草甘膦化學式C3H8NO5P，化學性質(zhì)穩(wěn)定，毒性較小，是一種非選擇性、無殘留的滅生性除草劑。國內(nèi)企業(yè)主要采用甘氨酸法生產(chǎn)草甘膦，每生產(chǎn)1噸草甘膦產(chǎn)生母液5.2噸。草甘膦母液成分復雜，主要包括三乙胺、草甘膦、亞磷酸、甲醇等多種物質(zhì)。草甘膦母液具有COD值高、有機氮磷濃度高、含鹽量高、難降解等特性。興發(fā)集團采用濕式催化氧化技術對草甘膦母液進行處理，剩余部分低濃度廢水進入廢水處理站進一步處理。草甘膦母液在處理過程中會產(chǎn)生大量惡臭氣體，以致廢水站進水具有很大的臭味。草甘膦母液綜合化資源化利用及其利用過程中產(chǎn)生的惡臭氣體的處理一直是草甘膦生產(chǎn)企業(yè)面臨的環(huán)保難題。
興發(fā)集團廢水處理站臨近長江，是踐行長江大保護示范項目，周邊環(huán)境要求高，必須要對臭氣進行有效收集和處理。草甘膦母液廢水處理站產(chǎn)生的廢氣不同于城鎮(zhèn)生活污水處理廠，其廢氣具有臭味大、難處理、VOCs含量高等特點。城鎮(zhèn)生活污水處理廠臭氣處理系統(tǒng)一般由臭氣源加蓋、臭氣收集、臭氣處理和處理后排放等部分組成。臭氣處理技術主要有：洗滌處理、生物處理、活性炭吸附、等離子體處理及植物液噴灑等。其中，洗滌處理技術應用范圍廣，單獨或作為組合技術中預處理裝置使用，需配套建設富液處理系統(tǒng)；生物處理技術應用范圍較廣，一般需前置水洗滌等預處理工藝，且受進氣中污染物的性質(zhì)、濃度、溫度影響大；活性炭吸附技術適用于環(huán)境要求高的場所，一般作為單獨或組合處理設施使用，吸附飽和后成為危險廢物；等離子體技術對進氣污染物中可燃組分、腐蝕性組分、水汽等濃度有嚴格限制，離子管運行維護成本高；植物液噴灑僅作為一種補充、輔助手段。本文論述了興發(fā)集團草甘膦母液廢水處理站除臭技術的開發(fā)及工業(yè)應用情況，除臭系統(tǒng)采用共振量子協(xié)同除臭技術，除臭效果明顯，有效解決了廢水處理站異味問題。
一、除臭技術的開發(fā)
1.1 技術方案及工藝流程
臭氣廣泛存在于水處理站，臭氣主要 >
草甘膦母液廢水處理站臭氣處理流程為：水洗填料塔+除霧器+共振量子協(xié)同除臭裝置+堿洗塔+風機+煙囪。工藝流程見圖1。本技術的關鍵設備為共振量子協(xié)同除臭裝置。該裝置具有操作管理簡單、運行方式靈活、占地面積小、運行費用低，較強穩(wěn)定性和可靠性等特點。
1.2 除臭工藝原理簡介
各構筑物產(chǎn)生的臭氣經(jīng)支管匯集至母管，首先經(jīng)過水洗填料塔，既可以降溫，還可以對臭氣進行預處理，將臭氣中的溶于水的物質(zhì)先洗滌下來，減輕后續(xù)裝置的處理負荷。臭氣在進共振量子協(xié)同裝置前必須進行除霧。
新鮮空氣經(jīng)除水、除塵后，在送風機作用下，經(jīng)高能粒子發(fā)生器產(chǎn)生高能粒子，含有高能粒子的空氣送至反應腔體內(nèi)與臭氣混合。
臭氣與含有高能粒子的空氣在共振量子協(xié)同裝置反應腔體內(nèi)充分的混合、反應，與此同時，反應腔內(nèi)布置有全光譜激發(fā)器，在全光譜及高能粒子的協(xié)同作用下，臭氣得以凈化、脫臭，凈化后的臭氣含有大量酸性物質(zhì)及少量副產(chǎn)物臭氧，這些物質(zhì)在堿洗塔中得以進一步去除，完全凈化后的氣體經(jīng)主風機、煙囪達標排放。
1.3 共振量子協(xié)同除臭裝置
