恶臭气体治理技术及其进展

恶臭气体治理技术及其进展
汪涵;周玉莹
【摘要】文中对近十年来国内外在治理恶臭气体方面的技术研究和技术应用进行
了详尽的阐述.并介绍了正在开发中的新技术,预测了恶臭治理技术的发展趋势和应
用前景.
【期刊名称】《炼油与化工》
【年(卷),期】2010(021)006
【总页数】5页(P11-15)
【关键词】恶臭气体;治理技术;进展
【作者】汪涵;周玉莹
【作者单位】大庆化工研究中心,黑龙江,大庆,163714;大庆石化公司质量安全环保处,黑龙江,大庆,163714
【正文语种】中文
【中图分类】X512
1.1.1 掩蔽法掩蔽法通常是在不适宜于使用脱臭装置的情况下，采用更强烈的芳香气味，或其他令人愉快的气味与臭气掺合，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，或采用一种能够抵消或中和恶臭的添加剂［2］，以减轻恶臭气味。

1.1.2 稀释扩散法稀释扩散法是将有臭味的气体由烟囱排向高空扩散，或者以无臭的空气将其稀释，以保证在烟囱的下风向及臭气发生源附近的人们不受恶臭的侵扰，
不妨碍人们的正常生活。

1.1.3 吸附法吸附法主要用来处理低浓度的恶臭气体。

常用的脱臭吸附剂有活性炭、两性离子交换树脂、活性氧化铝、硅胶、活性白土等。

各种吸附剂中，活性炭内部孔隙率高且比表面积大，堆积密度小，故最常用。

活性炭经过氧化铁、氢氧化钠、臭氧等处理后，往往具有更好的吸附性能。

1.2.1 催化燃烧法催化燃烧法是指有机物在气流中被加热，在催化床层作用下，加快有机物化学反应（或提高破坏效率）的方法，催化剂的存在使有机物在热破坏时，比直接燃烧法需要更短的保留时间和更低的温度，催化剂在催化燃烧系统中起着重要作用。

用于有机废气净化的催化剂主要是金属和金属盐，金属包括贵金属和非贵金属［3］。

由于有机废气中常出现杂质，很容易引起催化剂中毒，导致催化剂中毒的毒物（抑制剂）主要有P、Pb、Bi、As、Sn、Hg、离子锌、卤素等［4］。

邵火亘等人研制的除臭用陶瓷催化器能使废气的有机溶剂、恶臭气体催化燃烧，达到除臭净化功能。

该催化剂以董青石陶瓷为载体，涂覆γ-Al2O3为第二载体，浸
渍活性组分Pt制成。

它能使有机溶剂和恶臭气体的起燃温度降低，且能无焰燃烧，生成无毒无味的CO2和H2O［5］。

1.2.2 化学氧化法化学氧化法是采用强氧化剂，如臭氧、高锰酸盐、次氯酸盐、氯气、二氧化氯、过氧化氢等来氧化恶臭物质，将其转变成无臭或弱臭物质的方法。

氧化过程通常是在液相中进行，也有在气相中进行的，如臭氧氧化过程。

该法工艺简单，技术成熟，占地面积小，特别是针对老厂的改造和有土地局限性的新建厂的恶臭气体处理更具有优势。

1.2.3 吸收法吸收法净化气态污染物，是用适当的吸收剂（如水、酸、碱等），从废气中选择性地吸收，除去气态污染物以消除污染。

在大气污染控制工程中，这种方法已广泛应用于处理含SO2、NH3、NO2、氟化物及其他气态污染物废气的净化上，现已成为控制工业废气中气态污染物的重要技术之一。

日本的阿布健藏等人采用Na2SO3溶液吸收醛类气体。

美国佛罗里达州城市污水处理厂利用向消化污泥中添加FeCl2或FeCl3来吸收H2S等恶臭气体［6］。

然而，吸收法只适于处理气量小的恶臭物质，而且吸收了气态污染物的溶液需要处理，否则将造成二次污染，从而增加了处理成本，是限制该法应用的主要因素。

生物法是利用微生物的代谢作用，使气体在通过生物处理装置时，其中的恶臭物质溶于水，继而为微生物所降解。

其实质是利用微生物的生命活动，将气流中产生气味的物质转化成简单的无味物质。

1.3.1 生物过滤法原理是使收集到的废气在适宜的条件下通过长满微生物的固体载体（填料），气味物质先被填料吸收，然后被填料上的微生物氧化分解，完成废气除臭过程。

其中的固体载体即生物过滤床是一种在其中填入具有吸附性滤料（如泥炭、土壤、活性炭等物质）的净化装置。

生物挂膜前，在过滤床中掺入pH缓冲剂和N、P、K等营养元素（如NH4NO3和K2HPO3），当具有一定湿度的废气进入生物滤床，通过约0.5～1.0 m厚的生物活性填料层时，滤料中的微生物（主要是细菌、放线菌、原生动物、藻类等）即可通过接触而捕获废气中的有机物，并将其作为自身生长的碳源。

