专题恶臭污染控制

关于专题恶臭污染控制第1页，共58页，2023年，2月20日，星期二一、恶臭气体来源与危害恶臭定义恶臭气体来源恶臭气体分类恶臭气体危害国内外概况第2页，共58页，2023年，2月20日，星期二恶臭定义恶臭污染作为世界七大环境公害之一,在全球范围内已受到各国的广泛重视。恶臭物质，是指一切刺激嗅觉器官引起人们不愉快及损坏生活环境的气体物质。第3页，共58页，2023年，2月20日，星期二恶臭气体来源恶臭包括生活中产生的恶臭及工业生产中产生的恶臭两类。生活源：在新迁入居室时会接触到装修材料所发出的臭气，包括涂料、粘接剂等含有挥发性有机化合物等对人体毒性较大的恶臭气体。另外，居室、厨房、厕所、垃圾堆都是恶臭经常发生的地方。特别是对垃圾堆产生的恶臭，现在人们的投诉逐渐增多。第4页，共58页，2023年，2月20日，星期二恶臭气体来源工业生产中的恶臭污染主要来源于石油化工、香料厂、涂料厂、食品发酵厂、农药厂、家畜厂、牲畜屠宰与肉类加工、水产加工、油脂工业、炼油、炼焦、煤气、化肥、制药、皮革制造、造纸、合成材料、污水处理和垃圾处理等行业。第5页，共58页，2023年，2月20日，星期二分类组成①含硫化合物，如H2S、SO2、硫醇等；②含氮化合物，如氨气、胺类、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、酮等。第6页，共58页，2023年，2月20日，星期二恶臭的危害1、对人体健康的危害

高浓度的恶臭物质会使接触者发生肺水肿，还使人眼睛流泪，人头晕、恶心、呕吐、血压升高、心跳加快、呼吸困难直至窒息死亡。恶臭不仅给人们带来嗅觉上的不适,长期生活于恶臭污染的环境中还会引起厌食、失眠、记忆力下降、心情烦躁等功能性疾病,而且也将影响社会经济状态的恶化,使地域性经济发展受到抑制。第7页，共58页，2023年，2月20日，星期二恶臭的危害2、对环境的危害

恶臭物质随着流水渗入地下,污染了土壤和地下水源。

臭气也同样影响动植物的生长发育，使农作物枯萎、产量下降。第8页，共58页，2023年，2月20日，星期二国内外概况20世纪60年代，在日本以鱼骨场、皮革厂为代表的恶臭污染投诉不断增加，促使人们对恶臭污染的研究。在日本恶臭和大气污染、水质污染、土壤污染、噪音、震动、地盘下沉等被列为项典型环境公害，1971年并制定了臭气浓度及--种单一恶臭物质的排放标准。其主要测定及评价方法包括食盐水平衡法、检知管法、六阶段臭气强度法、三点比较式臭袋法和九阶段快不快法等。第9页，共58页，2023年，2月20日，星期二美国的恶臭污染来源主要为垃圾焚烧、化工厂、咖啡焙烤等工业，1971年颂布了《清洁空气法》，同时各州也规定了相应的法律和标准。德国在《联邦侵害防止法》及《有关空气质量的控制的技术指针》中，对有关恶臭污染作出了规定，但没有给出具体标准及测定评价方法。1993年在《环境大气中有关臭气的指令》中规定了臭气频度、臭气时间的测定及计算方法，并针对不同地区规定了界限值。第10页，共58页，2023年，2月20日，星期二我国对恶臭污染的研究起步比较晚，参考日本的经验，于1993年制定了恶臭污染物排放标准，包括臭气浓度及三甲胺、硫化氢、甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫、二硫化碳、苯乙烯等几种单一恶臭物质的厂界标准及排放标准。第11页，共58页，2023年，2月20日，星期二二、恶臭污染评价排放的有臭味气体包含几百种化合物，其中只有几种是有臭味的，而主要的臭味物质的浓度和嗅阈值极低，因此需要特别的灵敏的分析检测方法。评价臭味对人们干扰的检测方法仍是嗅觉测定法和化学法，现在又有更为先进的检测方法,如感觉分析仪/电子鼻。第12页，共58页，2023年，2月20日，星期二日本主要测定及评价方法包括食盐水平衡法、检知管法、六阶段臭气强度法、三点比较式臭袋法和九阶段快不快法等。