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草甘膦化学式C3H8NO5P,化学性质稳定,毒性较小,是一种非选择性、无残留的灭生性除草剂。国内企业主要采用甘氨酸法生产草甘膦,每生产1吨草甘膦产生母液5.2吨。草甘膦母液成分复杂,主要包括三乙胺、草甘膦、亚磷酸、甲醇等多种物质。草甘膦母液具有COD值高、有机氮磷浓度高、含盐量高、难降解等特性。某集团采用湿式催化氧化技术对草甘膦母液实施处置,剩余局部低浓度废水进入废水处置站进一步处置。草甘膦母液在处置过程中会产生大量恶臭气体,致使废水站进水具有很大的臭味。草甘膦母液综合化资源化应用及其应用过程中产生的恶臭气体的处置不断是草甘膦生产企业面临的环保难题。
某集团废水处置站临近长江,是践行长江大维护示范项目,周边环境请求高,必需要对臭气实施有效搜集和处置。草甘膦母液工业废水处理站产生的废气不同于城镇生活污水处置厂,其废气具有臭味大、难处置、VOCs含量高等特性。城镇生活污水处置厂臭气处置系统通常由臭气源加盖、臭气搜集、臭气处置和处置后排放等局部组成。臭气处置技术主要有:洗濯处置、生物处置、活性炭吸附、等离子体处置及植物液喷洒等。其中,洗濯处置技术应用范围广,单独或作为组合技术中预处置设备运用,需配套建立富液处置系统;生物处置技术应用范围较广,通常需前置水洗濯等预处置工艺,且受进气中污染物的性质、浓度、温度影响大;活性炭吸附技术适用于环境请求高的场所,通常作为单独或组合处置设备运用,吸附饱和后成为风险废物;等离子体技术对进气污染物中可燃组分、腐蚀性组分、水汽等浓度有严厉限制,离子管运转维护本钱高;植物液喷洒仅作为一种补充、辅助手腕。本文阐述了某集团草甘膦母液废水处置站除臭技术的开发及工业应用状况,除臭系统采用共振量子协同除臭技术,除臭效果明显,有效处理了废水处置站异味问题。
一、除臭技术的开发
1.1 技术计划及工艺流程
臭气普遍存在于水处置站,臭气主要来源于预处置系统、生化处置系统、污泥浓缩和脱水系统。恶臭成分主要来自于原水带入物质的挥发、微生物生化过程的产物等,通常分为三类:含硫化合物、含氮化合物及碳、氢、氧组成的化合物。臭气监测指标通常采用氨、硫化氢及臭气浓度。
草甘膦母液废水处置站臭气处置流程为:水洗填料塔+除雾器+共振量子协同除臭设备+碱洗塔+风机+烟囱。工艺流程见图1。本技术的关键设备为共振量子协同除臭设备。该设备具有操作管理简单、运转方式灵敏、节省占地面积、运转费用低,较强稳定性和牢靠性等特性。
1.2 除臭工艺原理简介
各构筑物产生的臭气经支管聚集至母管,首先经过水洗填料塔,既能够降温,还能够对臭气实施预处置,将臭气中的溶于水的物质先洗濯下来,减轻后续设备的处置负荷。臭气在进共振量子协同设备前必需实施除雾。
新的空气经除水、除尘后,在送风机作用下,经高能粒子发作器产生高能粒子,含有高能粒子的空气送至反应腔体内与臭气混合。
臭气与含有高能粒子的空气在共振量子协同设备反应腔体内充沛的混合、反应,与此同时,反应腔内布置有全光谱激起器,在全光谱及高能粒子的协同作用下,臭气得以净化、脱臭,净化后的臭气含有大量酸性物质及少量副产物臭氧,这些物质在碱洗塔中得以进一步去除,完整净化后的气体经主风机、烟囱达标排放。
1.3 共振量子协同除臭设备
本除臭工艺主要设备是填料塔及共振量子协同设备,其中共振量子协同设备是整个工艺的中心。共振量子协同技术不同于O3/UV技术。共振量子协同技术的光谱可控,经过设计电光源,使得广谱波段及功率契合共振条件,能够在秒级时间内处置大流量的污染气体,反应非常疾速,能够减少设备体积,处置效率高。
