CN103263826B - 一种利用紫外光降解去除致嗅挥发性物质的一体化反应装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用紫外光降解去除致嗅挥发性物质的一体化反应装置及方法，包括紫外光反应器和与之相连的管路，并在其中设置风机、阀门和控制箱。本发明的技术方案利用紫外光除臭原理，用风机将污水处理厂曝气沉砂池进水廊道中的致嗅气体抽入反应装置，在较短的停留时间内将部分致嗅气体氧化分解，然后并排放大气，达到降低致嗅浓度、保护周边生态环境和居民身体健康的目的。

Description

一种利用紫外光降解去除致嗅挥发性物质的一体化反应装置及方法

技术领域

本发明涉及污染处理装置及方法，更加具体地讲，涉及一种利用紫外光降解技术去除致嗅挥发性物质的处理装置及方法。

背景技术

几年来，随着我国城镇化的加快，城市区域迅速扩张，使得原先处于城市郊区的市政污水处理厂逐步靠近城市中心。由于如硫化氢和氨这样的致嗅物质的嗅阈值和健康安全值均很低，因此，污水处理厂产生的致嗅气体对周边生态环境和居民的身体健康造成极大的影响。目前，恶臭问题已成为城市居民对市政污水处理厂投诉的主要原因，同时被列为仅次于噪声的“扰民”因素。

污水处理厂产生的致嗅气体，主要是含硫化合物和含氮化合物，典型物质如硫化氢和氨。目前，对致嗅挥发性物质的处理技术有很多种，主要有生物降解法、等离子体法、吸附法和紫外光降解法等。其中，由于紫外光降解技术具有高效、经济、维护方便等优点，被很多学者所关注。

紫外光降解处理致嗅气体的原理分为两个方面：一方面，高能紫外线辐射能将致嗅物质分子结合键打断，光解形成活性分子碎片；另一方面，波长在200nm以下的真空紫外辐射能够光解氧气产生氧自由基，并再次与氧气结合，形成臭氧，此外，臭氧获得光子能量后，能够迅速分解，在高湿度的环境中产生氧化还原电位更高的羟基自由基，并与致嗅物质发生反应，将其分解为低分子物质、水和二氧化碳，达到去除致嗅物质的目的。紫外光降解反应装置是结合上述两种除臭原理，将污水处理厂在处理过程中散发出的致嗅气体抽入反应装置，使其在通过反应装置的同时被氧化分解，从而减少或消除致嗅气体。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，利用紫外光除臭原理，用风机将污水处理厂曝气沉砂池进水廊道中的致嗅气体抽入反应装置，在较短的停留时间内将部分致嗅气体氧化分解，然后并排放大气，达到降低致嗅浓度、保护周边生态环境和居民身体健康的目的。

本发明的目的通过下述技术方案予以实现：

一种利用紫外光降解去除致嗅挥发性物质的一体化反应装置，包括第一管路、第二管路、第三管路、风机、阀门、紫外光反应器、控制箱，其中：

所述第一管路的一端设置为入口，用于恶臭气体的流入；所述第一管路的另一端与紫外光反应器固定相连，恶臭气体通过第一管路流入紫外光反应器；

在所述第一管路上设置阀门，用于控制恶臭气体流入的程度（流量和大小）；

所述第二管路的一端与紫外光反应器固定相连，待恶臭气体在紫外光反应器中经过处理后流入第二管路；所述第二管路的另一端与第三管路的一端相连，所述第三管路的另一端设置为出口，用于处理后气体的流出；

所述风机设置在第二管路和第三管路相连处，用于提供恶臭气体流动的能量；

所述控制箱与风机和紫外光反应器中紫外灯相连，以控制风机和紫外灯的开关，进而实现对恶臭气体流速和紫外强度的控制；

在所述一体化反应装置和地面之间设置有支架，用以支撑和固定整个利用紫外光降解去除致嗅挥发性物质的一体化反应装置。

所述紫外光反应器选择立方体形状，其上端设置为活动盖板，所述活动盖板通过锁扣与活动盖板紧密固定相连，保证致嗅气体不泄露，并可打开以便活动盖板；所述紫外光反应器的两侧设置有气流管道，用于分别与第一管路、第二管路固定相连；所述紫外光反应器的一侧设置隔层，用于摆放紫外灯管的镇流器和附属线路，其外层设置有盖板，以避免电路在雨天时发生短路，所述盖板通过锁扣与紫外光反应器的侧壁紧密固定相连，保证致嗅气体不泄露。