我国臭气浓度（无量纲）：嗅辨师闻第13页，共58页，2023年，2月20日，星期二恶臭的阈值及强度恶臭阈值：恶臭的检测方法有人的嗅觉法和仪器分析法两种，通常把正常勉强可以感到的臭味的浓度称为嗅觉的阈值。其中不能辨别臭味种类的阈值称为检知阈值，能够辨别出臭味种类的阈值称为认知阈值。由于臭味的灵敏程度因人而异，所以不同研究者给出的臭味阈值往往差距甚远，一般恶臭多为复合恶臭形式，复合恶臭的强度与恶臭物质种类、浓度有关。第14页，共58页，2023年，2月20日，星期二恶臭强度：恶臭有强弱之分，一种恶臭物质的臭气强度随着其浓度的增大而增强。恶臭物质的限制标准是根据恶臭的刺激强度与其浓度之间的关系对每种物质规定控制范围的。臭气强度以嗅觉阈值为基准划分等级，一般分为6级：各种恶臭物质的臭味强度超过2.5、3.5级时，表明大气已受到恶臭污染。臭气浓度随扩散距离增大而衰减。

第15页，共58页，2023年，2月20日，星期二嗅觉测定法嗅觉测定法是对于一组适合的特定的人群选择不同浓度的臭气混合物，臭气浓度用每单位体积多少臭气单位表示，单位是OU/m3。这种方法的重现性可以达到公众可接受的水平，但它的功能性极差，特别不适于低浓度和有毒物质的检测,从而限制了它的应用；而且这种测定方法由于取样后立即需要大量的测臭人员，所以与其他的测定方法相比更加昂贵。第16页，共58页，2023年，2月20日，星期二化学法化学法是用某种分析方法对臭味分子进行检测，会受到一些化合物检测限值的限制，如嗅阈值极低的硫醇。通过化学方法检测混合物质中潜在的臭味物质是不可能的，因为混合后是否有协同、掩蔽或放大作用是未知的。对于高挥发性气体，化学分析法色质联机(GC-MS)与嗅觉检测法相结合(即所谓的GC-MS/O)是一个很好的可供选择的方法，但是,由于这种方法的样品需要富集，所以为了保证测定的准确性，取样和样品富集的步骤需要格外注意。第17页，共58页，2023年，2月20日，星期二气相微萃取技术(SPME)已经被证明是一个可行的替代传统取样方法的一种选择性和灵敏度高的分析方法，该法是将取样和被分析物的富集结合成一个步骤，允许被分析物质在GC中的直接迁移转换，这个装置是在注射器中加一个改良的带有涂层的纤维,这个纤维暴露于样品中,使被分析物质在涂层和样品中迁移转换,直到达到平衡为止,萃取的被分析物在注射器中遇热从涂层中脱附出来。第18页，共58页，2023年，2月20日，星期二Kleeberg等评价了SPME技术对于臭味气体的分析测定，使用GC-MS、气相色谱法和火焰离子检测法与嗅觉测量法相结合(GC-FID/O)，探讨了其影响因素，如纤维种类、吸附时间、脱附温度和时间等。第19页，共58页，2023年，2月20日，星期二电子鼻电子分析仪现在不能通过仪器读数直接提供臭气浓度形式的结果,而许多国家的臭气标准都是臭气浓度的形式“嗅觉测定方法和感觉分析技术的结合可以发挥二者的优点，这就是最近在评价臭味影响时广泛使用的工具，即所谓的感觉分析仪/电子鼻。现代的电子鼻是由对应于不同臭味分级的传感器矩阵组成，最初是由Persand等在1982年研制而成的，现在市场上的电子鼻相对于最初的原型而言更为复杂,但仍是秉承了最初的设计理念，第20页，共58页，2023年，2月20日，星期二电子鼻的工作原理基本上模仿了人类嗅觉系统的作用机制，通常由一个化学传感器矩阵和一个信息识别系统组成，通常是以神经网络的形式”化学传感器矩阵仿效构成鼻子接收器的蛋白质，将电子鼻与嗅觉测定法相结合可以对环境样品中的臭味浓度有一个定量的估计，从而可以和臭味的环境标准进行对比。第21页，共58页，2023年，2月20日，星期二三、恶臭气体的控制技术传统处理技术中，研究较多并且广泛采用的有吸附法、吸收法、焚烧法等，近年来逐步形成和优先发展的控制技术包括生物法、等离子体分解法等。随着人们对臭气排放的多品种、多样性的增加,各国制定的臭气排放标准日益严格，臭气的评价和处理领域得到了迅速发展。