李謀 江淦福
摘 要:針對造紙廢水無組織惡臭氣體排放,企業(yè)選擇高壓霧化噴嘴配合植物精油的除臭方案,因除臭面積太大,霧化噴嘴時常堵塞導(dǎo)致植物精油霧化效果減弱,影響除臭效果和導(dǎo)致設(shè)備維護工作量大,使用VP氣相系統(tǒng)替代高壓霧化噴嘴配合植物精油,在無組織排放場所使用,對比除臭效果、設(shè)備維護、使用成本均有明顯優(yōu)勢。
關(guān)鍵詞:造紙廢水惡臭氣體;Ecosorb植物精油;高壓霧化噴嘴;VP氣相系統(tǒng)
2011年中國內(nèi)地城市化率首次突破50%,達(dá)到了51.3%[1],,隨著城市化快速發(fā)展,許多城市原有的工業(yè)區(qū)已經(jīng)被城市所包圍,工廠周圍淪為密集居民區(qū)。華東某市一家年產(chǎn)各類高檔涂布白紙板60萬噸的造紙廠。其利用新聞回收紙、辦公回收紙、雜志回收紙等作為主要原料,加工生產(chǎn)工業(yè)包裝用紙,主要包括各類高檔涂布白紙板、白卡紙、銅版卡紙。近年工廠周圍已經(jīng)居民密集,造紙廠每天污水產(chǎn)生量在20000t,污水處理過程中不可避免的產(chǎn)生硫化氫、硫醇、揮發(fā)性有機物(VOC)等惡臭氣體[2]。這些惡臭氣體濃度不斷富集增加并隨著風(fēng)向擴散,最終造成對大氣環(huán)境污染,影響周圍辦公,居民生活。因此,迫切需要將惡臭氣體進行治理。
本項目主要惡臭氣體源在調(diào)節(jié)池,無組織、無量綱的惡臭氣體來自于圓篩機、集中進水口以及預(yù)曝氣池,該池體24小時源源不斷接受經(jīng)過預(yù)處理(去除塑膠片等雜質(zhì))的紙機生產(chǎn)污水。污水在調(diào)節(jié)池內(nèi)曝氣攪拌條件下不斷逸出。調(diào)節(jié)池尺寸為長50m,寬40m,池體周圍管線密集。加蓋收集廢氣施工困難,投資成本高。目前業(yè)主在調(diào)節(jié)池4條邊每隔1m的距離使用高壓霧化設(shè)備配合稀釋過的植物精油進行除臭,霧化噴嘴為φ1mm口徑,運行壓力3.5MPa,總量為180個,安裝方式如圖1?,F(xiàn)場使用工況高壓霧化噴嘴因口徑太小,水中細(xì)小顆?;蛑参锞椭刑烊怀恋砦飼?dǎo)致噴嘴堵塞頻繁,維護清理噴嘴工作量大,堵塞后的噴嘴不能及時清理導(dǎo)致霧化效果減弱,進而造成精油用量的浪費,影響除臭效果。針對遇到的這些問題,從除臭效果、設(shè)備投資、設(shè)備維護方面考慮,選擇VP氣象系統(tǒng)配合Ecosorb植物精油除臭劑進行中試,去除調(diào)節(jié)池散發(fā)出來的惡臭氣體。
1 材料和方法
1.1 Ecosorb植物精油除臭劑
Ecosorb植物精油由萜烯類、醛類、酯類、醇類等化學(xué)分子組成。因為高流動性,所以稱為“油”,但是和我們?nèi)粘R姷降闹参镉陀斜举|(zhì)的差別。
理論上Ecosorb植物精油可以消除任何異味氣體,它是靠以下幾種力消除異味的[3]:范德華力、偶合力、化學(xué)反應(yīng)力、吸引力。總的來說植物精油消除臭氣有以下階段:植物精油靠范德華力與臭氣分子結(jié)合,臭氣分子因為和植物液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而被消除。
植物精油需要轉(zhuǎn)變?yōu)樾》肿雍笈c臭氣分子結(jié)合才能產(chǎn)生作用。它是一種酸性緩沖液,這種緩沖液與弱酸和堿都可以發(fā)生反應(yīng)。研究證明胺等氣體能發(fā)生酸堿化學(xué)反應(yīng),酸性氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后在植物液的作用下會發(fā)生離子轉(zhuǎn)移,產(chǎn)生非易失性的有機鹽。
Eg.對堿性氣體及酸性氣體的去除過程
堿性氣體:
如(CH3)2(CH3CH2)N+H+A-=(CH3)2(CH3CH2)N:H+A-
(CH3CH2)3N: +H+A-=(CH3CH2)3N:H+A-
酸性氣體:
酸性氣體在水中會形成離子,與Ecosorb有效成分發(fā)生加成反應(yīng)。
H2S去除原理如圖2
Ecosorb植物精油需要配合相應(yīng)的設(shè)備進行添加,才能發(fā)揮出最佳的效果。影響植物精油效果的因素有很多:濃度(ppm)、空氣流動、溶解性、分子量、分子密度、結(jié)構(gòu)組成,其中溶解性、分子量、分子密度、結(jié)構(gòu)組成是由產(chǎn)品本身特性決定的,濃度(ppm)、空氣流動是在現(xiàn)場通過工程手段實現(xiàn)的。選擇合適的添加方法至關(guān)重要。
1.2 VP氣相系統(tǒng)
植物精油分子是以球形細(xì)小液滴進行添加,液滴表面積越大越能夠接觸反應(yīng)到更多的臭氣分子。所以相同體積下精油液滴越小比表面積就越大,除臭效果更好,臭氣去除原理如圖3。