本除臭工藝主要設備是填料塔及共振量子協(xié)同裝置，其中共振量子協(xié)同裝置是整個工藝的核心。共振量子協(xié)同技術不同于O3/UV技術。共振量子協(xié)同技術的光譜可控，通過設計電光源，使得廣譜波段及功率符合共振條件，可以在秒級時間內(nèi)處理大流量的污染氣體，反應十分迅速，可以減少設備體積，處理效率高。
共振量子協(xié)同裝置主要由三部分組成：高能離子發(fā)生器、全譜激發(fā)器及反應腔本體。高能離子發(fā)生器的作用是將少量潔凈空氣在電場中電離產(chǎn)生大量的自由電子、離子、原子和自由基等活性基團;全譜激發(fā)器的作用是高能電磁波激發(fā)光產(chǎn)生連續(xù)光譜，連續(xù)譜高密度的光對于廢氣成分吸收具有廣譜性;反應腔提供反應場所及時間。
共振量子協(xié)同技術的核心原理是“基于低功率光誘發(fā)的分子快速反應”。該技術由兩個基本單元組成，每個單元本身已經(jīng)具有相當?shù)某襞c氧化能力，同時，當兩個單元以某種方式耦合，且耦合方式符合共振條件時，會發(fā)生協(xié)同作用，使得性能效果得到很大提高。
1.3.1 第一單元—增壓器技術單元：高能電子激發(fā)原理
該單元采用專用的“三交面放電”電子激發(fā)器，具有效率高，目標物產(chǎn)率大，受溫濕度影響小等特點。通過高能電子激發(fā)器，產(chǎn)生大量活性基團。
1.3.2 第二單元—量子激發(fā)器技術
研究表明，氣味是由物質(zhì)的兩個特性所決定，一為物質(zhì)的分子量，二為特定的分子基團，稱為發(fā)臭團?；诖?，如果能夠?qū)l(fā)臭團分解或者斷開與基座的鏈接，則物質(zhì)失去氣味。即不需要分解整個分子，只需要分解發(fā)臭團。
因污染物不同，需要的波長也不同。通過調(diào)控光子能量，即可高效的去除污染分子。對于發(fā)臭團，也有一個最優(yōu)波段，通過調(diào)校光源，符合發(fā)臭團選擇性吸收特性，就可以將發(fā)臭物質(zhì)“激發(fā)”。處于激發(fā)態(tài)的物質(zhì)，具有極大的化學活性，碰撞概率提高很大。
對于氧化物質(zhì)和被氧化物質(zhì)同時施加激發(fā)，則發(fā)生所謂的“協(xié)同”效應。
1.4 共振量子協(xié)同技術與其他技術的比較
與傳統(tǒng)的紫外光解技術、低溫等離子體技術相比，共振量子協(xié)同技術原理比較復雜，是一種多技術協(xié)同工作的高效除臭技術，對臭氣分子具有優(yōu)先氧化的特性，適用于大氣量、中低濃度廢氣的治理，開關式操作，無任何添加物，運行費用低。三種技術的比較詳見表1。
1.5 共振量子協(xié)同技術工程應用特征
一般化學反應分為氣-氣反應，氣-液反應，氣-固反應。顯然，反應速度當屬氣-氣反應最快，氣-液反應次之，而氣-固反應最慢?；诖耍舱窳孔訁f(xié)同技術的所有氧化劑都是氣態(tài)，因此較之吸附法、吸收法、生物法等，其反應速度顯然不在一個數(shù)量級。這表明共振量子協(xié)同技術具有快速反應的特性。
理論上，臭氧按照“鏈烯烴>胺>酚>多環(huán)芳香烴>醇>醛>鏈烷烴”的順序發(fā)生反應，但是在共振量子協(xié)同技術中，化學反應順序是按照“官能團”被激發(fā)的難易程度進行的。實驗表明，共振量子協(xié)同技術對于“發(fā)臭團”似乎具有特殊的親和性，其反應順序與臭氧并不吻合。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)如下事實：共振量子協(xié)同技術對含氨臭氣具有獨特的去除效果，針對VOCs去除效果有待改進。
二、除臭技術的工業(yè)應用
2.1 草甘膦母液廢水處理工藝