在所述紫外光反应器中，成行列型式均匀分布有紫外灯，所述紫外管的镇流器和连接镇流器的电线布置在反应器侧面的隔层中，所述紫外光反应器中与隔层相连的侧面面板上设置有安装孔，用于安装和固定紫外灯的一端；在所述紫外光反应器中与电路隔层相对的另一侧设置有用于支撑紫外灯另一端的紫外灯支撑板，例如焊接。

在本发明的技术方案中，将紫外光反应器设计一个长1m，宽0.55m，高0.7m的立方体反应装置，上端设计成活动盖板，便于打开检修维护，反应器的气流管道的断面采用边长250mm的正方形，在反应器的一侧设置宽50mm的隔层，用于摆放紫外灯管的镇流器和附属线路，反应器侧面面板打孔，便于放置紫外灯管，外侧加盖板，避免电路在雨天时发生短路。上盖板和外侧电路盖板均设置锁扣并采取密封措施，保证致嗅气体不泄露。所述紫外灯选用波长包含185nm紫外线的紫外灯，所述紫外灯共设置42根，按六行七列形式排布，每行间距100mm，每列间距125mm，紫外灯管的镇流器和连接镇流器的电线布置在反应器侧面隔层中，紫外灯管的四针接头通过侧面面板上孔径为15mm的圆孔伸入隔层中与镇流器连接，每个镇流器与两根紫外灯管相连。在反应器中与电路隔层相对的另一侧，焊接六行支撑板，用来支撑紫外灯管的另一端。

在本发明的技术方案中，各个部分选用201不锈钢材料，内外层刷防腐、防锈漆。所述风机采用耐腐蚀单相异步电动机，额定电压220V，额定功率1300w，风量1000-10000m³·h^-1，转速2900r/min，风机的气流进出口是圆形，用密闭柔软的纤维布同方形的通风管道相连；所述控制箱选择8列开关，第一列控制风机的启闭，其余每列控制一列紫外灯管的启闭，从而改变反应装置内的紫外辐射照度。

一种利用上述一体化反应装置去除致嗅挥发性物质的方法，按照下述步骤进行：将恶臭气体通入一体化反应装置，待恶臭气体进入紫外光反应器中利用紫外光的断键作用和系统中产生的羟基自由基的高氧化能力，将产生致嗅感的硫化氢和氨物质分解转化，利用阀门和控制箱进行恶臭气体流量和紫外照射幅度的控制，其中

所述恶臭气体流量为1000-10000m³·h^-1，优选2000-60000m³·h^-1。

所述紫外照射幅度为200—2000μw/cm²，优选1000—2000μw/cm²。

所述空塔停留时间为1—5s。

所述硫化氢的初始浓度为35—130mg·m^-3。

所述氨的初始浓度为0.2—0.6mg·m^-3。

本发明的重要改进之处是利用紫外光对致嗅气体的去除能力，设计了一个密闭的实验反应装置，通过控制反应装置内的紫外辐射照度和致嗅气体的空塔停留时间，可以研究致嗅物质浓度和其他各种运行条件对致嗅气体去除率的影响，从而找出最佳的运行条件，为实际工程运用提供理论支持和实践经验。

本发明反应装置处理多种恶臭污染源（例如污水处理厂曝气沉砂池进水廊道等）产生的致嗅气体，利用紫外光的断键作用和系统中产生的羟基自由基的高氧化能力，将产生致嗅感的硫化氢和氨等物质分解、转化为其他无臭的物质。

本发明的紫外光降解致嗅物质反应装置具有以下特点：（1）对致嗅物质的去除效率高，最高去除率可达50%以上；（2）去除致嗅物质的同时，不会产生其他有毒有害物质，没有二次污染；（3）可根据进口致嗅物质浓度高低和对致嗅物质去除率的要求，调整致嗅物质在反应装置内的停留时间和稀释浓度；（4）所述紫外除臭反应装置中对致嗅物质的降解为物理化学反应，不需专门的微生物接种工作，操作简便，易于运行维护。

附图说明

图1是本发明反应装置的结构示意图，其中1为入口、2为出口、3为第一管路、4为第二管路、5为第三管路、6为风机、7为阀门、8为紫外光反应器、9为控制箱、10为支架。

图2是本发明反应装置中紫外光反应器的侧视图。

图3是本发明反应装置中紫外光反应器的内部结构示意图（一）。

图4是本发明反应装置中紫外光反应器的内部结构示意图（二）。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。

