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污泥堆肥項目除臭技術(shù)

發(fā)布時間：

2016-09-02

　　1 污泥氣主要成分與除臭機理分析

　　在污水處理或污泥處置工藝過程中產(chǎn)生的氣味物質(zhì)主要由碳、氮和硫元素組成。只有少數(shù)(并非少量)的氣味物質(zhì)是無機物，如：氨(NH3)和硫化氫(H2S);大多數(shù)的氣味物質(zhì)是有機物，如：低分子脂肪酸、胺類、醛類、酮類、醚類、鹵代烴以及脂肪族的、芳香族的、雜環(huán)的氮或硫化物。

　　對于污泥堆肥(生物干化)項目來講，污泥氣主要成分分為三類：NH3、H2S、VOC(可揮發(fā)性有機物)。在類似的運行條件下，VOC的產(chǎn)生量一般與污泥中的固有量成正比例;而NH3、H2S的量與工藝運行參數(shù)選擇和運行實際工況緊密相關(guān)。影響NH3產(chǎn)生量的重要指標(biāo)是堆肥物料的C/N，適合的C/N值應(yīng)介于25～30之間，但由于大多數(shù)市政污泥的C/N值遠低于這個值，因此N轉(zhuǎn)化成NH3 揮發(fā)出來。影響H2S產(chǎn)生量的主要原因是物料堆體內(nèi)氧含量，由于曝氣過程間斷進行，固體物料中空氣擴散過程極其復(fù)雜，因此不可避免會有厭氧環(huán)境存在，也會有部分H2S產(chǎn)生。

　　針對以上三類物質(zhì)的特性，可以采用化學(xué)+生物+植物液噴淋組合除臭技術(shù)加以控制。

　　1.1 污泥氣化學(xué)除臭機理

　　臭氣中所含的污染物是多樣而復(fù)雜的，既有疏水性物質(zhì)，也有親水性物質(zhì)。通過噴淋化學(xué)溶解吸附過程，可去除大部分親水性物質(zhì)?？梢杂幂^少的成本降低后續(xù)工藝的負(fù)荷。

　　1.2 污泥氣生物除臭機理

　　無法溶于水的臭源物質(zhì)需要依靠生物方法去除。污泥氣中的臭源物質(zhì)大都帶有活性基團，容易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，特別是被氧化。當(dāng)活性基團被氧化后，氣味就消失，生物除臭就是基于這一原理(見下圖)。

　　生物除臭法主要有生物濾池、生物洗滌塔和生物滴濾池。在應(yīng)用中，方法的選擇應(yīng)根據(jù)廢氣中污染物的類型與性質(zhì)而定。常規(guī)的除臭生物反應(yīng)器，主要采用細菌作為微生物的主體，細菌適合于在水中或潮濕的環(huán)境中生存。因此，對于水溶性好的污染物，利用細菌進行生物降解，會得到很好的去除效果。但是，對于在水中溶解度低的物質(zhì)，細菌表面的水層將影響傳質(zhì)速率，導(dǎo)致處理效率降低。

　　利用真菌降解疏水性或水溶性差的污染物，其降解效率高于細菌的降解效率。真菌可在較干燥的環(huán)境中生長，無需連續(xù)噴灑水來維持濕潤環(huán)境，這就使得臭味物質(zhì)可直接與微生物接觸并被降解;真菌適應(yīng)的pH值為3～6，處理酸性臭氣或出現(xiàn)酸性積累時，不需要加堿調(diào)整pH值。特別是對于某些有機物的真菌的降解能力高于細菌。

　　1.3 污泥氣植物液除臭機理

　　植物液除臭作為無法完全封閉空間與外界接觸面除臭安全保障措施對于污泥堆肥(生物干化)項目是必要的。工作液通過控制設(shè)備經(jīng)專用噴嘴霧化成霧狀，溶液的表面不僅能有效地吸附空氣中的異味分子，同時也能使吸附的異味分子的立體構(gòu)型發(fā)生改變。工作液與臭氣分子的反應(yīng)為：工作液通過控制設(shè)備經(jīng)專用噴嘴霧化成霧狀，在空間擴散液滴的半徑≤0.04mm，液滴形成巨大的表面能，平均每摩爾為幾十千卡;這個數(shù)量級的能量已是很多元素中鍵能的1/3～1/2，此時，溶液中的有效分子可以向臭氣分子提供電子，與臭氣分子發(fā)生反應(yīng);該表面能可以吸附空氣中的臭氣分子，并使臭氣分子中的立體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，變得不穩(wěn)定;同時，吸附在液滴表面的臭氣分子也能與空氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng)。經(jīng)過植物提取液作用，臭氣分子將生成無味無毒的分子，如水、無機鹽等等，從而消除臭氣，并且反應(yīng)的產(chǎn)物不會形成二次污染。

