CN106215878A - 一种餐厨垃圾除臭过程的特种脱硫剂及除臭工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种餐厨垃圾除臭过程的特种脱硫剂，属于垃圾处理技术领域。本发明所述特种脱硫剂是以活性污泥为载体，以铜、铁或锰的化合物为活性组分，采用混捏法挤条成型，在惰性气体保护下，80‑120℃干燥，200‑400℃下焙烧制成。本发明还涉及所述特种脱硫剂用于餐厨垃圾处理过程中的除臭工艺，包括臭气收集、恶臭组分选择性吸附和催化燃烧。本发明特种脱硫剂可同时实现对多种硫化物的脱除，且对有机硫吸附脱除性能强，硫容高。本发明除臭工艺臭气处理彻底，实现完全达标排放，无二次污染，无废水产生；抗负荷波动能力强，运行维护费用低，重新运行启动容易。本发明能有效脱除餐厨垃圾处理过程中散发的臭味，使用范围广，是一种清洁、低耗的除臭工艺。

Description

一种餐厨垃圾除臭过程的特种脱硫剂及除臭工艺

技术领域

本发明属于垃圾处理技术领域，具体为一种餐厨垃圾除臭过程的特种脱硫剂及除臭工艺。

背景技术

按照国标规定，将一切刺激嗅觉器官使人们感到不愉快及损坏生活环境的气体物质统称为恶臭。恶臭广泛的产生于工业废水、农业生产、市政污水、污泥处理以及垃圾处置过程。随着市区的不断向外扩大，以往建在远离市区的处理设施已经越来越接近新市区，接近人们工作及生活的场所，深受恶臭困扰的人们也越来越多。

恶臭物质种类繁多，按其组成可分为五类，其主要恶臭物质和其臭味性质，如表1所示：

表1恶臭的分类及臭味性质

类别	主要恶臭物质	主要臭味性质
			含硫恶臭	H2S、硫醇、硫醚类	臭鸡蛋、兰洋葱、大蒜臭
含氮恶臭	氨、胺类、酰胺、吲哚类	烂鱼味、腥臭、尿素刺激臭味
			卤素及其衍生物恶臭	氯气、卤代烃等	刺激臭味
烃类恶臭物质	直链烃、芳香烃等	电石臭
			含氧有机物恶臭	酚、醇、醛、酮、有机酸等	刺激气味

恶臭物质种类繁多，来源广泛，对人体呼吸、消化、心血管、内分泌及神经系统都会造成不同程度的毒害，其中芳香族化合物如苯、甲苯、苯乙烯等还能使人体产生畸变、癌变。发达国家从20世纪50年代开始重视对恶臭气体污染的研究，并制定了恶臭气体的测定、评价、控制等一系列法规。我国1993年颁布了GB14554---93(恶臭污染物排放标准》，制定了氨、三甲胺、硫化氢、甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫、二硫化碳、苯乙烯等恶臭污染物的排放浓度限值。

表2国家标准GB 14554-93大气恶臭污染物标准

餐厨垃圾有机质含量高，产量大、产地分散，极易腐败发酸发臭、滋生有害生物，收集转运过程中易发生泄漏污染空气、土壤及水源，严重干扰人们的正常生活。

餐厨垃圾含有丰富的有机营养成分，经过合理处置后是制作动物饲料、有机肥料和生物能源的重要来源，中国每年产生的餐厨垃圾干物质含量相当于600万t优质饲料，相当于1000万亩耕地的能量产出，开发合理的餐厨垃圾处理技术，对餐厨垃圾进行资源化处理具有重要意义。中国大部分地区习惯上将餐厨垃圾作为廉价饲料直接饲喂畜禽。但是城市餐厨垃圾除了含有金属物、牙签及塑料等尖硬物体会伤及畜禽消化道，还含有大量病原微生物、寄生虫及其虫卵，饲喂畜禽后易引起人畜共患疾病。此外，餐厨垃圾直接饲喂畜禽存在食物链危险:一是病原微生物所产生的生物毒素在畜禽体内富集，进而通过食物链转移到人体；二是餐厨垃圾含有大量所饲喂畜禽的同源性蛋白，存在重大安全隐患，如目前普遍认为疯牛病(牛海绵状脑病)大规模爆发主要原因是牛食用了患有羊痒症的羊肉骨粉，因此加拿大、美国、日本、韩国及欧盟等国已立法严禁使用反刍动物蛋白提炼动物饲料或者使用动物源性蛋白饲料喂养同种动物。中国农业部亦出台了《动物源性饲料产品安全卫生管理办法》，明文禁止使用动物源性饲料饲喂反刍动物。

