CN108554021B - 一种市政污水处理厂产生的恶臭气体的处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种市政污水处理厂产生的恶臭气体的处理工艺，包括：收集恶臭气体，进行过滤预处理；通入光钛催化装置内进行光催化处理；将光钛催化处理后的气体通入催化净化塔中催化淋洗，再进行排放。本发明采用光催化和淋洗结合的方式，并在光钛催化装置内将光触媒网罩于紫外灯管外周形成一个光钛催化模块，使进入罩体内部的恶臭气体与光触媒网内壁充分接触，延长光催化时间和路径；并通过交替设置光钛催化模块使装置内部形成特定的气流通道，同样延长了光催化的时间以及气体流动的路程，增强了装置的除臭和杀菌能力强，提高了恶臭气体中的硫化氢、氨气、挥发性有机物和臭气浓度的去除效率。

Description

一种市政污水处理厂产生的恶臭气体的处理工艺
技术领域
本发明涉及恶臭气体处理技术领域，尤其涉及一种市政污水处理厂产生的恶臭气体的处理工艺。
背景技术
恶臭气体是指一切刺激嗅觉器官并引起人们不愉快嗅觉及损害生活环境的气体物质；按其组成可分成5类：①含硫化合物，如H2S、二氧化硫SO2、硫醇、硫醚等；②含氮化合物，如氨气、胺类、酰胺、吲哚等；③卤素及衍生物，如氯气、卤代烃等；④烃类及芳香烃；⑤含氧有机物；如醇、酚、醛、酮、有机酸等。
目前，国内外治理恶臭气体的方法主要有：1、直接燃烧法；2、催化氧化法；3、臭氧氧化法；4、活性碳吸附法；5、药液喷淋法；6、生物除臭法；7、光氧化法；8、低温等离子法等。
公开号为CN102861507A的发明专利申请公开了一种含氨硫恶臭气体除臭净化方法及设备该方法包括以下步骤：①脱氨；②油气分离；③除硫。该设备包括脱氨系统、油气分离系统和除硫系统；脱氨系统包括引气管、除氨水罐、第一循环泵、第二循环泵、第一射流泵和第二射流泵；油气分离系统包括油气分离罐；除硫系统包括第一级旋流吸收塔、第二级旋流吸收塔、吸收剂储罐、第三循环泵、第四循环泵、第三射流泵和第四射流泵。
公开号为CN106512692A的发明专利公开了一种光氧联合双液双喷淋洗涤除臭反应器及其应用方法，该发明通过设置光氧催化前处理器、喷淋装置、两个不同的填料段的方式，在一号填料段的侧方设置45度导气弯头，在45度导气弯头的内部设置有光氧催化前处理器，减少了化学除臭药剂的使用量和处理难度，节约运行成本，减小了化学洗涤塔的设计停留时间，彻底解决臭氧二次污染问题，无需增加尾气处理装置，提高了处理效果的保障率。
公开号为CN206262364U的发明专利公开了一种废气光解除臭净化系统，该系统包括智能监控装置、净化室、连接于净化室进气口的集气器、连接于净化室出气口的风机，其中，所述净化室内设置有若干UV灯管，所述集气器上由外至内依次设置有HEPA高效过滤网与进气均流网；所述智能监控装置包括PLC控制器、报警器、设置于净化室进气口处的第一气体在线监测反馈模块、及设置于净化室出气口处的第二气体在线监测反馈模块，该报警器、第一气体在线监测反馈模块与第二气体在线监测反馈模块分别电连接至PLC控制器。
虽然，上述系统和方法可用于除臭、杀菌以及去除恶臭污染物；但是，上述系统和方法仍存在除臭和杀菌能力有限，光催化降解效果有待提高的问题。
发明内容
一种市政污水处理厂产生的恶臭气体的处理工艺，该处理工艺可有效实现恶臭气体的除臭和杀菌，对于恶臭气体中的硫化氢、氨气、挥发性有机物(VOCs)和臭气浓度均具有较高的去除效率。
具体技术方案如下：
一种市政污水处理厂产生的恶臭气体的处理工艺，包括以下步骤：
(1)收集恶臭气体，将恶臭气体通入过滤装置中进行过滤预处理；
