高能UV光解除臭技术在污水处理厂应用 4页

★石油化工安全环保技术★坐堕些型】-塑塑型型型竺塑塑婴坐型型型塑坚I黼l高能UV光解除臭技术在污水处理厂的应用王正收，李本锋，马玉成，任振华，李向波，张承涛(山东汇丰石化集团有限公司，山东淄博256410)摘要：石化企业厂区内部异味的主要产生源为污水处理厂，污水处理厂的浮选池、厌氧生化池、好氧生化池在运行过程中会产生大量的恶臭气体。当前，不少企业在异味治理方面存在诸多难题，通过应用实例介绍一种简单、成本低廉的工艺。该工艺通过对各异味点源进行密闭加罩，采用无泄漏风机将之引入高能UV光解设备，可实现恶臭气体的无味化，达到彻底净化的目的，避免对周边环境的污染。关键词：高能UV恶臭气体异味某石化企业污水处理厂共有两套异味气体净2污水处理厂异昧的来源化装置，均采用化学碱洗+高能uV处理工艺(UV(UhravilotRays)，即紫外线)。高能uV光解在运行过程中污水处理厂产生的大量易挥发技术是模拟大气层推出的一种全新的异味气体净性有毒有害气体，极易对大气产生二次污染。污化方案，已在该公司得到成功运用。水处理厂异昧气体的来源主要有以下几方面：1)原水中含有易挥发物质，如硫化物、挥发酚、1恶臭气体概述C4以下的烃类等；2)在污水处理的物化过程中产恶臭气体是指一切刺激嗅觉器官引起人们不生异味，如污水的搅拌过程，浮选池的曝气和溶舒服以及损坏生活环境的气体物质。就化学结构气气浮的饱和溶气水的减压过程。3)污水在生化处理过程中产生异味，如含硫、氮有机物的厌氧而言，臭味物质分子多因具有剩余电子，而有刺分解；好氧池的曝气氧化过程；活性污泥本身具激人类嗅觉的特性。有的土腥味等。恶臭气体为世界各国所公认的一种典型的环这些恶臭气体中除硫化氢和氨以外，大都为境公害。近年来我国也开始重视对恶臭气体的监VOCs(挥发性有机物)。根据恶臭污染物排放标测与防治，制定了恶臭污染物排放标准准(GBl4554-93)，其中重点控制项目有氨、三甲(GBl4554-93)¨o和配套的分析方法。胺、硫化氢、甲硫氢、甲硫醇、甲硫醚、二甲二根据相关资料，恶臭给人的感觉量(即恶臭硫、二硫化碳和苯乙烯。这些恶臭物质具有较低强度)与人嗅觉的刺激量的对数成正比，两者关的嗅觉阈值，能够通过接触、呼吸以及水和食物系符合Weber．Fechner定律：等途径进入人体内，对人体造成严重的危害。因I=K×logC+a(1)此，在污水处理设计过程中配置适当的除臭工艺式中：I——人对嗅觉的感觉量，臭气强度；K——常数，恶臭物质不同，K值不同；收稿日期：2013—07—21。C——恶臭物浓度；作者简介：王正收，男，毕业于中国海洋大学环境工a——常数，恶臭物质不同，K值不同。程专业，主要从事环保管理工作，现任山东汇丰石Weber—Fechner定律说明，既使把恶臭物质去化集团有限公司副总经理，曾在《中国给水排水》除90％，人嗅觉所感受的臭气浓度的减少量仅≤杂志发表学术论文1篇，申请《一种石化污水处理50％。这就决定了防止恶臭的难度，要想彻底消灭厂异味处理的法和装置》实用新型专利一项。电恶臭，比达到排放标准还要严格10～1000倍。话：13287031206，E．mail：13287031206@163．corn\n蓁——————j_型型塑丛生L————型竖塑j!l堕盟系统势在必行。4高能UV光解处理系统3国内外常用的恶臭气体治理方法高能UV光解技术是目前一种新兴的技术，目前，国内外治理恶臭气体的方法口1种类较属于光化学氧化法的一种。在国内高难度有机废多，在石化污水行业的应用主要有以下四种：水处理技术中，光化学氧化法已得到应用，其中1)化学洗涤法。利用酸或碱与恶臭气体发生利用紫外光与臭氧的协同作用，氧化处理难降解有机物。中和反应，吸收其中的碱性或酸性物质，减少气味。4．1UV光解基本原理2)吸附法。利用活性炭、分子筛等具有吸附紫外线([ultravioletray]英文简称uV)，是性能的物质，对恶臭物质进行吸附，其中活性碳电磁波谱中波长从0．01—0．