共振量子协同设备主要由三局部组成:高能离子发作器、全谱激起器及反应腔本体。高能离子发作器的作用是将少量干净空气在电场中电离产生大量的自在电子、离子、原子和自在基等活性基团;全谱激起器的作用是高能电磁波激起光产生连续光谱,连续谱高密度的光关于废气成分吸收具有广谱性;反应腔提供反应场所及时间。
共振量子协同技术的中心原理是“基于低功率光诱发的分子快速反应”。该技术由两个根本单元组成,每个单元自身曾经具有相当的除臭与氧化才能,同时,当两个单元以某种方式耦合,且耦合方式契合共振条件时,会发作协同作用,使得性能效果得到很大提升。
1.3.1 第一单元—增压器技术单元:高能电子激起原理
该单元采用专用的“三交面放电”电子激起器,具有效率高,目的物产率大,受温湿度影响小等特性。经过高能电子激起器,产生大量活性基团。
1.3.2 第二单元—量子激起器技术
研讨标明,气息是由物质的两个特性所决议,一为物质的分子量,二为特定的分子基团,称为发臭团。基于此,假如可以将发臭团合成或者断开与基座的链接,则物质失去气息。即不需求合成整个分子,只需求合成发臭团。
因污染物不同,需求的波长也不同。经过调控光子能量,即可高效的去除污染分子。关于发臭团,也有一个最优波段,经过调校光源,契合发臭团选择性吸收特性,就能够将发臭物质“激起”。处于激起态的物质,具有极大的化学活性,碰撞概率提升很大。
关于氧化物质和被氧化物质同时施加激起,则发作所谓的“协同”效应。
1.4 共振量子协同技术与其他技术的比拟
与传统的紫外光解技术、低温等离子体技术相比,共振量子协同技术原理比拟复杂,是一种多技术协同工作的高效除臭技术,对臭气分子具有优先氧化的特性,适用于大气量、中低浓度废气的管理,开关式操作,无任何添加物,运转费用低。三种技术的比拟详见表1。
1.5 共振量子协同技术工程应用特征
通常化学反应分为气-气反应,气-液反应,气-固反应。显然,反应速度当属气-气反应最快,气-液反应次之,而气-固反应最慢。基于此,共振量子协同技术的一切氧化剂都是气态,因而较之吸附法、吸收法、生物法等,其反应速度显然不在一个数量级。这标明共振量子协同技术具有快速反应的特性。
理论上,臭氧依照“链烯烃>胺>酚>多环芳香烃>醇>醛>链烷烃”的次第发作反应,但是在共振量子协同技术中,化学反应次第是依照“官能团”被激起的难易水平实施的。实验标明,共振量子协同技术关于“发臭团”似乎具有特殊的亲和性,其反应次第与臭氧并不吻合。曾经发现如下事实:共振量子协同技术对含氨臭气具有共同的去除效果,针对VOCs去除效果有待改良。
二、除臭技术的工业应用
2.1 草甘膦母液废水处置工艺
以共振量子协同设备为中心的除臭工艺技术在某集团草甘膦母液废水处置站异味管理项目上实施了工业应用。草甘膦母液废水处置站设计处置废水范围为3500m3/d,处置工艺采用调理+一级混凝沉淀+厌氧+专有的回流好氧技术(BIO-SAC)+二沉+二级混凝沉淀,上清液到达《污水综合排放规范》中三级规范后排放(COD≤400mg/L,氨氮≤30mg/L,总氮≤40mg/L,TP≤4mg/L,pH=6~9,SS≤400mg/L)。污泥排至污泥浓缩池,污泥经脱水后妥善处置。
2.2 臭气量统计
根据《城镇污水处置厂臭气处置技术规程》(CJJ/T243-2016)中的规则,分离相似工程经历,水面超高按1m,集气罩均高按2m思索。本工程臭气量详细计算见表2。设计系数取1.2,故设计风量为36630m3/h,取37000m3/h。
2.3臭气密封系统
构(建)筑物的封锁掩盖作用是将各个单元实施封锁,构成密闭空间,防止臭气自然外溢,有组织的对空间内产生的臭气实施搜集,在风机负压的带动下,经通道保送至处置设备统一处置,达标排放。
