洪克濤

（中國輕工業(yè)廣州工程有限公司，廣東廣州 511400）

0 引言

國內(nèi)經(jīng)濟(jì)和生活水平的高速進(jìn)步導(dǎo)致生活和生產(chǎn)垃圾的排放容量不斷增加，而急劇增加的各類垃圾已成為污染環(huán)境的罪魁禍?zhǔn)?，?yán)重影響人們的生活空間。利用垃圾焚燒發(fā)電是目前一種可以解決垃圾圍城的有效措施，而垃圾焚燒發(fā)電廠的日常運(yùn)行必定會(huì)對周圍環(huán)境造成一定的影響，其中主要的影響為垃圾產(chǎn)生的惡臭氣體。垃圾焚燒發(fā)電廠的惡臭物質(zhì)濃度一般較低，但惡臭氣體的成分復(fù)雜，其治理的難道也比一般的大氣污染大。這就要求垃圾焚燒發(fā)電廠對產(chǎn)生的廢氣在對外排放前需進(jìn)行預(yù)處理，以達(dá)到廢氣對外排放的國家標(biāo)準(zhǔn)要求。

1 惡臭污染物的來源與種類

1.1 惡臭污染物的來源

在垃圾焚燒廠區(qū)內(nèi)引起惡臭污染物的源頭主要有以下幾點(diǎn)：垃圾運(yùn)輸車運(yùn)輸過程中滴漏的垃圾滲瀝液；垃圾卸料平臺(tái)卸料過程中撒漏的垃圾滲瀝液；垃圾池貯存過程中垃圾發(fā)酵產(chǎn)生的臭氣；垃圾進(jìn)料斗進(jìn)料過程中滲出的滲瀝液和堆存的垃圾散發(fā)的味道；垃圾滲瀝液處理過程產(chǎn)生的臭氣、異味。

1.2 惡臭污染物的種類

垃圾焚燒廠區(qū)內(nèi)引起惡臭的污染氣體主要原因是垃圾中混合的各種物資腐爛而散發(fā)的惡臭氣體。當(dāng)環(huán)境中空氣含氧量足夠時(shí)，垃圾的發(fā)酵過程中有機(jī)成分在吸氧菌種的影響下釋放出有刺激性氣體NH3等；當(dāng)空氣中含氧量較少時(shí)，環(huán)境中的厭氧性菌種會(huì)把垃圾分解為分子量較低的聚合物，惡臭污染物主要包含：酸、醛、酮、含硫的化合物和含氮的化合物等。

2 惡臭物質(zhì)的處理方法

在鍋爐事故停運(yùn)或檢修無送風(fēng)需求時(shí)，垃圾池需排氣維持負(fù)壓，排氣需經(jīng)除臭處理。根據(jù)垃圾焚燒發(fā)電廠所產(chǎn)生的惡臭主要種類，經(jīng)調(diào)查，國內(nèi)同類項(xiàng)目應(yīng)用較多的惡臭治理方法主要有：土壤處理法、植物溶液吸收法、生物濾池處理法、活性炭吸附法及光催化氧化法等。其中，土壤處理法、生物濾池處理法和植物溶液吸收法等方法占地較大，投資成本較高，一般項(xiàng)目很少應(yīng)用?；钚蕴课椒ǖ膼撼魵怏w的性能較好，但是活性炭吸附到一定量后會(huì)達(dá)到飽和，就必須再生或更換活性炭，運(yùn)行費(fèi)用較高和使用壽命較低，使用壽命后期會(huì)對減小或失去對惡臭氣體的吸附功能。光催化氧化的除臭技術(shù)的設(shè)備除了初設(shè)投資費(fèi)用較高以外，其具有處理效率高、運(yùn)行費(fèi)用和維護(hù)費(fèi)用較低，適用于低濃度廣范圍的VOCs氣體，特別對芳烴的去除效率高以及設(shè)備的使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)。