(2)过滤预处理后的恶臭气体通入光钛催化装置内进行光钛催化处理；所述光钛催化装置包括箱体，所述箱体的一端设有进气口，另一端设有出气口，内腔中设有光钛催化模块，所述光钛催化模块交错布置在箱体的两个相对内壁上，光钛催化模块包括紫外灯组件和包围在紫外灯组件外周的罩体，所述罩体由若干表面附着纳米二氧化钛的光触媒网组装而成；所述箱体的内腔中还设有交错布置在箱体两个相对内壁上的气流导向板；每个光钛催化模块的两侧均设置有气流导向板，且沿气流的行进方向，位于所述光钛催化模块上流的气流导向板均与光钛催化模块异侧固定；
恶臭气体通过光钛催化装置进气口时的流速为8～10m/s，光钛催化装置内气体的反应时间为5～7s；
(3)将光催化处理后的气体通入催化净化塔中催化淋洗，再进行排放。
所述的内壁是指箱体中与进气口和出气口相异的其他侧壁。
步骤(2)中采用的光钛催化装置将光触媒网组装成罩体形式包围在紫外灯外周可有效提高紫外线的辐射有效区；与此同时，进入到罩体内部的恶臭气体能够在罩体内与光触媒网内壁充分接触，延长恶臭气体在每个光钛催化模块内部的流动时间和流动路径。将光钛催化模块交错布置同样也能够降低气体移动速度，延长光催化处理时间，进一步提高光催化降解效果，进而提高硫化氢、氨气、挥发性有机物(VOCs)和臭气浓度的去除效率。
与此同时，交错布置的气流导向板以及光钛催化模块能够使箱体内腔中形成特定的气流通道；气流从进气口进入后受到气流导向板的阻碍会集中向该气流导向板下游的光钛催化模块流动，使大量的气体向光钛催化模块中光触媒网的网孔聚集，当气体穿过网孔时，流道收缩，有利于气体中大分子恶臭物质之间的碰撞，而在通过网孔后，流道扩大，促进了气体的紊动，有利于恶臭气体与罩体内壁上形成的自由基更充分地接触，从而提高光催化降解效果。
作为优选，所述紫外灯组件包括若干根纵向平行排列的紫外灯管以及固定紫外灯管的面板；所述罩体固定于面板上，面板与箱体可拆卸连接。将罩体固定于面板上可形成一体式的光钛催化模块，并能够从箱体中取出，便于模块的统一更换。当然，罩体与面板之间也可设置成可拆卸式，便于模块内各部件的更换和维修。
作为优选，箱体内壁上与所述面板相对的位置处，设有一对连接板，连接板的一端固定在箱体内壁上，另一端向两连接板之间翻折，形成与面板固定的固定面。
所述固定面与面板通过螺栓连接。通过连接板的设置可将光钛催化模块固定于箱体内壁上，当需要取出光钛催化模块时，只需松开螺栓即可取出。
作为优选，所述箱体的内壁上还设有开拉门，开拉门位于连接板之间；便于光钛催化模块的放置和取出。
与所述光钛催化模块相对应的箱体壁上均开有拉门，通过开拉门以及光钛催化模块的合理结构设计，使得箱体内的光钛催化模块更方便的拆卸和安装。
作为优选，所述面板上还设有用于控制紫外灯管的控制器。所述紫外灯管可以分为185nm特征波长的紫外线灯管和254nm特征波长的紫外线灯管，且两者交替放置。254nm特征波长的紫外线本身就可以直接杀灭恶臭气体中的细菌和病毒；而185nm特征波长的紫外线可使氧气分子分解，产生臭氧，进而杀死病毒和细菌；再配合光催化机制，能够有效降解恶臭气体中的有害物质以及杀灭细菌和病毒。
作为优选，所述罩体包括若干块光触媒网以及用于放置和固定光触媒网的固定框架；固定框架固定于所述面板上。
作为优选，所述光触媒网为铝基蜂窝光触媒网。
作为优选，所述催化净化装置的底部设有进风口，顶部设有出风口；所述催化净化装置的内腔中由下至上依次设有多级催化填料层、喷淋层、除雾层和尾气催化填料层。
进一步地，所述催化填料层至少为两级；可有效提高恶臭气体的均布、催化、净化效果，减缓气体流动速度，增加气液接触面积，增加催化反应时间，显著提高催化净化降解效果。