污水处置厂污水池封锁常见的办法有三种:通常碳钢骨架+阳光板、不锈钢骨架+玻璃钢板、膜构造+金属骨架。本项目密闭系统主要采用拼装式的单跨、断面为波形的自支撑筒拱形构造的玻璃钢集气罩。这种集气罩应用较普遍,通常以1.5~2.0m为一个单体,各单体之间采用扣接方式,罩体上设有察看孔、检修孔,便当运转人员察看、取样。格栅池、生物反应池、混凝反应池、二沉池、终沉池、污泥浓缩池、清水池、排放渠等均采用此种封锁掩盖方式。调理池、水解酸化池、厌氧池、事故池等采用混凝土盖板密封。污泥脱水间、污泥储存间则应用本身墙体密封。
2.4 臭气搜集系统
臭气搜集采用吸气式负压搜集,吸风口设置保证臭气完整搜集。恶臭气体中主要含有硫化氢、氨等物质,在湿润环境中,这些成分具有较强腐蚀性,因而,在实践工程中风管通常采用玻璃钢、UPVC、不锈钢等耐腐蚀资料制造。本项目搜集管道全部采用玻璃钢材质。本工程臭气搜集管道和管件均为圆管。风管内的流速控制范围:支管2~8m/s,干管6~14m/s[10]。依据表2各单体构(建)筑物风量及总风量,可计算出各支管管径及主管管径。
支管设置带开闭指示的手动调理风门,确保各局部压力均衡。风管设置不小于0.005的坡度,并在最低点设置冷凝水排水口和凝结水扫除设备。在吸风口及风机进口处风管设置取样口及风量测定孔。
2.5 除臭工艺设备选型
某集团废水处置站除臭工艺见图2。
2.5.1 填料洗濯塔
本项目在共振量子协同设备前后分别设置有水洗塔及碱洗塔。其作用见1.2。臭气在洗濯塔内自下向上扩散,与自上向下平均喷洒的吸收液,经过中间填料的不时接触,气液两相充沛接触传质,使臭气中的污染物得到吸收净化。循环浆液泵从洗濯塔底部循环浆液池中抽取喷淋吸收液,从塔体侧面经喷头喷出。浆液受重力降落到洗濯塔循环水箱底部,不停循环。气体经填料层净化,进入除雾层去除水分,进入下一处置环节或达标排放。洗濯塔可依据臭气浓度自动加药。洗濯塔本体设置液位计监测水位,自动控制水泵开启、关闭。设置pH、ORP仪表自动控制加药泵开启、关闭。洗濯塔设置电动阀自动控制进、排水。洗濯塔本体采用FRP材质,设备尺寸:Φ2800mm×H8000mm,本体壁厚12mm。浆液循环泵两台,一用一备,额定流量:120m3/h,额定扬程:30m,电机功率:30kW。以上均为单塔配置。
2.5.2 共振量子协同除臭设备
共振量子协同除臭设备主要由反应腔、高能离子发作器、高能离子发作器风机、全谱激起器等构成。其中,高能离子发作器是共振量子协同设备的中心部件之一,主要由初级过滤、高效过滤及高能离子管组成。共振量子协同除臭设备额定处置气量:37000m3/h,装机功率:45kW,设备截面尺寸:2600mm×3200mm,长度8000mm,本体304材质。
2.5.3 引风机及烟囱
风机壳体和叶轮均选用玻璃钢材质,风机外壳外表采用抗紫外线胶壳面,风机采用变频器调理风量。风机参数:Q=45000m3/h,P=3800Pa,功率90kW。
800Pa,功率90kW。烟囱内径900mm,高度15m,采用玻璃钢材质。在烟囱中间高度设置在线测试平台。烟囱采用塔架式构造,程度截面成方形。烟囱底部设有排水孔。
三、处置效果
本项目于2018年7月底装置调试完成,2018年8月某集团拜托第三方监测,处置效果到达《恶臭污染物排放规范》(GB14554-93)二级规范,除臭效果明显,具有显著的社会效益和环境效益。测试结果取三次检测数据均匀值,详细见表3。
四、结论
(1)在某集团草甘膦母液废水处置站上的应用标明,共振量子协同除臭工艺除臭效果良好,设备出口臭气浓度低至418(无量纲)。净化效果优于国度排放规范。
(2)本除臭工程的建立,减少了废水处置站恶臭对大气环境的污染,改善厂区周边环境,契合长江大维护的国度政策。