3 光催化氧化技術(shù)工藝

3.1 光催化氧化技術(shù)簡介

光催化氧化的除臭設(shè)備主要使用不銹鋼金屬制作，裝置的內(nèi)部設(shè)置光解和催化兩個(gè)單元。通過利用微波激發(fā)高通透的石英紫外線管，產(chǎn)生多種波段的高能紫外線，其中波長在200nm以下的真空紫外輻射能光解氣體中的氧氣，使其生成氧活性粒子。氧活性粒子在微波場中能保持較長一段時(shí)間，并能與惡臭氣體分子發(fā)生氧化分解反應(yīng)，消除惡臭對環(huán)境的影響。同時(shí)，微波場的熱效應(yīng)除了加快系統(tǒng)的氧化速度外，它的非熱效應(yīng)在光解過程中作用更加突出，微波場雖然不能使分子離子化，但是它能以億倍的速度提高離子化的分子的運(yùn)動(dòng)速度，極大提升光子的撞擊能量，達(dá)到雪崩式裂解污染物的作用。另外，一部分氧活性粒子在微波場、光催化和相應(yīng)的濕度環(huán)境下，反應(yīng)成具有強(qiáng)氧化力的羥基自由基，與惡臭污染物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)將其快速分解。

3.2 光催化氧化除臭技術(shù)的工藝流程

惡臭氣體經(jīng)氣體收集風(fēng)管系統(tǒng)收集后，在引風(fēng)機(jī)的抽吸作用下，依次經(jīng)過酸性（硫酸）洗滌塔、光催化氧化裝置和堿性（氫氧化鈉）洗滌塔進(jìn)行處理。臭氣經(jīng)過酸性洗滌塔去除大部分粉塵及氨氣等堿性物質(zhì)，而后進(jìn)入光催化氧化裝置設(shè)備內(nèi)，經(jīng)過微波協(xié)同高能紫外線及其裂解氧氣產(chǎn)生的氧活性粒子共同光解氧化惡臭氣體，將惡臭污染物分解為二氧化碳、水以及無害的小分子化合物。其未礦化的低分子化合物和產(chǎn)生的臭氧，通過臭氧催化反應(yīng)裝置催化臭氧產(chǎn)生氧活性粒子，與低分子化合物、硫化氫、氨氣等發(fā)生氧化分解反應(yīng)。所處理的氣體最后進(jìn)入堿洗洗滌塔中，經(jīng)堿液噴淋處理達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后經(jīng)排氣筒排至大氣環(huán)境。

圖1 光催化氧化除臭工藝流程

（1）噴淋洗滌工作原理

在引風(fēng)機(jī)的作用下，含有惡臭污染的廢氣從位于洗滌塔的下部的進(jìn)氣口沿切向流入洗滌裝置內(nèi)，并迅速占據(jù)設(shè)備進(jìn)氣段的空間，再勻速流過設(shè)備的填料吸收區(qū)域。在填料吸收區(qū)域，廢氣中含有的酸性（或堿性）物質(zhì)與洗滌溶液中的堿性（或酸性）物質(zhì)發(fā)生酸堿中和反應(yīng)，生成具有可溶解的酸（堿）類物質(zhì)，并通廢液一起排入廢液收集池中。

（2）微波的作用原理

微波的作用原理：利用升壓裝置獲得的高壓電能經(jīng)過磁控管產(chǎn)生微波能，再通過波導(dǎo)管將微波釋放到共振空腔內(nèi)，產(chǎn)生具有微波能的電磁場；惡臭廢氣在微波能電磁場作用下捕捉到能量后，通過氣體分子之間的劇烈撞擊而電離分解，獲取到自由電子和離子；當(dāng)自由電子和離子的數(shù)量增大到一定程度后，氣體分子的參數(shù)產(chǎn)生變化而導(dǎo)致微波能電磁場的發(fā)生變化，最終導(dǎo)致氣體的電離參數(shù)的變化。通過氣體分子間的反應(yīng)作用，使廢氣中的等離子體始終處于平衡狀態(tài)，并對外界輻射出強(qiáng)度穩(wěn)定的紫外線和可見光。

-OH（羥基自由基）的產(chǎn)生原理：當(dāng)惡臭惡氣處在相應(yīng)濕度的空間時(shí)，在微波、紫外與臭氧聯(lián)合作用，可以生成具有更強(qiáng)氧化能力的-OH（羥基自由基）。-OH（羥基自由基）的氧化還原反應(yīng)能力比普通氧化劑要強(qiáng)，與惡臭氣體的化學(xué)反應(yīng)迅速。