作为优选，所述光钛催化装置和催化净化装置之间设有风机；使集气装置、光钛催化装置处于负压状态，保证恶臭气体不外泄挥发；当经过光钛催化净化装置时，恶臭气体不外泄避免造成恶臭腐蚀性气体对光钛催化装置电气等设备的侵害；显著提高装置使用寿命和使用安全性；经光钛催化装置处理后的恶臭气体经静音防腐风机增压后，进入催化净化装置，以正压方式使恶臭气体由催化净化装置底部进入逆流而上经过催化净化装置内腔的各层段，显著提高光钛催化净化除臭系统使用寿命和降解效果。
作为优选，步骤(2)中，控制光钛催化装置的总风量为4000～4800m3/h，总功率为10～12KW。
作为优选，步骤(3)中，所述洗涤塔的喷淋密度为18～22m3/m2·h，恶臭气体的停留时间为5～8s。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明采用光钛催化和催化淋洗结合的方式，并设计了光催化效果更佳的光钛催化装置来与洗涤塔进行组合，有效提高了恶臭气体的处理效果，尤其是在提高硫化氢、氨气、挥发性有机物(VOCs)和臭气浓度去除效率上的效果极为显著。
(2)本发明处理工艺中采用的光钛催化装置内将光触媒网罩于紫外灯管外周形成一个光钛催化模块，使进入罩体内部的恶臭气体与光触媒网内壁充分接触，延长光催化时间和路径；并通过交替设置光钛催化模块使装置内部形成特定的气流通道，同样延长了光催化的时间以及气体流动的路程，增强了装置的除臭和杀菌能力强，显著提高了恶臭气体的处理效果，尤其是提高了恶臭气体中的硫化氢、氨气、挥发性有机物(VOCs)和臭气浓度的去除效率。
附图说明
图1为本发明市政污水处理厂产生的恶臭气体处理工艺的工艺流程。
图2为用于处理市政污水处理厂产生的恶臭气体的处理系统结构示意图。
图3为图1所示系统中光钛催化装置俯视图的结构示意图。
图4为图1所示系统中光钛催化装置后视图的结构示意图。
图5为图1所示系统中光钛催化装置内光钛催化模块俯视图的结构示意图。
图6为图1所示系统中光钛催化装置内光钛催化模块左视图的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。以下实施例中所采用的材料均为市售产品，可从市面上购买获得。
本发明提供的市政污水处理厂产生的恶臭气体的处理工艺通过以下处理系统来实现，具体结构如下：
如图2所示，一种用于处理市政污水处理厂产生的恶臭气体的处理系统，该系统由集气装置1、过滤装置2、光钛催化装置3、洗涤塔4和排放装置5组成。
其中，集气装置1由集气管道11和集气罩12组成；集气管道的一端与集气罩连通，另一端与光钛催化装置2连通。
过滤装置2用于对进入集气管路的恶臭气体进行过滤预处理，去除大分子物质和粉尘等。过滤装置2设置于集气装置1和光钛催化装置3连接的管道上。沿气流行进方向，所述过滤装置内依次设有颗粒活性碳滤网和脱臭透析膜片。颗粒活性碳滤网的基材为聚氨酯泡棉，活性碳为煤质颗粒活性碳，颗粒活性碳滤网的厚度为15mm，外周设置有不锈钢边框，不锈钢边框可拆卸的固定在过滤装置的壳体内壁上；脱臭透析膜片内包裹有除臭味粒子，可捕捉恶臭气体中的臭味气体分子，例如：小分子有机物(酯类、醇类、芳烃类等)等，降低臭气浓度。
如图3所示，光钛催化装置3，包括内部中空的长方体型不锈钢箱体，箱体31的一侧设有进气口32，与进气口32相对的另一侧设有出气口33；箱体底部设有多个支撑脚。进气口32通过法兰或其他连接装置与集气管道11连接。在进气口32和出气口33处，分别安装有气体流速监测仪，用于控制进出气体的流速。
如图3和4所示，箱体31的内腔中设有四组光钛催化模块34，分别交错布置在箱体的与进出气口相异的两个相对内壁上；每个光钛催化模块都由紫外灯组件和罩于紫外灯管外周的罩体35组成。