因此，废气通过生物过滤床后即可被净化，而滤料层中的微生物在生化降解污染物的过程中不断生长繁殖，从而使生物滤池的操作得以持续进行。

滤料使用1 a后一般呈酸性，要定期进行维护和保养。

在德国和荷兰已有500多座生物滤池投入应用，它们中的大多数用于家禽和食品加工工业。

近几年已逐渐用于化学工业产生的难降解恶臭物质的处理。

采用该法处理H2S气体、甲醛和氨、有机污染物等都取得了显著的效果［7］。

1.3.2 生物滴滤池式脱臭法该方法的脱臭过程与生物滤池式脱臭法相近，只不过使用的滤料是诸如聚丙烯小球、陶瓷、木炭、塑料等不能提供营养物质的惰性材料。

生物滴滤池中，只有针对某些恶臭物质而降解的微生物附着在填料上，而不会出现生物滤池中混合微生物群同时消耗滤料有机质的情况，因而池内微生物数量大；惰
性滤料可以不用更换，而且它造成的压力损失也较小；同时生物滴滤池的操作极易控制，使得它成为目前生物脱臭研究的重点。

生物滴滤池可承受比生物滤池更大的污染负荷，同时它还有很大的缓冲能力，即使中断供给营养物质几天后，系统仍保持很高的脱臭效率。

由于该系统操作复杂，使得其应用受到一定的限制。

同济大学的季学李等采用高负荷生物滴滤器（BTF）处理气态挥发性有机污染物甲苯废气的净化实验［8］。

生物滴滤器以纤维附着活性炭为载体材料，以甲苯为唯一碳源驯化而得的微生物菌种挂膜。

结果表明，该BTF最大消除能力值可达到
280 g/m3·h。

在甲苯负荷小于280 g/m3·h，停留时间15.7 s的条件下，表观气
速230 m/h，可保持90%以上的净化效率。

闲置恢复实验表明，一段时间的停运闲置使设备性能有所下降，但在1～3 h内便能恢复；20 d以上的闲置对BTF性
能影响较大，需2～3 d才能基本恢复，实验显示用活性炭挂膜的BTF具有净化效率高、缓冲能力较好等优点。

这是由于该生物滴滤器内具有很高的生物膜量（最大为30.30 kg/m3，良好的传质和降解性能，并具有较好的持水特性）。

1.3.3 生物洗涤法生物洗涤法多采用活性污泥的方法，先将恶臭成分转移到水中，然后，再进行受污染水的微生物处理。

按气液接触方式分为2种形式：洗涤式和
曝气式。

（1）洗涤式生物活性污泥脱臭法
该法的主要原理是将恶臭气体和含悬浮泥浆的混合液充分接触，在吸收器中把恶臭物质从恶臭气体中去除掉，洗涤液再送到反应器中，通过悬浮液生长的微生物代谢活动降解溶解的恶臭物质。

该方法可以处理大气量的臭气，同时操作条件易于控制，占地面积较小，压力损失也较小，实际中有较大的适用范围，日本某铸造厂［9］和德国某印刷厂采用该法处理恶臭气体都取得了很好的脱臭效果，但该方法设备费用大，操作复杂而且需要投加营养物质，因而其应用受到了一定的限制。

（2）曝气式活性污泥脱臭法
该脱臭方法是将恶臭物质以曝气形式分散到含活性污泥的混合液体中，通过悬浮生长的微生物降解恶臭物质。

这与废水的活性污泥法处理过程相似，只是用恶臭气体代替空气注入活性污泥中，所用设备是曝气罐，风量为0.1～1.0 mm/s。

该方法
适用各种不同不超过极限负荷量的恶臭气体。

其去除效率均可高达99.52%以上。

影响恶臭气体去除率的主要因素有曝气水深、曝气强度、污泥浓度、酸碱度以及营养物质的投放等。

一般活性污泥浓度控制在5 000～10 000 mg/L为宜，臭气的
送入速度以20 m3/h以下为好；营养盐的投加也很重要。

这种方法是日本福山等人在20世纪80年代初最先开发成功的，现已应用于粪便处理场和污水处理场的
臭气处理。

町田等人从粪便处理现场取出活性污泥，然后把粒径为5～10 mm的木炭浸入其中，作为吸附细菌的填充物，填充高度60 cm，速度100 km/h，在硫化氢浓度为800 mg/L条件下进行实验，最大去除速度是2 900 g/m3·d，可见其速度非常高。