40I．Lm(可见光紫端对VOCs吸附性能达98％以上。到x射线间)辐射的总称。按照光化学Einstein3)焚烧法。焚烧法主要分为两种：直接燃烧公式，当光照射恶臭物质时，光子的能量大于法和催化燃烧法。一般的直接燃烧处理程序是臭恶臭分子的化学键能时，才能引起光解反应，气用热交换机换热后导入焚烧炉，焚烧炉内的温其化学键被打断∞J。其紫外光(uV)和红外线的度通常设定在650—800oC左右，接触时间为计算式如下：0．3～0．5秒，通过焚烧将恶臭物质氧化成CO：和入<400nm(紫外光)E>299．1KJ／molH，0。而催化燃烧法则用催化剂在低温下运行。入>700nm(红外光)E<170．9KJ／mol通常炉温设定在250—350℃，燃料的使用量也大以上计算式说明紫外光的光子能大于红外幅度的减少，接触时间为0．3～0．5秒，对于苯光，且随波长的减少，光子能越大，波长较短的类、醚类、酯类的恶臭气体，净化率可这99％紫外线其光子能量越强，如，波长为184．9nm的以上。紫外线，其光子能量为647KJ／mol，波长为4)生物除臭法。生物除臭法是模拟土壤而出253．7nm的紫外线，其光子能量为472KJ／mol，现的一种新型工艺，利用微生物的生化作用，将波长为365am的紫外线，其光子能量为328KJ／恶臭物质在较长的接触时间内降解，从而达到脱mol等等，这些波段的紫外线能量当级都比大多臭的目的。该类方法在石化污水处理厂得到越来数废气物质的分子结合能强，所以可将污染物分越广泛的应用。子键裂解为呈游离状态的离子。且波长在200llm以上四种方法是石化行业污水处理厂广泛采以下的短波长紫外线能分解0：分子，生成的活用的方法，技术较为成熟，但在长期使用中也暴性O与0，结合可生成臭氧0，。露出了不少缺点。化学吸收法只能吸收酸性或者呈游离状态的污染物离子极易与0，产生氧是碱性的物质，虽然净化效率一般，但药剂成本化反应，生成简单、低害或无害的物质，如：较高，运行条件苛刻；吸附法工艺简单，但成本CO：、H：0等，以达到废气净化处理的目的。太高，需要定期更换活性炭；焚烧法需要以炼厂表1是部分化学分子的结合能，通过紫外光燃气或燃油助燃，增加了运行成本，而且对环境波长段，以及以上光能公式可以看出，紫外光可存在二次污染；生物法较为新兴，但仍然需要额表1部分化学分子的结合能外的助剂作为元素补充剂，一般1～2年需要更换结合键结合能(KJ·mol。1)结合键结合能(KJ·mol一)菌种，同时对恶臭气体在成分稳定性、浓度上有H—H436．2C——H413．6要求，投资较高。H—C347．9C—F441．2基于以上原因，石化污水处理厂需要一种C=屯607．0C—_N291．2更为简洁和高效、投资与运行成本较低的技术C--C828．8CglN791．2工艺，与以上四种方法对比，高能UV光解技N—N160．7C一0351．6术设备更为简单、高效，投资与运行成本O—O139．OC—o724．2更低。0==O490。60一H463．O\n以切断以下物质的化学键。4．2恶臭分子分解反应机理在实际检验工作中进一步发现，当恶臭气体的分子量越大时，uV光解氧化效果就越明显。应用紫外线光解技术原理处理废气物质，其在特种能量当级的紫外线作用下，大多数化学物化学反应过程是及其复杂的过程，可通过以下分质都能得到高效分解，见表2。解分子结构相对简单的气体(以H：s为例)的反应模型初步了解。如图1。表2部分适用于UV光解氧化法的恶臭物质的分子量由上述反应模型可见，高能紫外线光能能将名称分子量名称分子量恶臭化学物质拆解为独立的原子，再通过分解空硫化氢34．08甲硫醇48．13气中的氧气，产生性质活跃的正负氧离子，继而甲硫醚62．13二甲基二硫醚94．20产生臭氧，同时将拆解为独立原子的化学物质通过甲苯92．14甲胺31．06臭氧的氧化反应，重新组合成低分子的化合物，如：水，二氧化碳等。这是一个协同、连锁复杂的乙二胺60．10乙醇46．07反应过程，在很短的时间内(2—3秒)就可完成。