其中，如图3～6所示，每个光钛催化模块内的紫外灯组件都由十根纵向平行排列的紫外灯管36和一块与紫外灯管垂直且用于固定紫外灯管的面板37组成，面板37上开有供紫外灯管底部插入和固定的固定孔，紫外灯管安装于面板正面，而面板的反面固定安装有紫外灯管的控制器38，每个灯管由一个独立的控制器控制；控制器38垂直排列成两排。紫外灯管的与面板相对的一侧还设有支撑每个紫外灯管的支架。十根紫外灯管分为两种，分别是185nm特征波长的紫外线灯管和254nm特征波长的紫外线灯管；两种灯管交替放置。
而每个光钛催化模块内的罩体35均为缺少一个侧面的长方体型网罩；其由表面附着纳米二氧化钛的铝基蜂窝光触媒网39以及包裹光触媒网外边缘并将光触媒网固定到面板上的固定框架310组成。其中，一个光钛催化模块内的光触媒网共十一块，与紫外灯管平行的两个侧面分别固定有四块，固定框架的这两个侧面呈田字形，其余侧面均为一块完整的铝基蜂窝光触媒网。
罩体35的外边缘可直接焊接在面板正面，实现罩体与面板的固定，形成一体式的光钛催化模块；当然，面板上也可设置插槽，供罩体插入。在箱体内壁与面板相对的位置处，箱体内壁上设有一对与内壁和面板均垂直的连接板311；连接板311的一端固定在箱体内壁上，另一端向两连接板之间翻折，形成与面板紧密贴合的固定面，固定面通过螺栓与面板固定。此外，箱体的内壁上还设有开拉门312，开拉门312位于连接板311之间；而面板反面的上部和下部均设有把手。与每个光钛催化模块相对应之处均设有开拉门和连接板311。
如图2和3所示，箱体的内腔中还设有交错布置在箱体两个相对内壁上的气流导向板313；沿气流的行进方向，相邻两块气流导向板之间均设有一个光钛催化模块34且该模块与两块气流导向板313(如1图所示，分为上游气流导向板和下游气流导向板)中的下游气流导向板同侧固定。该气流导向板为不锈钢板。
洗涤塔4的底部设有与光钛催化装置出气口连通的进风口41，顶部设有出风口42，出风口42与排放装置5连通。
该洗涤塔为圆柱形塔体，由聚丙烯或碳钢制成，塔内由下至上依次设有一级催化填料层43、二级催化填料层44、喷淋层45、除雾层46和尾气催化填料层47；其中，喷淋层45包括脱硫喷嘴以及通过耐腐蚀管线和两台耐腐蚀循环泵与脱硫喷嘴的耐腐蚀水箱，耐腐蚀管线上还设有过滤器、电动阀、手动阀组、逆止阀、流量计、压力表、水力空化器等，并通过自动控制系统进行控制，可根据催化净化要求调节流量大小，根据pH值得变化自动换水调节酸碱平衡，显著提高净化效果。
在光钛催化装置3和催化净化装置4之间还设有静音防腐玻璃钢风机6；所述静音防腐玻璃钢风机6采用侧吸式离心风机，以卧式安装，与电机置于同一机座，轴与壳体贯通处，密封严密，不泄漏气体，风机设置防振垫，隔振效率≥80％；风机的进出口设有补偿器。风管采用304不锈钢或玻璃钢制作，风管密封严密，连通整个光钛催化净化除臭系统，使恶臭气有组织有次序经过每道处理工艺。
排放装置5由排气管构成，排气管出风口处可设置出风锥帽。
实施例1
本实施例采用上述处理系统对某市城市污水泵站产生的恶臭气体进行处理，处理前调查该污水泵站工作期间H2S浓度为0.235～0.254mg/m3，NH3浓度为0.413～0.753mg/m3，臭气浓度为1456～3564OU/m3，挥发性有机物中甲硫醇的浓度为0.057～0.096mg/m3。本实施例所提供的浓度是指污水泵站内的恶臭气体平均浓度范围，去除率也指平均去除效率。
具体处理工艺如下：
(1)利用集气装置收集污水泵站产生的恶臭气体，控制集气装置内的集气管风速为8m/s；恶臭气体通过管路进入过滤装置内，依次经颗粒活性碳滤网和脱臭透析膜片进行过滤预处理；
(2)过滤预处理后的恶臭气体进入光钛催化装置内进行光催化处理，控制光钛催化装置的总风量为4500m3/h，总功率为11.5KW，在恶臭气体通过光钛催化装置进气口时的流速为8m/s，气体在光钛催化装置内的反应时间为6s；在恶臭气体未进入光钛催化装置前，先开启光钛催化装置内254nm特征波长的紫外灯管杀菌10s，再在通入恶臭气体时，同时开启254nm特征波长的紫外灯管和185nm特征波长的紫外灯管进行光催化反应；
