低温等离子体技术控制污水处理厂恶臭气体

环境工程2008年10月第26卷第5期9低温等离子体技术控制污水处理厂恶臭气体竹涛1李坚1梁文俊1金毓签1豆宝娟1何丽娟1邵华1卢立栋2(I．北京工业大学环境与能源工程学院，北京100022；2．陕西省环境科学研究设计院，西安710061)摘要利用低温等离子体技术控制污水厂恶臭气体是一种新的技术。介绍该技术处理恶臭的机理及相关工艺流程和处理效果。针对污水处理厂恶臭气体低浓度、大流量的排放状况，实验室进行模拟性小试，较优参数下，低温等离子体技术对恶臭的平均净化效率在95％以上。结果表明该技术对污水处理厂恶臭气体的治理十分有效。关键词低温等离子体恶臭净化效率污水处理厂0引言污水处理厂是大城市中一个主要的恶臭发生源。而北京市由于城市规模的不断扩展，已使12家污水处理厂处于城市活动中心地带，这样以来，越来越多的居民对污水处理厂所产生的恶臭问题提出意见。从而促使污水处理厂不得不采取各种防范措施和脱臭技术对恶臭污染进行控制和处理。由于污水系统中扩散源臭气的成分相当复杂，且多为局部的无组织排放源，很多时候是短时间突发的，较难捕集和收集，给治理带来困难。因此尽快开发出一种高效率、低能耗、无二次污染的除臭技术已成为恶臭污染控制中的一个急需解决的问题¨五’。传统的臭气净化方法包括：稀释法、燃烧法、洗涤法、吸附法、催化转化法等，分别存在着净化不彻底，净化气体种类单一，控制难度大，能耗高，要求杂质少等缺点。低温等离子体技术‰1是近些年涌现出来的先进空气净化技术，它具有反应条件温和、反应彻底、几乎对空气中所有污染物都具有治理能力的优点。利用该技术处理恶臭的工程实用研究剖，国内才刚刚开始，本实验利用等离子体技术对污水处理厂排放的H2S和NH3等恶臭气体进行了去除研究。结果表明，该方法在处理低浓度、大风量恶臭气体具有实际应用的可行性。l实验1．1装置实验装置如图l所示。整套实验流程由气体发生、气体反应和气体检测三部分组成。来自空气钢-高等学校博士学科点专向科研基金资助项目(20040005009)；北京市属市管高等学校人才强教计划资助项目(05005013200605)；北京工业大学第六届研究生科技基金资助项目(Ykj．2007一]613)。瓶1的空气、氨气钢瓶2的氨气和硫化氢气钢瓶3的硫化氢恶臭气体，经过阀门4、质量流量计5后进入缓冲瓶6和混合瓶7，按一定比例混合均匀后并趋于稳定后进入等离子体反应器8。反应后的气体进入分析仪器10进行分析。实验在常温常压条件下进行。l一空气钢瓶；2--氨气；3一硫化氢；4一网门；5一质量流量计；6---缓冲瓶；7--混合瓶；8--反应器；卜交流电源；l卜分光光度仪；Il一示波器。图1实验装置示意实验所使用的等离子体反应器结构为管一线式，如图1所示。为了便于观察试验现象，反应器由外径50mm，内径44mm的有机玻璃制成。反应器外电极长度为300mm的致密钢丝网，内电极直径为0．5mm的不锈钢丝，两电极之间施加高压工频交流电压，电源频率50Hz，升压范围0—100kV，反应器内置纳米钛酸钡基介电填料。实验过程中放电参数由美国泰克TDS．2014型示波器进行测量。1．2方法及评价指标实验根据国家标准推荐方法——亚甲基蓝分光光度法旧1测定硫化氢的进出口浓度，选用次氯酸钠一水杨酸分光光度法¨1测定氨的浓度，仪器选用上海分析仪器厂生产的720型分光光度仪。实验绘制了硫化氢标准曲线：y=10．404X+0．0964，线性范围为0—5腭，线性回归系数O．999；氨的标准曲线：Y=万方数据10环境工程2008年IO月第26卷第5期41．786x+0．0892，线性回归系数0．9993。恶臭气体净化效果以去除率叩作为评价指标，数学表达式为：p，’叩：．掣×100％(1)。L0式中C。——恶臭气体进口质量浓度，rag／m3；．C——恶臭气体出口质量浓度，mg，m3。2低温等离子体除臭机理等离子体净化恶臭气体是通过两个途径实现的：一是在高能电子的瞬时高能量作用下，打开某些有害气体分子的化学键，使其直接分解成单质原子或无害分子；二是在大量高能电子、离子、激发态粒子和氧自由基、氢氧自由基(自由基因带有不成对电子而具有很强的活性)等作用下的氧化分解成无害产物¨引。低温等离子体反应器内部填充纳米钛酸钡基(Bao．。Sro．：Zro．。砜．。0，)介电填料。纳米钛酸钡基介电材料的填料既表现出钛酸钡铁电体的特性，能够改善放电形式，强化电场强度[11。12】，同时由于制备过程用软化学的方法¨3I，在BaTiO，中掺入适量的锶和锆，由于掺杂离子均匀进入母体晶格，引起Curie温度r降低，室温介电常数可达104以上。比BaTiq纯相提高12倍，而介电损失却降低至1／6，还因为纳米钛酸钡基介电材料作为一种固相催化剂，其活性是由它的化学和物相组成、晶体结构以及活性比