（3）臭氧催化氧化反應(yīng)原理

臭氧催化與微波光解惡臭氣體和微波光解設(shè)備產(chǎn)生的少量臭氧，經(jīng)過活性炭層吸附粉塵和部分硫化物后，抵達(dá)臭氧催化劑層。臭氧在過渡金屬催化劑界面，發(fā)生分解反應(yīng)，產(chǎn)生氧活性粒子O（3P）。O（3P）和其他未反應(yīng)完全的氧活性粒子在過渡金屬催化劑界面與惡臭氣體進(jìn)一步發(fā)生反應(yīng)，氧化硫化氫等無機(jī)化合物，礦化一部分VOCs，同時(shí)將另外的VOCs降解為低分子酸、醛、酮等可溶性有機(jī)物。

4 在垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目上的應(yīng)用

根據(jù)已運(yùn)行的生活垃圾焚燒廠臭氣處理情況，垃圾焚燒廠在正常運(yùn)行情況下主要采用負(fù)壓、封閉、燃燒等方式控制垃圾在運(yùn)輸、貯存及燃燒過程中惡臭的擴(kuò)散。平時(shí)生產(chǎn)時(shí)，利用鍋爐的一次風(fēng)引風(fēng)機(jī)從垃圾坑的上部吸風(fēng)口吸入含有惡臭廢氣的空氣作為燃燒空氣送入垃圾焚燒爐內(nèi)，惡臭氣體在垃圾焚燒爐內(nèi)被燃燒分解。當(dāng)垃圾焚燒爐事故停運(yùn)或停爐檢修時(shí)，焚燒爐對一次風(fēng)的需求量減少到無法滿足垃圾坑內(nèi)維持負(fù)壓的狀態(tài)，為了防止臭氣外逸而污染外界的環(huán)境，通過垃圾坑內(nèi)的負(fù)壓監(jiān)測儀表探頭連鎖啟動(dòng)除臭通風(fēng)裝置，將垃圾坑內(nèi)的惡臭氣體通過應(yīng)急除臭裝置處理后達(dá)到國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)后再高空排放。

根據(jù)山東省某垃圾焚燒項(xiàng)目的生產(chǎn)情況，其垃圾貯坑內(nèi)所需處理的原始臭氣濃度分析內(nèi)容見表1。

表1 垃圾貯坑內(nèi)原始臭氣濃度

鍋爐停運(yùn)時(shí)，垃圾貯坑惡臭氣體處理采用兩級洗滌+光催化氧化的廢氣處理技術(shù)，除臭系統(tǒng)的設(shè)計(jì)風(fēng)量按1—2次/小時(shí)的通風(fēng)換氣次數(shù)計(jì)算，確保垃圾貯坑內(nèi)部微負(fù)壓狀態(tài)。除臭設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)，其排放的惡臭氣體的濃度指標(biāo)均達(dá)到國家二級排放標(biāo)準(zhǔn)要求。

5 結(jié)語

（1）光催化氧化技術(shù)在該類項(xiàng)目的除臭應(yīng)用中總體反應(yīng)良好，廢氣處理設(shè)備的操作方法簡單，運(yùn)行維護(hù)管理方便，可以全天連續(xù)工作且能保證設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定可靠。同等規(guī)模的情況下，光催化氧化除臭設(shè)備的總體運(yùn)行費(fèi)用相比活性炭除臭技術(shù)的運(yùn)險(xiǎn)費(fèi)用要減少40%以上，節(jié)能效果良好，經(jīng)濟(jì)效果顯著，符合我國的可持續(xù)發(fā)展要求。

（2）光催化氧化技術(shù)是近年來研制開發(fā)的一種廢氣治理技術(shù)，被處理的惡臭氣體的濕度大小不影響其最終的處理結(jié)果。其具有較強(qiáng)的適用性，可適應(yīng)高濃度、大氣量以及多種類惡臭污染物的除臭處理，對于揮發(fā)的低濃度VOCs氣體的凈化效果顯著。

（3）目前影響光催化氧化技術(shù)推廣應(yīng)用的因素主要是設(shè)備投資成本較高，因此，通過提高設(shè)備制造技術(shù)，降低設(shè)備的制造成本，可以在以后的項(xiàng)目中大范圍的推廣應(yīng)用。