　　(1)酸堿反應(yīng)：如植物提取液中含有生物堿，它可以與硫化氫等酸性臭氣分子反應(yīng)。與一般酸堿反應(yīng)不同的是，一般的堿是有毒的，不可食用的，不能生物降解的。而天然植物提取液能進行生物降解，無毒。

　　(2)催化氧化反應(yīng)：如硫化氫在一般情況下，不能與空氣中的氧進行反應(yīng)。但在天然植物提取液的催化用下，可以與空氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng)。

　　(3)路易斯酸堿反應(yīng)：在有機化學(xué)中，能吸收電子云的分子或原子團稱為路易斯酸，在有機硫的化合物中，硫原子的外層有空軌道，可以接受外來的電子云，因此可稱這類有機物為路易斯酸。相反，能提供電子云的分子或原子團稱為路易斯堿。一般帶負(fù)電荷的原子團、含氮的有機物屬于路易斯堿。例如，苯硫醚與天然植物提取液的反應(yīng)就屬于這一類。苯硫醚是一個路易斯酸，而在其中的含氮化合物屬路易斯堿。兩者可以反應(yīng)。

　　(4)從熱力學(xué)的角度討論。經(jīng)過霧化的天然植物提取液液滴，其直徑在0.04mm以下。在這種情況下，液滴的表面能已達到一些有機化合物鍵能的1/3和1/4。在這種情況下，可以破壞臭氣分子中的鍵，使它們不穩(wěn)定，易分解。

　　(5)氧化還原反應(yīng)：例如，甲醛具有氧化性，而在天然植物提取液中有的有效分子具有還原性，它們可以直接進行反應(yīng)。

　　2 適用的除臭系統(tǒng)及設(shè)計

　　2.1 收集系統(tǒng)

　　目前尚沒有專門針對污泥堆肥(生物干化)項目的設(shè)計規(guī)范，一般可以參照相關(guān)污水設(shè)計規(guī)范中的規(guī)定并結(jié)合實際情況取值：無人作業(yè)空間1～3次/小時;非發(fā)酵倉有人作業(yè)空間6～8次/小時;發(fā)酵倉有人作業(yè)空間12次/小時。

　　此外，應(yīng)根據(jù)曝氣量校核換氣量，確保車間內(nèi)任何部分都保持負(fù)壓。風(fēng)機設(shè)置應(yīng)考慮可以調(diào)節(jié)風(fēng)量，以適應(yīng)變化的氣候和運行情況。非隧道倉建筑物形式應(yīng)設(shè)計空氣收集管道，并應(yīng)重點考慮防腐蝕。

　　2.2 處理系統(tǒng)

　　處理系統(tǒng)的設(shè)置可以考慮化學(xué)生物組合除臭系統(tǒng)與植物液噴淋系統(tǒng)相互獨立。

　　化學(xué)生物組合除臭系統(tǒng)中的化學(xué)系統(tǒng)根據(jù)預(yù)計處理親水物質(zhì)量核算(與污泥處理工藝相關(guān));生物系統(tǒng)主要應(yīng)考慮的參數(shù)(以生物濾池為例)見表2。

　　植物液噴淋系統(tǒng)主要應(yīng)考慮以下部位：車間與外界連接的門窗，有人操作空間與無人操作空間之間的連接部位(包括門窗、設(shè)備連接通道、管溝等)。根據(jù)所選型的植物液霧化噴頭的能力確定最終設(shè)置數(shù)量，由總能力和最不利點位置核算選型植物液噴淋系統(tǒng)泵的型號。

　　3 結(jié)語

　　(1)為了避免對環(huán)境產(chǎn)生二次污染和保障操作人員的健康安全，污泥堆肥(生物干化)系統(tǒng)應(yīng)重視考慮除臭問題，并應(yīng)選擇不同配置的除臭系統(tǒng)。

　　(2)造價和運行成本是限制污泥堆肥(生物干化) 項目除臭技術(shù)應(yīng)用的主要制約因素，針對污泥氣主要成分考慮組合除臭工藝，可以在較低成本的前提下取得良好的效果。

　　(3)在污泥堆肥(生物干化)工藝設(shè)計中考慮除臭問題，如調(diào)解合適C/N值，減少臭氣溢出量，減少建筑物空間容積，可以收到事半功倍的效果。

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