第22页，共58页，2023年，2月20日，星期二三、恶臭气体的控制技术1、物理脱臭法2、化学脱臭法3、生物脱臭法4、SPM-TiO2光催化氧化法5、低温等离子法第23页，共58页，2023年，2月20日，星期二1、物理脱臭法物理脱臭法：不改变恶臭物质的化学性质,只是用一种物质将它的臭味掩蔽和稀释,或者将恶臭物质由气相转移至液相或固相。物理法中常用的效果比较好的是大气稀释扩散法和吸附脱臭法。第24页，共58页，2023年，2月20日，星期二大气稀释扩散法：将恶臭气体由烟囱排向大气,通过大气的稀释扩散以及氧化反应使其浓度将低,以保证下风向和臭气发生源附近工作和生活的人不受恶臭的危害。此法主要适用于臭气浓度比较低的工业有组织排放源的恶臭处理。大气稀释法受当地气象条件和地形条件影响较大,另外对烟囱的高度也有一定的要求,以保证受控点恶臭物质浓度不超过环境标准。第25页，共58页，2023年，2月20日，星期二恶臭的控制为了确保污水处理厂工作人员和周围居民的健康，污水处理厂恶臭排放严格按照恶臭污染物排放标准执行，污水处理厂一般可采取以下方法控制恶臭排放浓度：1）密封法：采用固体、无臭气体或液体隔断恶臭物质扩散来源，使恶臭物质不可能进入或允许不可避免的极少量进入空气中。污水厂的进水泵房、粗细格栅、污泥堆场都可采用密封罩减少恶臭气味排放。设备维修时应采取强制通风措施，保证维修人员的安全。第26页，共58页，2023年，2月20日，星期二2）稀释扩散法：是将有气味的气体由抽至高空扩散或以无臭的空气将其稀释，以保证在抽封口的下风向和臭气发生源附近工作和生活的人们不受恶臭的袭扰，不妨碍人们的正常生活。污水处理厂在设计时考虑当地主导风向，将恶臭发生源布局在主导风向的下风侧；脱水机房内带机工作时将工作区上方臭味抽走排出。第27页，共58页，2023年，2月20日，星期二3）掩蔽法：根据气味缓合作用原理，采用更强烈的芳香气味或其他令人愉快的气味与臭气混合，以掩蔽臭气或改变臭气的性质，使气味变得能够为人们所接受，或采用一种能抵消或部分中和恶臭的添加剂，以减轻恶臭。该方法适用于低浓度恶臭成分。如污水中的粪臭素4甲基吲哚可采用茉莉香水配对抵消剂掩蔽。设置绿化隔离带：绿化既可以美化厂容、还可净化空气。污水处理厂与居民之间，应尽可能建成高大树木的绿化隔离带，形成绿化屏障，以减少臭气对居民的影响。污水处理厂应种植若干吸收臭气、净化空气作用较大的树木，如夹竹桃等。第28页，共58页，2023年，2月20日，星期二吸附脱臭法：使得恶臭气体通过吸附剂填充层而被吸附去除的方法,常用的吸附剂一般为活性炭、活性氧化铝、硅胶、沸石、硅藻土以及陶瓷碎片等。比较常用的方法是活性碳吸附法。但是其交换再生周期受气体的种类数量温度水分的变动影响较大,很难确保。在工程应用上,吸附器大多设计成固定床反应器的形式“在连续运行的固定床中,气体通过固定床,吸附和脱附同时发生,这可以通过几个吸附器的平行运行或者使用一个吸附器轮的形式来实现。第29页，共58页，2023年，2月20日，星期二吸附剂的再生通常采用热空气法这种技术的缺点在于再生气体的热容量相对较低,所以需要大量的再生热气流。电热再生是另一种热脱附方法,它具有更好的工艺控制和较高的脱附物浓度最近几年较流行的是微波脱附方法，尽管这种方法前景广阔，且也有一些应用，但是需要考虑粒子间可能发生热电和放电作用“在有氧气存在时可以自燃的吸附剂可能成为新的研究课题。第30页，共58页，2023年，2月20日，星期二吸附可以和其他脱臭方法如生物滤池组合应用,这种方法特别适用于排放的气体浓度波动较大的情况。如当气体不连续产生时,生物滤池的效率较低,这时,采用生物滤池与吸附器的组合工艺,吸附剂在进气浓度高时可以满负荷吸附,当进气浓度低时,如在晚上,可以脱附,这种方法可以使生物滤池保持在一个相对稳定的负荷。第31页，共58页，2023年，2月20日，星期二2、化学脱臭法化学法：使另外一种物质与恶臭物质进行化学反应,改变恶臭物质的化学结构,使之转变为无臭物质或臭味较低的物质。