煤化工污水除臭工艺简析

Posted 2023-01-12 煤化工

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煤化工企业产生的污水臭气源分别来自污水处理系统和污泥处理系统。污水处理系统中的臭气源主要分布在进水头部、预处理、初级处理及滤池反冲洗液、污泥处理上清液等，曝气池的搅拌和充氧也会产生部分臭气；污泥处理系统中的臭气来源主要分布在污泥浓缩、厌氧消化后的污泥脱水和污泥堆放、外运过程。
根据目前国内企业污水处理场运行实际情况来看，煤化工企业常用的污水除臭工艺有以下几种：
1、生物除臭技术
生物除臭技术是人工利用自然界中微生物的净化能力，将生物群控制在特定的设施内去除臭气的方法。先将人工筛选的体重微生物菌群值种于填料上。当污染气体经过填料表面初期，可从污染气体中获得营养源的那些微生物菌群在适宜的温度、湿度、PH值等条件下，将会得到快速生长、繁殖，并在填料的表面形成生物膜。当废气通过其间，有机物被生物膜表面的水层吸收后被微生物吸附和降解，得到净化再生的水则被重复使用。
污染物去除的实质是以废气作为营养物被微生物吸收、代谢及利用。这是微生物相互协调的过程，变焦复杂。它由物理、化学、物理化学一集生物化学反应所组成。生物过滤废臭气净化系统核心为高效生物滤（池）塔、有利于生物附着和生长的复合填料和微生物优势菌种。在适宜的环境条件下，滤（池）塔中的微生物在填料表面形成生物膜，利用废气中无机和有机物作为生物菌种生存的碳源和能源，通过降解异味物质维持其生命活动，将异味物质分解为水、二氧化碳和矿物质等无臭物，达到净化废臭气体的目的。
这种除臭技术的不足之处在于：
（1）是在净化工程中，滤料中的物资也不断被生物降解和损耗，一般3-5年需更换一次滤料。
（2）是微生物生长繁殖需一定量的水分，所以在滤料上生物菌落的含水率一般为40%以上。废气中的湿度>95%。
（3）是废气生物净化的一般温度为中温（20-37摄氏度）和高温（50-65摄氏度），不适合温度低的地方。如果加上保温系统的话，能耗相当高，运行费用高。另外，在废气净化过程中，含氯有机物、氨气、硫化氢的氧化分解会导致净化环境中的酸碱值下降，它将影响微生物的生化作用。
（4）是煤化工污水臭气中含大量不可生化降解的惰性有机物，单纯的采用微生物净化工艺并不能完全满足目前环保要求。
总之，我国的生物除臭技术尚处于起步阶段，许多问题需要进一步探讨和解决。如反应动力学研究，填充物的特性研究，动态负荷研究，设备研发，高效优势菌种的筛选，生物菌群的研究等。
2、吸附技术
目前采用最多的吸附材料为活性炭。活性炭具有微晶结构，微晶排列完全不规则，晶体中有微孔，使它具有巨大的比表面积。这决定了活性炭具有良好的吸附性，可以吸附废水和废气中的金属离子、有害气体、有机污染物、色素等。工业用途的活性炭要求机械强度大、耐磨性能好，结构力求稳定，吸附所需能量小，以有利于再生。
活性炭精细的多孔表面结构，可广泛用于油脂、饮料、食品、饮用水的脱色、脱味，气体分离、溶剂回收和空气调节，用作催化剂载体和吸附剂，适合废气处理过程脱味和除臭。
但活性炭应用于煤化工污水除臭气上存在限制，尤其在相对湿度较大时活性炭吸附能力明显降低。而且吸附饱和后，由于成分复杂，脱附存在困难，从而造成运行费用高、维护不便、产生二次污染。同时运行阻力较大，能耗高。
3、光触媒催化氧化技术
光触媒的主要成分是纳米级角柱锐钛型二氧化钛（TiO2）。光触媒催化氧化技术被誉为当今世界上最先进的空气净化新技术，近来在中国也得到较广泛应用。
在室温下，当波长在253.7纳米以下的波长照射到二氧化钛颗粒上时，在价带的电子被光量子所激发，跃迁到导带形成自由电子，而在价带形成一个带正电的空穴，这样就形成电子－空穴对。利用所产生的空穴的氧化及自由电子的还原能力，二氧化钛和表面接触的水、氧气发生反应，产生氧化力极强的自由基。这些自由基可分解几乎所有有机物质，将其所含的氢和碳变成水和二氧化碳。
在光量子照射下，当空气进入光催化反应腔时，高能“电子－空穴”对即刻与有毒有害的有机废气直接进行化学反应，氧化、分解为无污染的水和二氧化碳等。
常州天马集团污水厂之前采用的是喷淋和活性炭吸附工艺。在使用3年后，此工艺越来越不能满足公司车间废气处理的要求。该企业经过反复考察，最终选择了光触媒催化氧化技术。设备运行4年，废气净化率一直保持在90%以上（处理风量为25000立方米/小时，排气筒高度为25米，排气筒内径为0.9米）。在2014年进行的多次检测分析结果得出，该工艺对污水臭气的去除效率达到90%以上。（本文作者为中国煤化工VOC废气治理技术中心主任/上海安居乐环保科技有限公司总经理）