其次是标准工厂中使用，例如选用从尿处理厂的尿调整槽中排出的高浓度恶臭气体进行处理实验，其硫化氢的负荷是1 000～1 600 g/m3·d，结果几乎完全去除。

与其它恶臭控制方法相比，用生物法处理废气投资少、净化效率高、设备简单、易操作、费用低廉、管理维护方便、可避免二次污染等优点而成为近年来研究应用的重点，已得到许多国家的重视，并在欧美获得广泛应用。

德国、荷兰等国利用该技术成功地处理了大量来自污水厂、公共区域的恶臭、VOC和有毒气体排放物。

在
我国，近年来也对生物法处理恶臭气体进行了研究。

如同济大学、山东大学、昆明理工大学、青岛理工大学等高校均对生物脱臭进行了研究，并取得一定进展。

青岛理工大学徐晓军［10］等研究的复合生物滤池处理H2S和NH3。

分别达到
了二级排放标准和一级排放标准，并已经申请了专利技术，该设备和技术已得到产业化应用。

等离子体治理异味气体，是利用产生的高能电子的作用，通过碰撞将能量转化为污
染物分子的内能或动能，这些获得能量的分子被激发或发生电离形成活性基团，同时空气中的氧气和水分在高能电子的作用下也可产生大量的新生态氢、臭氧和羟基氧等活性基团。

废气中的异味污染物质与这些具有较高能量的活性基团发生反应后被分解，从而达到净化废气的目的。

非平衡等离子体的产生方法有很多种［11］，如辉光放电、电晕法、流光放电法、沿面放电法等，应用最广泛的是介质阻挡放电（又称无声放电）方法。

杭州滨江区污水处理厂［12］主要产生H2S、NH3、CH3SH等恶臭气体，采用介质阻挡放
电法连续8 h运行处理后，H2S的去除率可达到91.1%，NH3的去除率可达到93.4%。

侯健等采用无声放电非平衡态等离子体技术，处理含有挥发性有机化合物正己烷、环己烷、苯和甲苯4种典型的烃类废气。

结果表明，低温等离子体可以在常压下
去除空气中正己烷、环己烷、苯和甲苯等挥发性烃类有机污染物，其主要降解产物为CO2和H2O。

研究发现，发生降解反应时，整个等离子体气体区域的温度比未反应时升高不足10℃，表明反应基本上是在室温下进行的；进一步证实了低温等
离子体具有很高的能量效率，是去除低浓度、高流速、大风量挥发性有机废气的理想方法。

等离子体技术治理恶臭气体主要存在的问题有：气体流量较大时，转化率不高（恶臭气体的嗅觉阈值很低）；能耗高；可能造成二次污染（如SO2，NOX，CO 等）；等离子体去除恶臭气体的作用机理有待深入地研究。

由于这些问题的存在，使等离子体技术治理恶臭气体在工业上的应用受到限制。

近年来，光催化技术在环境污染物降解中的研究已受到学者们的广泛关注。

目前，将光催化氧化技术用于脱臭研究的首推日本，其次是美国和中国。

光催化降解的技术［13］是光催化剂（如TiO2）在紫外线的照射下被激活，使
H2O生成OH-自由基，然后OH-自由基将有机污染物氧化成CO2和H2O。

用
TiO2做光催化剂时，可采用普通的荧光灯为光源来消除恶臭和非常低浓度的污染物。

光催化氧化法治理恶臭污染物，具有工程投资少、运行费用省、废气停留时间短、高效、稳定、反应彻底且无二次污染等特点，克服了传统的恶臭处理法易产生二次污染、运行费用高、反应器庞大等缺陷。