测定出气口处气体各指标的浓度并计算去除率，H2S的去除率为75.9％，NH3的去除率为69.3％，臭气浓度的去除率为88.3％，甲硫醇的去除率为56.3％。
(3)光钛催化反应后的恶臭气体经静音防腐玻璃钢风机送至催化净化塔底部的进风口处，由下至上依次经过一级催化填料层、二级催化填料层、喷淋层，除雾层和尾气催化填料层后，从出风口排出，并通过排放装置排放至外界环境中；
其中，洗涤塔采用水作为喷淋液，喷淋密度为20m3/m2·h，一级催化填料层和二级催化填料层均采用催化型活性炭颗粒，控制恶臭气体在洗涤塔内的停留时间为6s。
处理后，测定排放装置出口处气体的各指标浓度并计算去除率，H2S的去除率为95.1％，NH3的去除率为93.2％，臭气浓度的去除率为97.5％，甲硫醇的去除率为89.3％。
对比例1
本对比例除不进行步骤(2)外，其余工艺步骤与实施例1相同，处理的恶臭气体来源也与实施例1相同。
最终，处理后测定排放装置出口处气体的各指标浓度并计算去除率，H2S的去除率为68.3％，NH3的去除率为71.2％，臭气浓度的去除率为35.5％，甲硫醇的去除率为47.4％。

Claims (6)

1.一种市政污水处理厂产生的恶臭气体的处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
（1）收集恶臭气体，将恶臭气体通入过滤装置中进行过滤预处理；
（2）过滤预处理后的恶臭气体通入光钛催化装置内进行光钛催化处理；所述光钛催化装置包括箱体，所述箱体的一端设有进气口，另一端设有出气口，内腔中设有光钛催化模块，所述光钛催化模块交错布置在箱体的两个相对内壁上，光钛催化模块包括紫外灯组件和包围在紫外灯组件外周的罩体，所述罩体由若干表面附着纳米二氧化钛的光触媒网组装而成；所述箱体的内腔中还设有交错布置在箱体两个相对内壁上的气流导向板；每个光钛催化模块的两侧均设置有气流导向板，且沿气流的行进方向，位于所述光钛催化模块上流的气流导向板均与光钛催化模块异侧固定；
所述紫外灯组件包括若干根纵向平行排列的紫外灯管以及固定紫外灯管的面板；所述罩体固定于面板上，面板与箱体可拆卸连接；
所述箱体内壁上与所述面板相对的位置处设有一对连接板，连接板的一端固定在箱体内壁上，另一端向两连接板之间翻折，形成与面板固定的固定面；
所述罩体包括若干块光触媒网以及用于放置和固定光触媒网的固定框架；固定框架固定于所述面板上；
恶臭气体通过光钛催化装置进气口时的流速为8~10 m/s，光钛催化装置内气体的反应时间为5~7 s；
（3）将光钛催化处理后的气体通入催化净化塔中催化淋洗，再进行排放；所述光钛催化装置和催化净化装置之间设有风机。
2.如权利要求1所述的处理工艺，其特征在于，步骤（1）中，沿气流行进方向，所述过滤装置内依次设有颗粒活性碳滤网和脱臭透析膜片。
3.如权利要求1所述的处理工艺，其特征在于，所述箱体的内壁上还设有开拉门，开拉门位于连接板之间。
4.如权利要求1所述的处理工艺，其特征在于，所述催化净化塔的底部设有进气口，顶部设有出气口；所述催化净化塔的内腔中由下至上依次设有多级催化填料层、喷淋层、除雾层和尾气催化填料层。
5. 如权利要求1所述的处理工艺，其特征在于，步骤（2）中，控制光钛催化装置的总风量为4000~4800 m3/h，总功率为10~12 KW。
6. 如权利要求1所述的处理工艺，其特征在于，步骤（3）中，所述催化净化塔的喷淋密度为18~22 m3/m2·h，恶臭气体的停留时间为5~8 s。
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