如附图1—4所示，一种利用紫外光降解去除致嗅挥发性物质的一体化反应装置，包括第一管路3、第二管路4、第三管路5、风机6、阀门7、紫外光反应器8、控制箱9，其中：

所述第一管路的一端设置为入口1，用于恶臭气体的流入；所述第一管路3的另一端与紫外光反应器8固定相连，恶臭气体通过第一管路流入紫外光反应器8；

在所述第一管路上设置阀门7，用于控制恶臭气体流入的程度（流量和大小）；

所述第二管路4的一端与紫外光反应器固定相连，待恶臭气体在紫外光反应器中经过处理后流入第二管路4；所述第二管路4的另一端与第三管路5的一端相连，所述第三管路5的另一端设置为出口2，用于处理后气体的流出；

所述风机6设置在第二管路和第三管路相连处，用于提供恶臭气体流动的能量；

所述控制箱9与风机6和紫外光反应器8中紫外灯相连，以控制风机和紫外灯的开关，进而实现对恶臭气体流速和紫外强度的控制；

在所述一体化反应装置和地面之间设置有支架10，用以支撑和固定整个利用紫外光降解去除致嗅挥发性物质的一体化反应装置。

在本发明的技术方案中，各个部分选用201不锈钢材料，内外层刷防腐、防锈漆。所述风机采用耐腐蚀单相异步电动机，额定电压220V，额定功率1300w，风量1000-10000m³·h^-1，转速2900r/min，风机的气流进出口是圆形，用密闭柔软的纤维布同方形的通风管道相连；所述控制箱选择8列开关，第一列控制风机的启闭，其余每列控制一列紫外灯管的启闭，从而改变反应装置内的紫外辐射照度。

图2—4是本发明中紫外光反应器结构的示意图，其中图2为紫外光反应器的侧视图；图3为图2所示侧视图的剖面，以便显示内部结构；图4为打开反应器上端活动盖板后，紫外光反应器内部结构的俯视图，具体如下：

将紫外光反应器设计一个长1m，宽0.55m，高0.7m的立方体反应装置，上端设计成活动盖板，所述活动盖板通过锁扣与活动盖板紧密固定相连，保证致嗅气体不泄露，并可打开以便活动盖板，便于打开检修维护；所述紫外光反应器的两侧设置有气流管道，用于分别与第一管路、第二管路固定相连，反应器的气流管道的断面采用边长250mm的正方形；在反应器的一侧设置宽50mm的隔层，用于摆放紫外灯管的镇流器和附属线路，其外层设置有盖板，以避免电路在雨天时发生短路，所述盖板通过锁扣与紫外光反应器的侧壁紧密固定相连，保证致嗅气体不泄露；所述紫外灯选用波长包含185nm紫外线的紫外灯，所述紫外灯共设置42根，按六行七列形式排布，每行间距100mm，每列间距125mm，紫外灯管的镇流器和连接镇流器的电线布置在反应器侧面隔层中，紫外灯管的四针接头通过侧面面板上孔径为15mm的圆孔伸入隔层中与镇流器连接，每个镇流器与两根紫外灯管相连。在反应器中与电路隔层相对的另一侧，焊接六行支撑板，用来支撑紫外灯管的另一端。

实施例1

利用本发明处理致嗅物质，在控制平均紫外辐射照度为1664μw/cm²，硫化氢初始浓度125mg·m^-3，氨初始浓度0.55mg·m^-3的条件下，研究了不同空塔停留时间下两种致嗅物质的去除情况，如下表所示。

反应装置在不同停留时间对硫化氢和氨的去除情况

空塔停留时间（s）	1.3	1.5	2.2	4.5
					H2S去除率（%）	20	22.4	32.8	35.7
NH3去除率（%）	38.2	33.3	38.5	52.8

实施例2

下表为当控制致嗅物质的空塔停留时间1.5s，平均紫外照射幅度1664μw/cm²时，反应装置对不同初始浓度的硫化氢和氨的去除情况。

反应装置对不同浓度致嗅的去除情况

实施例3

控制致嗅物质的空塔停留时间1.5s，初始硫化氢浓度范围在120-140mg·m^-3，氨浓度0.4-0.5mg·m^-3，下表反映了反应装置内平均紫外照射幅度同致嗅物质去除率的关系。

不同紫外照射幅度下致嗅的去除情况

平均紫外照射幅度（μw/cm2）	202	783	1132	1664
					H2S去除率（%）	4.17	14.3	22.74	43.1
NH3去除率（%）	6.25	21.74	36.73	55.56

更改发明中恶臭气体流量为1000-10000m³·h^-1，紫外照射幅度为200—2000μw/cm²，空塔停留时间为1—5s，均可实现对两种恶臭气体的有效去除。