如上海市昌平、康定排水系统改造工程［14］，处理规模为33 000 m3/h。

主要恶臭发生源为污水进水格栅、泵房夹层、调蓄池。

该工程为24 h连续运行，处理系统中气体流速保持0.7 m/s，臭气在反
应区停留时间控制在2 s左右。

H2S去除率可达91.29%，NH3去除率达93.4%，臭气浓度去除率达93.6%。

处理后的排放气体达到标准要求。

微波催化氧化法，是由填料吸附—解吸技术发展而来，是将传统解吸方式转变为
微波解吸。

微波能的应用大大减少了能量的消耗，并缩短了解吸时间，而且吸附剂经20次解吸后基本上保持原有的吸附能力［15］。

微波解吸技术对空气的净化，基本上与其在水处理中的应用相类似，解吸原理可以用“容器加热理论”和“体积加热理论”加以解释。

国内外在水处理中均有这方面的成功应用，而在空气净化中的应用，国外已有小规模的成功范例，国内尚处于起步阶段。

电化学氧化法，是采用一种内装专利膜和AgNO3-HNO3溶液的化学电池，在温
度为50～100℃和常压的条件下进行氧化，在阳极恶臭气体转化为CO2和H2O；在阴极，生成亚硝酸，经处理后可循环使用。

该法的典型特点：恶臭物质去除率高，可达99%以上，但运行费用亦较高。

电晕法是在高能电子作用下产生氧化自由基O和OH；有机物分子受到高能电子
碰撞被激发及原子键断裂形成小碎片基团；O和OH与激发原子有机物分子破裂
的分子基团、自由基等发生反应，最终降解为CO、CO2和H2O。

由于恶臭物质成分复杂，且嗅觉阈值较低，对净化系统的要求较高，所以就感官无
味的要求而言，恶臭的治理难度较大，大多数的情况下需采用多级净化。

因此，一些联合工艺相继地出现了。

2.6.1 洗涤—吸附法日本净化污水处理场或粪便处理场排除成分复杂的臭气，采用了“日晖式除臭系统”对其进行处理。

该系统采用卧式填充床洗涤装置，臭气先经稀硫酸洗涤，再经稀碱液及次氯酸钠液洗涤，然后通过活性炭吸附床吸附后排空，酸、碱洗涤液中和后去污水处理系统。

2.6.2 吸附—氧化法该技术的特点是先使臭气通过一个吸附塔进行吸附处理，未被吸附的臭气再经臭氧氧化而达到除臭的目的。

另外，吸附与催化燃烧技术结合起来，通过吸附、解吸提高废气中恶臭物质的浓度，减少废气量，减小催化燃烧设备体积，也受到广泛的关注。

2.6.3 生物—吸附法填充式微生物脱臭系统由填充塔、除沫器、风机、活性炭吸附塔所组成。

填充塔内固定填充层上部设有洒水装置。

填充载体有烧结塑料、木炭、轻石、发泡硅石、固定化活性污泥等。

近年来日本采用多孔陶瓷为载体。

脱臭塔原则上做成两级，第1级主要为去除硫化物等酸性物质，第2级去除氨为代表的碱
性物质，降解后的气体经除沫器脱除水滴后进入活性炭吸附塔作深度净化处理。

2.6.4 生物—化学法为了避免进气中某些高浓度的恶臭物质对微生物产生毒害作用，致使脱臭效率下降，可以把生物法与化学法结合起来应用。

其措施是前段串联4
个湿式洗涤室，这样原臭气浓度就会降到微生物可承受的范围，再经过后段的2
个并行的生物脱臭装置处理后，即可排放。

随着经济的发展和人们生活水平的不断提高，人们的环保意识也日益增强，因此，恶臭污染已经成为严重的社会问题，亟待解决。

（1）对于恶臭气体的传统治理方法，如物理法、化学法等，应加快其工艺改进，开发廉价且高吸附量的吸附剂以提高处理效率。

（2）生物除臭技术是目前比较先进的脱臭方法，正受到国内外广泛地关注。

采用
该法时应该考虑臭源物质去除的可能性和去除效率，还要加强微生物的驯化研究。

（3）低温等离子分解法具有高效性以及较低的能耗，在环保领域将具有广阔的应用前景。

目前该技术要实现产业化还需要解决2个核心技术问题——大容量的等
离子体系统和优化的等离子体处理工艺。

（4）由于恶臭物质的多样性和复杂性，使用单一的恶臭污染控制技术往往不能达到要求的效果。

因此，今后需加强对联合工艺的开发与应用研究。

（5）随着纳米材料的发展，已经开发应用了高比表面积和表面活性强的纳米材料，可进一步提高吸附剂的吸附和催化性能。

若将吸附技术与催化氧化技术结合起来，通过吸附、解吸提高废气中恶臭物质的浓度，可减少废气量及设备体积，充分利用恶臭物的热值，降低能耗。

同时电晕法、光催化法也成为恶臭治理开发的重要技术。

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