目前国内外餐厨垃圾处理技术，按照处理媒介可以分为非生物处理和生物处理技术两大类。非生物处理技术主要是指传统垃圾处理方式，如焚烧、填埋、脱水饲料化、真空油炸饲料化、机械破碎等。生物处理技术主要包括厌氧消化及好氧堆肥。但无论采用何种处理方式，垃圾在处理过程中均会散发出令人恶心的臭气，目前还未有垃圾处理过程中有效的除臭手段。

发明内容

本发明的目的在于提供一种餐厨垃圾除臭过程的特种脱硫剂及除臭工艺，本发明特种脱硫剂能同时多气体中的多种硫化物进行脱除，本发明工艺与垃圾处理过程联动，实现无臭清洁生产。本发明目的通过以下技术方案来实现：

一种用于餐厨垃圾除臭过程的特种脱硫剂，所述特种脱硫剂是以活性污泥为载体，以铜、铁或锰的化合物为活性组分，采用混捏法挤条成型，在惰性气体保护下，80-120℃干燥，200-400℃下焙烧制成；其中，活性组分的质量百分比为5-50％。

作为本发明的一种优选，所述活性污泥选自城市污水处理的生活污泥、河道污泥或池塘污泥，活性污泥经脱水、干燥后作为载体使用。

作为本发明的一种优选，所述铜选自硝酸铜、氯化铜或碱式碳酸铜。

作为本发明的一种优选，所述铁选自硝酸铁、三氯化铁或三氧化二铁。

作为本发明的一种优选，所述锰选自碳酸锰、硝酸锰或铁锰矿粉。

作为本发明的一种优选，所述活性污泥脱水采用化学调理脱水，即在含水超过90％的污泥中加入化学调理剂，经搅拌及压滤后将污泥的中的水脱至40％～60％。

作为本发明的一种优选，所述化学调理剂选自三氯化铁、聚合硫酸铁、聚合氯化铝铁中的任一一种与生石灰组合，以质量百分比计，化学调理剂的加入量占污泥量的1-10％，化学调理剂中生石灰占比30-50％。

餐厨垃圾短时间就会发酵，产生恶臭气体，恶臭气体中包括芳香烃、硫化物、卤代物、烯烃、烷烃、醇、醛、酮和酯共9类，在这些恶臭气体中，硫化物和含氮化合物臭气阈值很低。目前常用处理恶臭气体的方法为活性炭吸附、碱洗或酸洗，活性炭虽然较其它吸附剂对有机物吸附量略大，但对硫化物吸附量较低，且被吸附的杂质不稳定，易解除出来污染环境，运行成本高，经济效益差。而酸洗或者碱洗均产生大量废液，不利于清洁生产。

由于恶臭气体中除硫化氢外，还含有各种形态的有机硫，常规氧化铁、氧化锌及活性炭均不能达到同时脱除多种硫化物的目的。本发明开发出专门针对恶臭气体脱硫的特种脱硫剂，可同时脱除气体中硫化氢、硫醇、硫醚等硫化物，将硫固化，同时脱除重金属。

本发明还涉及所述特种脱硫剂用于餐厨垃圾处理过程中的除臭工艺，所述除臭工艺包括臭气收集、恶臭组分选择性吸附和催化燃烧。

所述臭气收集是在处理设备的垃圾暴露口上端设置集气罩，含臭气体经过鼓风机送入选择性吸附脱硫装置；

所述恶臭组分选择性吸附是通过选择性吸附脱硫装置中的特种脱硫剂将恶臭气体中的硫化物进行吸附脱除；

所述催化燃烧是在催化剂的作用下，臭气中的有机物与空气中的氧发生化学反应生成水、二氧化碳而达到净化的目的。

本发明经选择性吸附脱硫后，催化燃烧过程可避免因硫的存在而引起催化剂中毒。恶臭气体经吸附脱杂质后进入预热器，在预热器中与反应后的气体进行热交换，被加热到一定温度后进入反应器，反应器内装填催化剂，一定的温度范围内，气体中的各类VOCs与氧在催化剂床层内反应生成H₂O和CO₂。含氮有机化合物在催化剂作用下与氧气、气体中氨反应生成H₂O和CO₂、高选择性生成N₂而达到彻底净化目的。若尾气中有机物浓度较高，反应放热充足，反应后的高温气体热量可进行回收利用，经换热器可对原料气进行预热，也可副产蒸汽。

本工艺所使用的催化剂只要求具有一定的活性，能催化有机物与氧发生燃烧反应即可，起始反应温度150～400℃。催化剂种类包括传统的贵金属催化剂、过渡金属氧化物催化剂或贵金属修饰的复合金属氧化物催化剂等。

