重粒子温度很低，整个体系呈现低温状态，所以称为低温等离子体。低温等离子体降解污染物是利用这些高能电子、自由基等活性粒子和废气中的污染物作用，使污染物分子在极短的时间内发生分解，并发生后续的各种反应以达到降解污染物的目的。
低温等离子体的产生途径很多，质阻挡放电是一种获得高气压下低温等离子体的放电方法，这种放电产生于两个电极之间。介质阻挡放电可以在0.1～10105Pa的气压下进行，具有辉光放电的大空间均匀放电和电晕放电的高气压运行的特点。整个放电是由许多在空间和时间上随机分布的微放电构成，这些微放电的持续时间很短，一般在10ns量级。介质层对此类放电有两个主要作用：一是限制微放电中带电粒子的运动，使微放电成为一个个短促的脉冲；二是让微放电均匀稳定地分布在整个面状电极之间，防止火花放电。介质阻挡放电由于电极不直接与放电气体发生接触，从而避免了电极的腐蚀问题（SO2腐蚀性强）。介质阻挡放电过程中，电子从电场中获得能量，通过碰撞将能量转化为污染物分子的内能或动能，这些获得能量的分子被激发或发生电离形成活性基团，同时空气中的氧气和水分在高能电子的作用下也可产生大量的新生态氢、臭氧和羟基氧等活性基团，这些活性基团相互碰撞后便引发了一系列复杂的物理、化学反应。从等离子体的活性基团组成可以看出，等离子体内部富含极高化学活性的粒子，如电子、离子、自由基和激发态分子等。废气中的污染物质与这些具有较高能量的活性基团发生反应，最终转化为CO2和H2O等物质，从而达到净化废气的目的。
在放电过程中，电子先从电场获得能量，通过激发或电离将能量转移到污染物分子中去，那些获得能量的污染物分子被激发，同时有部分分子被电离，从而成为活性基团。然后这些活性基团与氧气、活性基团与活性基团之间相互碰撞后生成稳定产物和热。另外，高能电子也能被卤素和氧气等电子亲和力较强的物质俘获，成为负离子。这类负离子具有很好的化学活性，在化学反应中起着重要的作用。
低温等离子体技术原理：异味气体从气体收集系统收集后首先进入除水器中进行水气分离，然后再排入等离子体反应器单元，在该区域由于高能电子的作用，使异昧分子受激发，带电粒子或分子间的化学键被打断，产生自由基等活性粒子，这些活性粒子和O2反应达到消除异味目的。同时空气中的水和氧气在高能电子轰击下也会产生OH 自由基、活性氧等强氧化性物质，这些强氧化性物质也会与异味分子反应，使其分解，从而促进异味消除。净化后的气体经排气筒高空排放。
低温等离子体技术特点：
与目前国内常用的异味气体治理方法相比较本装置具有如下优点：
技术高端，工艺简洁：开机后，即自行运转，受工况限制非常少，无需专人操作。
节能：无机械设备，空气阻力小，耗电量约为0.003kw/m3废气。
适应工况范围宽：设备启动、停止十分迅速，随用随开，不受气温的影响。在250℃以下和在雾态工况环境中均可正常运转。在-50℃至+50℃的环境温度仍可正常运转。
设备使用寿命长：本设备由不锈钢材，铜材、钼材、环氧树脂等材料组成，抗氧化，采用防腐蚀材料，电极与废气不直接接触，根本上解决了设备腐蚀问题。
结构简单：只需用电，操作极为简单，无需派专职人员看守，基本不占用人工费。无机械设备，故障率低，维修容易。
用范围广：介质阻挡放电产生的低温等离子体中，电子能量高，几乎可以将所有的异味气体分子降解。
低温等离子体技术应用范围：
低温等离子体降解污染物是利用高能电子、自由基等活性粒子与废气中的污染物作用，使污染物分子在极短的时间内发生分解，并发生后续的各种反应以达到降解污染物的目的。该技术能够应用于污水处理厂、石油化工、制药、污水处理、涂料、皮革加工、感光材料、汽车制造、食品加工厂、印染厂、垃圾处理厂、公厕、屠宰场、牲畜饲养场、鱼类加工厂、饲料加工厂等诸多能够产生恶臭异味的场所。