图1光解H：S模型示意玻璃钢管道4．3系统介绍玻璃钢管道某企业污水处理厂共有两套除臭系统，主要应用于浮选池、各生化池的异味气体处理。根据现有构筑物的平面布置情况，浮选池与厌氧池共用高能uV光解处理系统一套，所有好氧池共用高能uV光解处理系统一套。两套高能UV光解处理系统工艺原理与设计思路相同，即恶臭气体由排气风机吸引先进人高效洗涤塔进行碱洗预处理，再进入uV光解设备进行进一步处理，处理后的气体经排气风管送入排气烟囱大气中。其中，uV光解设备共计安装uV灯管56根，自上而下分为七层，每层八根，灯管整体布置与风向垂直。气体进入UV设备的设计流速<0．8m／s，单根灯管处理的气体量控制在200～214m3／h。异味气体在进入uV光解设备以前，玻璃钢材质引风机先进入碱或水洗，能有效减缓uV灯管表面污染图2高能UV光解处理系统工艺流程示意\n★石油化工安全环保技术★2013年第29卷第6期的情况。根据实际运行经验，建议一年对灯管进由此可见，两套处理项目投产后，社会效益行一次清理。显著。系统在材质、设备上进行了升级。玻璃钢采6能耗分析比较用优质PFR材质，以上纬树脂作为原料；排气风机选用低能耗动密封无泄漏引风机。在整个系统的该套工艺与当今比较常用的生物法对比，在控制上，采用PH计自动控制加药，增加了液位报能耗方面存在一定优势。以10000Nm3／h异味处警系统，高能uV设备增加了连锁控制系统等。理量计，在正常运行的过程中，生物法需要至少3台5．5KW以上的循环机泵连续运转，才可以5项目实施及运行效果将营养液(或水)循环至所有的微生物填料上。在第一套高能uV光解处理系统设计处理能力同等处理负荷下，碱液洗涤+uV工艺只需要1015000m3／h，第二套高能uV光解处理系统设计台5．5KW循环机泵便可满足要求，uV设备功率处理能力10000in3／h，系统负压差13～15KPa，7KW。两种方法采用的引风机电耗均为11KW·h，经核算设计量完全满足要求。经调试后两套处理因此采用碱液洗涤+uV工艺每小时可节约电耗11系统分别于2011年5月和7月投入使用。在第一度，比生物法节电40％，节能效果明显。两种工套系统进出口分别采样分析，分析数据见图3。艺在碱液消耗和生物营养液消耗方面基本一致。系统入口浓度碱洗后浓度uV光解后浓度成本低，值得推广和应用。图3碱液+uv系统对H：S、VOC去除效果参考文献：由图3可以看出，经过高能UV光解设备处理后，恶臭气体排气浓度远远低于恶臭污染物排[1]国家环境保护局科技标准司．GBl4554—93放标准(GBl4554．93)中的一级标准值。恶臭污染物排放标准[S]．总量减排情况为：[2]徐晓军，官磊，杨虹．恶臭气体生物净化两套系统年H2S减量=(15000+10ooo)m3／hx8理论与技术[M]．北京：化学工业出版7601l／a×175ng／m×10一X1．52k∥m3：582540kg社，2005．两套系统年VOC。减量：(15000+10000)[3]马承愚，彭英利．高浓度难降解有机废水m3／h×8760h／a×155．8mg／m3×10—6×1．52的治理与控制[M]．北京：化学工业出版社，2010．kg／m3：51862．7kg气e气e气e代e气C气屯气c气c气e气e气e乍e气e气。气c气c乍e气e气C气也气e气e气c口e乍e常常，啦qc气e甙水水水水础钟求带水水水水求，啦(上接第60页)起到了很大作用，几乎没有溶解氧的厌氧滤池出4结论水对厌氧滤池进水的水质起到了均衡和稳定的作用；另一方面，在对原水均质过程中采用潜水搅1)只要时间允许，采用好氧活性污泥转性培拌的方式而不是鼓风搅拌的方式。另外，定期向养成厌氧污泥是可行的。厌氧滤池的污泥池导人好氧活性污泥后，都是存2)回流比控制在200％一300％是升流式厌氧放1个月以上的时间，让好氧活性污泥消耗掉污滤池能够稳定运行的关键。泥中的溶解氧，原来的好氧微生物逐步转化为兼3)检测控制污泥浓度、VFA、碱度、溶解氧氧微生物后再导人厌氧滤池。等指标对指导运行的表现不明显。