目前工业上常用的废气处理方法是燃烧法，用于燃烧的燃烧炉主要有：直接燃烧炉、蓄热式燃烧炉和催化燃烧炉。直接燃烧需要向其中添加燃料，燃料消耗大。蓄热式燃烧需要废气中可燃物达到一定的浓度并保持稳定才能维持燃烧，而餐厨垃圾散发的臭气浓度随时间变化大，极不稳定。催化燃烧是通过添加催化剂，大幅降低燃烧温度。餐厨垃圾散发的臭气组分复杂，其中的硫化物极易使催化剂中毒而丧失活性。

为此，根据各类恶臭气体的具体组成，本发明提供了吸附-催化反应组合技术。含臭气体收集后经过鼓风机送入到选择性吸附装置，通过特种脱硫剂吸附除去含硫的臭味化合物后进入到催化燃烧预热器，与催化燃烧反应后的气体进行热量交换，回收热量，减少能耗，换热后经电加热器进一步升温达到催化燃烧的起燃温度；尔后进入催化燃烧装置除去恶臭气体中的其它杂质，催化燃烧后的气体经预热器和冷却器后直接排空。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明特种脱硫剂可同时实现对多种硫化物的脱除，且对有机硫吸附脱除性能强，硫容高；

(2)本发明除臭工艺臭气处理彻底，实现完全达标排放，无二次污染，无废水产生；

(3)本发明抗负荷波动能力强，运行维护费用低，重新运行启动容易。

附图说明

图1为本发明餐厨垃圾处理过程中的除臭工艺。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明的上述发明内容作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的范围内。本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

实施例1：

将城市生活污水经处理后的污泥置于搅拌槽，向其中添加化学调理剂三氯化铁和生石灰，以质量百分比计，化学调理剂的加入量占污泥量的10％，其中生石灰的加入量占化学调理剂的30％，搅拌后送入虑板压滤脱水，脱水后污泥中的水含量降至40％，将其移至混捏槽，向其中加入占质量百分比5％的硝酸铜或氯化铜或碱式碳酸铜(干基，以氧化物计)，采用混捏法挤条成型，在惰性气体保护下，80℃干燥4h，400℃下焙烧3h制成特种脱硫剂。

在垃圾处理设施上方设置集气罩，含臭气体经过鼓风机送入到装有上述制备的特种脱硫剂的吸附脱硫装置，通过吸附除去含硫的臭味化合物，脱硫后进入预热器，与催化燃烧反应后的气体进行热量交换，温度达到150℃后，气体进入装有贵金属Pd催化剂的反应器。气体中的各类烃类化合物与氧在催化剂床层内反应生成H₂O和CO₂，含氮有机化合物在催化剂作用下与氧气、臭气中的氨反应生成H₂O和CO₂、高选择性生成N₂而达到彻底净化目的，催化反应后的气体经热量回收后直接排空。本实施例除臭效果如下表3所示：

表3除臭效果

从表3可以看出，经过本发明特种脱硫剂吸附后，垃圾原料臭气中的二硫化碳、硫化氢及甲硫醇等硫化物的含量大大降低，说明本发明特种脱硫剂对硫化物的吸附力强，脱硫效果显著。经过催化燃烧后，臭气气体中的各组分均低于恶臭污染物一级排放标准，实现达标排放，说明本发明除臭工艺具有显著的效果。

实施例2：

将河道污泥置于搅拌槽，向其中添加化学调理剂聚合硫酸铁和生石灰，以质量百分比计，化学调理剂的加入量占污泥量的1％，其中生石灰的加入量占化学调理剂的50％，搅拌后送入虑板压滤脱水，脱水后污泥中的水含量降至60％，将其移至混捏槽，向其中加入占质量百分比50％的硝酸铁或三氯化铁或三氧化二铁(干基，以氧化物计)，采用混捏法挤条成型，在惰性气体保护下，120℃干燥2h，200℃下焙烧5h制成特种脱硫剂。

在垃圾处理设施上方设置集气罩，含臭气体经过鼓风机送入到装有上述制备的特种脱硫剂的吸附脱硫装置，通过吸附除去含硫的臭味化合物，脱硫后进入预热器，与催化燃烧反应后的气体进行热量交换，温度达到400℃后，气体进入装有过渡金属氧化物催化剂的反应器。气体中的各类烃类化合物与氧在催化剂床层内反应生成H₂O和CO₂，含氮有机化合物在催化剂作用下与氧气、臭气中的氨反应生成H₂O和CO₂、高选择性生成N₂而达到彻底净化目的，催化反应后的气体经热量回收后直接排空。本实施例除臭效果如下表4所示：