目前常用霧化添加設(shè)備將植物精油稀釋100到400倍的工作液霧化為半徑0.04mm[3],本次實驗選用VP氣相系統(tǒng)無需將植物精油進行稀釋,直接將植物精油原液在設(shè)備端霧化到半徑小于0.025mm,高壓鼓風(fēng)機以25m/s的速度將混合霧化后的植物精油通過開孔的UPCV管,快速噴向產(chǎn)生臭味的區(qū)域。以最小粒徑(亞微米)的“分子”分散到空氣中,在污染源附近形成氣墻,惡臭污染氣體通過氣墻時,會被氣相后的植物精油吸附、溶解、吸收和反應(yīng),達(dá)到去除臭味的目的。
設(shè)備具備安裝、操作、維修和保養(yǎng)簡單的特點。設(shè)備自動化程度高基于PLC控制,實時風(fēng)量、流量顯示并且遠(yuǎn)程控制,流量、風(fēng)量不足,精油儲存槽液位高低報警,風(fēng)機電機、壓縮機、精油添加泵故障報警。
2 試驗方案設(shè)計
查閱當(dāng)?shù)貧庀髼l件得知,實驗期間風(fēng)向主要為西南風(fēng)向。設(shè)計選用風(fēng)量為2000m?/h的VP氣相系統(tǒng),安裝于調(diào)節(jié)池西側(cè),在調(diào)節(jié)池北50m的邊長設(shè)置DN200 UPVC材質(zhì)的管道,每隔1m的距離,在管道垂直偏南30°的位置開φ16mm的孔,如圖4。Ecosorb植物精油在被氣相以后通過UPVC管道上的開孔快速送出,使調(diào)節(jié)池北面形成一道氣墻,經(jīng)過氣墻的臭味分子與精油分子發(fā)生反應(yīng),達(dá)到去除臭味的目的。在調(diào)節(jié)池北面20米距離的辦公大樓進行多人的感受調(diào)查和相關(guān)數(shù)據(jù)監(jiān)測,比對VP氣相設(shè)備開啟與調(diào)節(jié)池北一邊的高壓霧化噴嘴開啟時的除臭效果,通過投資運行成本分析,比較哪種加藥方式更加適合此種無組織臭味源。
3 實驗運行分析
3.1 除臭效果
方案實施后第一天,VP氣相系統(tǒng)開啟0h、3h、6h,分別在調(diào)節(jié)池北池下道路、辦公大樓2個點,分別用采樣儀進行采樣,使用光譜分析法分析。臭氣濃度均低于《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》要求二級標(biāo)準(zhǔn),辦公大樓辦公人員反饋均無明顯異味。
方案實施后第二天,開啟高壓霧化噴嘴,以同樣的檢測方頻次和方法0h、3h臭氣濃度低于《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》要求二級標(biāo)準(zhǔn),設(shè)備運行2h后開始出現(xiàn)部分噴嘴堵塞,堵塞后的噴嘴霧化效果明顯減弱。6h硫化氫濃度超過《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》要求二級標(biāo)準(zhǔn)13%。
實驗證明植物精油在造紙廢水現(xiàn)場使用效果良好,使用后保證廠界周圍臭氣濃度低于《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》要求二級標(biāo)準(zhǔn)。VP氣相系統(tǒng)可以長時間穩(wěn)定運行,高壓霧化噴嘴運行2h以后部分開始堵塞,導(dǎo)致除臭效果受到影響,如不及時清理造成實驗中出現(xiàn)的情況,6h檢測硫化氫濃度偏高。
3.2 投資運行成本
3.2.1 設(shè)備投資成本
以實驗情況判斷,VP氣相系統(tǒng)運行時會受風(fēng)向影響,為了達(dá)到理想的除臭效果,要在調(diào)節(jié)池四周安裝管道。VP氣相系統(tǒng)和高壓霧化噴嘴設(shè)備投資成本如表1:
3.2.2 設(shè)備運行成本
根據(jù)業(yè)主現(xiàn)場運行經(jīng)驗得知,目前高壓霧化噴嘴設(shè)備為保證運行除臭效果,做到噴嘴堵塞后立即清理,需要安排一名員工專人負(fù)責(zé),將人員費用(以3500元/月計)納入設(shè)備維保費用,進行運行成本比對表2:
4 結(jié)論分析
Ecosorb植物精油可以有效去除造紙廢水廠所產(chǎn)生的惡臭氣體,保證廠界周圍臭氣濃度低于《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》要求二級標(biāo)準(zhǔn)。植物精油除臭方式很好的解決了造紙污水廠因水量規(guī)模大,氣體收集難度大、成本高的問題。
不僅造紙廠,只要可以使用植物精油除臭的無組織臭氣排放場所,VP氣相系統(tǒng)以安裝、操作簡單,運行穩(wěn)定、維保成本低廉的優(yōu)勢配合植物精油使用,將是客戶更好的選擇。
參考文獻(xiàn):
[1]中科院報告:中國內(nèi)地城市化率已突破50%[DB/OL].中國城市低碳經(jīng)濟網(wǎng),2012-10-31.
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