常见方法有燃烧放、氧化法和化学吸收法等。第32页，共58页，2023年，2月20日，星期二燃烧法：在高温下恶臭物质与燃料气充分混合,实现完全燃烧。净化效率高,恶臭物质被彻底氧化分解,但设备易腐蚀,消耗燃料,投资高,处理成本高,易形成二次污染。第33页，共58页，2023年，2月20日，星期二臭气的热处理热力燃烧法热力燃烧法可以应用到各种臭气的处理上，然而如果挥发性气体浓度低，需要添加天然气或对其进行预浓缩，自燃的有机物的最低质量浓度是1g/m3。第34页，共58页，2023年，2月20日，星期二催化燃烧法将臭气与燃料气的混合物在催化剂的作用下于一定温度下燃烧而达到脱臭的目的与热力燃烧法相比，该法具有温度较低、设备较小的优点，处理费用仅为热力燃烧法的50%催化剂一般用铂、钯或非贵重金属铜、锰、铁、钴的氧化物。第35页，共58页，2023年，2月20日，星期二由于近年来臭气排放标准日益严格,热处理工艺显得越来越重要.如德国法律规定臭气中有机物(有机碳)排放的限值为20mg/m3,这通过生物过滤法很难达到，此时就可以考虑使用热处理工艺。然而燃烧能否发生取决于臭气的成分,热处理的缺点是需要额外添加天然气而导致的高的运行费用,另外还会形成氮氧化物或硫氧化物的二次排放。第36页，共58页，2023年，2月20日，星期二氧化法：利用强氧化剂氧化恶臭物质,使之无臭或低臭。净化效率高,但因为需要氧化剂,所以处理费用也比较高。第37页，共58页，2023年，2月20日，星期二非热氧化技术几种冷氧化技术可以处理臭气,如臭氧氧化法、高锰酸钾氧化法、紫外光氧化和等离子体分解法等。紫外光氧化成功地应用在饮用水消毒或难降解的废水成分处理上，该技术是基于紫外光可以产生高活性的射线和可以氧化有机分子的离子。紫外光用于氧化臭气在原理上也是可行的,然而紫外光氧化需要的能量过高，不适合处理臭气。第38页，共58页，2023年，2月20日，星期二吸收法：使用水等溶剂溶解臭气中的恶臭物质,可处理大流量气体,工艺最成熟,但净化效率不高,消耗吸收剂易形成二次污染。在吸收过程中,出气溶解在洗涤液中,物质转换主要受到物质的溶解性和气-液界面的控制。第39页，共58页，2023年，2月20日，星期二洗涤液可以采用生物再生(见生物洗涤塔)。在许多应用中，采取将化学药剂添加在洗涤液中,与溶解的臭气化合物发生反应，而使洗涤液得到再生(化学吸收洗涤器)，要确保化学反应产物能够得到去除。在化学洗涤反应装置中，氧化剂的使用是最普遍的，除臭氧、过氧化氢外，次氯酸钠以其价格便宜和易于操作等优点而得到广泛应用，然而次氯酸钠的缺点是它不仅有氧化作用，还有对化合物的氯化作用,还会形成一些氯气,而且还非常容易第40页，共58页，2023年，2月20日，星期二与氨和类似的简单化合物形成氯化作用，所以，这些简单化合物必须在次氯酸洗涤之前通过硫酸洗涤加以去除，而其中的氯气需要在另外一个装有苏打水的洗涤器中被吸收。第41页，共58页，2023年，2月20日，星期二对于养猪场产生的氨气的去除,硫酸洗涤器得到成功的应用“这种工艺的优点在于形成的产物硫酸铵可以作为化肥来出售，这个工艺通常会和后续的生物过滤装置结合来处理残留的臭气。酸性物质,如硫化氢,可以用稀释的氢氧化钠或氢氧化钾洗涤液处理，用这种方法也可以处理有机硫化合物但是会产生盐或污泥,处理它们也需要相当多的费用。第42页，共58页，2023年，2月20日，星期二3、生物脱臭法生物脱臭：利用水中微生物对废气中的有害物质进行降解或转化为无害或低害类无臭物,从而达到净化气体的目的，是20世纪50年代发展起来的新兴脱臭技术。与其他物理化学方法比较,用生物处理法处理废气投资少,净化效率高,污染物不会被转移到其它地方,可避免二次污染等优点而成为近十年来研究应用的重点。