表4除臭效果

从表4可以看出，经过本发明特种脱硫剂吸附后，垃圾原料臭气中的二硫化碳、硫化氢及甲硫醇等硫化物的含量大大降低，说明本发明特种脱硫剂对硫化物的吸附力强，脱硫效果显著。经过催化燃烧后，臭气气体中的各组分均低于恶臭污染物一级排放标准，实现达标排放，说明本发明除臭工艺具有显著的效果。

实施例3：

将池塘污泥置于搅拌槽，向其中添加化学调理剂聚合氯化铝铁和生石灰，以质量百分比计，化学调理剂的加入量占污泥量的5％，其中生石灰的加入量占化学调理剂的40％，搅拌后送入虑板压滤脱水，脱水后污泥中的水含量降至50％，将其移至混捏槽，向其中加入占质量百分比40％的碳酸锰或硝酸锰或铁锰矿粉(干基，以氧化物计)，采用混捏法挤条成型，在惰性气体保护下，100℃干燥3h，300℃下焙烧4h制成特种脱硫剂。

在垃圾处理设施上方设置集气罩，含臭气体经过鼓风机送入到装有上述制备的特种脱硫剂的吸附脱硫装置，通过吸附除去含硫的臭味化合物，脱硫后进入预热器，与催化燃烧反应后的气体进行热量交换，温度达到300℃后，气体进入装有贵金属修饰的复合金属氧化物催化剂的反应器。气体中的各类烃类化合物与氧在催化剂床层内反应生成H₂O和CO₂，含氮有机化合物在催化剂作用下与氧气、臭气中的氨反应生成H₂O和CO₂、高选择性生成N₂而达到彻底净化目的，催化反应后的气体经热量回收后直接排空。本实施例除臭效果如下表5所示：

表5除臭效果

从表5可以看出，经过本发明特种脱硫剂吸附后，垃圾原料臭气中的二硫化碳、硫化氢及甲硫醇等硫化物的含量大大降低，说明本发明特种脱硫剂对硫化物的吸附力强，脱硫效果显著。经过催化燃烧后，臭气气体中的各组分均低于恶臭污染物一级排放标准，实现达标排放，说明本发明除臭工艺具有显著的效果。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种餐厨垃圾除臭过程的特种脱硫剂，其特征在于，所述特种脱硫剂是以活性污泥为载体，以铜、铁或锰的化合物为活性组分，采用混捏法挤条成型，在惰性气体保护下，80-120℃干燥，200-400℃下焙烧制成；其中，活性组分的质量百分比为5-50％。

2.如权利要求1所述一种餐厨垃圾除臭过程的特种脱硫剂，其特征在于，所述活性污泥选自城市污水处理的生活污泥、河道污泥或池塘污泥，活性污泥经脱水、干燥后作为载体使用。

3.如权利要求1所述一种餐厨垃圾除臭过程的特种脱硫剂，其特征在于，所述铜选自硝酸铜、氯化铜或碱式碳酸铜；所述铁选自硝酸铁、三氯化铁或三氧化二铁；所述锰选自碳酸锰、硝酸锰或铁锰矿粉。

4.如权利要求2所述一种餐厨垃圾除臭过程的特种脱硫剂，其特征在于，所述活性污泥脱水采用化学调理脱水，即在含水超过90％的污泥中加入化学调理剂，经搅拌及压滤后将污泥的中的水脱至40％～60％。

5.如权利要求6所述一种餐厨垃圾除臭过程的特种脱硫剂，其特征在于，化学调理剂选自三氯化铁、聚合硫酸铁、聚合氯化铝铁中的任一一种与生石灰组合，以质量百分比计，化学调理剂的加入量占污泥量的1-10％，化学调理剂中生石灰占比30-50％。

6.权利要求1～5任一项所述特种脱硫剂用于餐厨垃圾处理过程中的除臭工艺，其特征在于，所述除臭工艺包括臭气收集、恶臭组分选择性吸附和催化燃烧；

所述臭气收集是在处理设备的垃圾暴露口上端设置集气罩，含臭气体经过鼓风机送入选择性吸附脱硫装置；

所述恶臭组分选择性吸附是通过选择性吸附脱硫装置中的特种脱硫剂将恶臭气体中的硫化物进行吸附脱除；

所述催化燃烧是在催化剂的作用下，臭气中的有机物与空气中的氧发生化学反应生成水、二氧化碳而达到净化的目的。

7.如权利要求6所述餐厨垃圾处理过程中的除臭工艺，其特征在于，所述催化剂选自贵金属催化剂、过渡金属氧化物催化剂或贵金属修饰的复合金属氧化物催化剂。

8.如权利要求6所述餐厨垃圾处理过程中的除臭工艺，其特征在于，所述催化反应的温度为150～400℃。