综上所述，本发明紫外光降解致嗅处理装置对处理污水厂排放出的致嗅气体具有良好的效果，特别对于低浓度致嗅物质的去除效果更加明显。致嗅物质的去除率随着停留时间的延长和平均紫外照射幅度的增大而升高。这对改善污水处理厂周围生态环境起到积极作用。

以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种利用紫外光降解去除致嗅挥发性物质的一体化反应装置，包括第一管路、第二管路、第三管路、风机、阀门、紫外光反应器、控制箱，其中：所述第一管路的一端设置为入口，用于恶臭气体的流入；所述第一管路的另一端与紫外光反应器固定相连，恶臭气体通过第一管路流入紫外光反应器；在所述第一管路上设置阀门，用于控制恶臭气体流入的程度；所述第二管路的一端与紫外光反应器固定相连，待恶臭气体在紫外光反应器中经过处理后流入第二管路；所述第二管路的另一端与第三管路的一端相连，所述第三管路的另一端设置为出口，用于处理后气体的流出；所述风机设置在第二管路和第三管路相连处，用于提供恶臭气体流动的能量；其特征在于，

所述控制箱与风机和紫外光反应器中紫外灯相连，以控制风机和紫外灯的开关，进而实现对恶臭气体流速和紫外强度的控制；所述紫外光反应器选择立方体形状，其上端设置为活动盖板，所述活动盖板通过锁扣与活动盖板紧密固定相连，保证致嗅气体不泄露，并可打开以便活动盖板；所述紫外光反应器的两侧设置有气流管道，用于分别与第一管路、第二管路固定相连；所述紫外光反应器的一侧设置隔层，用于摆放紫外灯管的镇流器和附属线路，其外层设置有盖板，以避免电路在雨天时发生短路，所述盖板通过锁扣与紫外光反应器的侧壁紧密固定相连，保证致嗅气体不泄露；在所述紫外光反应器中，成行列型式均匀分布有紫外灯，所述紫外管的镇流器和连接镇流器的电线布置在反应器侧面的隔层中，所述紫外光反应器中与隔层相连的侧面面板上设置有安装孔，用于安装和固定紫外灯的一端；在所述紫外光反应器中与电路隔层相对的另一侧设置有用于支撑紫外灯另一端的紫外灯支撑板。

2.根据权利要求1所述的一种利用紫外光降解去除致嗅挥发性物质的一体化反应装置，其特征在于，在所述一体化反应装置和地面之间设置有支架。

3.根据权利要求1所述的一种利用紫外光降解去除致嗅挥发性物质的一体化反应装置，其特征在于，所述紫外光反应器为长1m，宽0.55m，高0.7m的立方体反应装置，所述隔层的宽度为50mm，所述紫外光反应器两侧的气流管道的断面采用边长250mm的正方形。

4.根据权利要求1所述的一种利用紫外光降解去除致嗅挥发性物质的一体化反应装置，其特征在于，所述紫外灯选用波长包含185nm紫外线的紫外灯。

5.根据权利要求1所述的一种利用紫外光降解去除致嗅挥发性物质的一体化反应装置，其特征在于，所述紫外灯共设置42根，按六行七列形式排布，每行间距100mm，每列间距125mm。

6.根据权利要求1所述的一种利用紫外光降解去除致嗅挥发性物质的一体化反应装置，其特征在于，各个部分选用201不锈钢材料，内外层刷防腐、防锈漆。

7.根据权利要求1所述的一种利用紫外光降解去除致嗅挥发性物质的一体化反应装置，其特征在于，所述控制箱选择8列开关，第一列控制风机的启闭，其余每列控制一列紫外灯管的启闭，从而改变反应装置内的紫外辐射照度。

8.一种利用如权利要求1—7之一所述的一体化反应装置去除致嗅挥发性物质的方法，其特征在于，按照下述步骤进行：将恶臭气体通入一体化反应装置，待恶臭气体进入紫外光反应器中利用紫外光的断键作用和系统中产生的羟基自由基的高氧化能力，将产生致嗅感的硫化氢和氨物质分解转化，利用阀门和控制箱进行恶臭气体流量和紫外照射幅度的控制，其中所述恶臭气体流量为1000-10000m³·h^-1；所述紫外照射幅度为200—2000μw/cm²；所述空塔停留时间为1—5s；所述硫化氢的初始浓度为35—130mg·m^-3；所述氨的初始浓度为0.2—0.6mg·m^-3。

9.根据权利要求8所述的去除致嗅挥发性物质的方法，其特征在于，所述恶臭气体流量优选2000-60000m³·h^-1；所述紫外照射幅度优选1000—2000μw/cm²。

10.如权利要求1—7之一所述的一体化反应装置在去除恶臭气体硫化氢和氨中的应用。