第43页，共58页，2023年，2月20日，星期二生物降解恶臭污染的过程可归纳为以下几个步骤进行：1、恶臭气体物质与填料被微生物吸附或吸收在生物体内,由气相转移到生物相；2、恶臭气体物质与填料—生物膜表面的水接触,并溶于水而由气相转移至液相,溶解在水中的恶臭物质被栖息在填料上的生物所吸附,由液相转移到生物相；3、微生物以恶臭物质为碳氮源,将其代谢化分解；在转化过程中产生能量,为微生物的生长与繁殖提供能源,使恶臭气体物质的转化能持续进行。第44页，共58页，2023年，2月20日，星期二生物处理生物滤池、物洗涤塔和生物滴滤池是3种主要的臭气生物处技术。第45页，共58页，2023年，2月20日，星期二控制技术生物滤池为防止气体中颗粒物造成滤池堵塞，恶臭气体进入滤池前必须除尘。技术特点是生物相和液相都是不流动的，而且只有一个反应器，气—液接触面积大，运行和启动容易，运行费用低。第46页，共58页，2023年，2月20日，星期二生物滤池生物滤池是最早被研究和使用的一种处理挥发性有机污染物和除臭的生物技术“生物滤池可以被描述成生物固定床反应器,当臭气流经滤床时得到处理,微生物在填料表面形成生物膜,作为生物滤池填料的一个重要条件是可以为微生物提供最优环境,因此必须具有孔隙率,另外需要较低的压降来保证气体的分布,还需要大的比表面积来保证物质转换和微生物的栖息。常用的生物滤池的填料有堆肥、泥炭、树皮、木屑等。第47页，共58页，2023年，2月20日，星期二多数情况下,生物滤池的填料能够为微生物提供稳定的适合臭气处理的混合培养条件,培养需要几天到几个星期的适应期,专门的微生物接种可以缩短启动期生物反应器运行的一个关键参数是湿度,有助于保持微生物活性的最优湿度是40%~60%,同时须注意避免加入太多的水,因为这会使填料变黏、压降增大,使物质转换受到限制,产生厌氧区生物反应器可以是开放式的,也可以是封闭式的,滤床最高可达2m。第48页，共58页，2023年，2月20日，星期二控制技术生物洗涤塔

与生物滤池不同的是,生物洗涤塔工艺中的液相(通常带有悬浮微生物)是流动的，在两个分开部分连续循环。这有利于控制反应条件,便于添加营养液、缓冲剂和更换液体，除去多余的产物。第49页，共58页，2023年，2月20日，星期二生物洗涤塔通常由一个装有填料的洗涤器和一个具有活性污泥的生物反应器构成臭气被水吸收而转入液相，在生物反应器内,污染物通过活性污泥中微生物的氧化作用,最终被去除为了降解有机物和防止活性污泥沉积,活性污泥反应器需要曝气设备,控制相关条件,如温度、pH、碳、氮、磷之间比率，以确保微生物在最佳条件下发挥作用。生物洗涤塔气体的表面流速应该在0.5~2.5m/s,填料塔的液相表面流速应在20~60m3/(m2.h)。第50页，共58页，2023年，2月20日，星期二控制技术生物滴滤池

生物滴滤池只有一个反应器,设备较简单，生物相静止而液相流动，世代周期长的微生物也能很好的生存。但生物滴滤池填料的比表面积(即单位柱体积接触面积)比较低,不适于处理水溶性差的挥发性有机污染物。第51页，共58页，2023年，2月20日，星期二

生物滴滤池生物滴滤池被认为是介于生物滤池和生物洗涤塔之间的处理技术。废气中污染物的吸收和生物降解在一个反应装置内同时发生第52页，共58页，2023年，2月20日，星期二生物洗涤塔和生物滤池组合这种工艺具有二者的优点,生物洗涤反应器提供湿度,降解大部分臭气负荷,还具有缓冲功能,阻止高浓度的臭气进入到生物滤池中.第53页，共58页，2023年，2月20日，星期二4、TiO2光催化氧化法技术原理：高能紫外线光束与空气、TiO2反应产生的臭氧、·OH(羟基自由基)对恶臭气体进行协同分解氧化反应，同时大分子恶臭气体在紫外线作用下使其链结构断裂，使恶臭气体物质转化为无臭味的小分子化合物或者完全矿化，生成水和CO2，达标后经排风管排入大气，整个分解氧化过程在1秒内完成。第54页，共58页，2023年，2月20日，星期二TiO2光催化氧化法特点高效除恶臭：TiO2光解催化氧化设备能高效去除挥发性有机物（VOC）、无机物、硫化氢、氨气、硫醇类等主要污染物，以及各种恶臭味，脱臭效率最高可达99%以上，脱臭效果大