以共振量子協(xié)同裝置為核心的除臭工藝技術在興發(fā)集團草甘膦母液廢水處理站異味治理項目上進行了工業(yè)應用。草甘膦母液廢水處理站設計處理廢水規(guī)模為3500m3/d，處理工藝采用調(diào)節(jié)+一級混凝沉淀+厭氧+專有的回流好氧技術(BIO-SAC)+二沉+二級混凝沉淀，上清液達到《污水綜合排放標準》中三級標準后排放(COD≤400mg/L，氨氮≤30mg/L，總氮≤40mg/L，TP≤4mg/L，pH=6~9，SS≤400mg/L)。污泥排至污泥濃縮池，污泥經(jīng)脫水后妥善處置。
2.2 臭氣量統(tǒng)計
依據(jù)《城鎮(zhèn)污水處理廠臭氣處理技術規(guī)程》(CJJ/T243-2016)中的規(guī)定，結合類似工程經(jīng)驗，水面超高按1m，集氣罩均高按2m考慮。本工程臭氣量具體計算見表2。設計系數(shù)取1.2，故設計風量為36630m3/h，取37000m3/h。
2.3臭氣密封系統(tǒng)
構(建)筑物的封閉覆蓋作用是將各個單元進行封閉，形成密閉空間，避免臭氣自然外溢，有組織的對空間內(nèi)產(chǎn)生的臭氣進行收集，在風機負壓的帶動下，經(jīng)通道輸送至處理裝置統(tǒng)一處理，達標排放。
污水處理廠污水池封閉常見的方法有三種：普通碳鋼骨架+陽光板、不銹鋼骨架+玻璃鋼板、膜結構+金屬骨架。本項目密閉系統(tǒng)主要采用拼裝式的單跨、斷面為波形的自支撐筒拱形結構的玻璃鋼集氣罩。這種集氣罩應用較廣泛，一般以1.5~2.0m為一個單體，各單體之間采用扣接形式，罩體上設有觀察孔、檢修孔，方便運行人員觀察、取樣。格柵池、生物反應池、混凝反應池、二沉池、終沉池、污泥濃縮池、清水池、排放渠等均采用此種封閉覆蓋形式。調(diào)節(jié)池、水解酸化池、厭氧池、事故池等采用混凝土蓋板密封。污泥脫水間、污泥貯存間則利用自身墻體密封。
2.4 臭氣收集系統(tǒng)
臭氣收集采用吸氣式負壓收集，吸風口設置保證臭氣完全收集。惡臭氣體中主要含有硫化氫、氨等物質(zhì)，在潮濕環(huán)境中，這些成分具有較強腐蝕性，因此，在實際工程中風管一般采用玻璃鋼、UPVC、不銹鋼等耐腐蝕材料制作。本項目收集管道全部采用玻璃鋼材質(zhì)。本工程臭氣收集管道和管件均為圓管。風管內(nèi)的流速控制范圍：支管2~8m/s，干管6~14m/s[10]。根據(jù)表2各單體構(建)筑物風量及總風量，可計算出各支管管徑及主管管徑。
支管設置帶開閉指示的手動調(diào)節(jié)風門，確保各部分壓力平衡。風管設置不小于0.005的坡度，并在最低點設置冷凝水排水口和凝結水排除設施。在吸風口及風機進口處風管設置取樣口及風量測定孔。
2.5 除臭工藝設備選型
興發(fā)集團廢水處理站除臭工藝見圖2。
2.5.1 填料洗滌塔
本項目在共振量子協(xié)同裝置前后分別設置有水洗塔及堿洗塔。其作用見1.2。臭氣在洗滌塔內(nèi)自下向上擴散，與自上向下均勻噴灑的吸收液，通過中間填料的不斷接觸，氣液兩相充分接觸傳質(zhì)，使臭氣中的污染物得到吸收凈化。循環(huán)漿液泵從洗滌塔底部循環(huán)漿液池中抽取噴淋吸收液，從塔體側面經(jīng)噴頭噴出。漿液受重力降落到洗滌塔循環(huán)水箱底部，不停循環(huán)。氣體經(jīng)填料層凈化，進入除霧層去除水分，進入下一處理環(huán)節(jié)或達標排放。洗滌塔可根據(jù)臭氣濃度自動加藥。洗滌塔本體設置液位計監(jiān)測水位，自動控制水泵開啟、關閉。設置pH、ORP儀表自動控制加藥泵開啟、關閉。洗滌塔設置電動閥自動控制進、排水。洗滌塔本體采用FRP材質(zhì)，設備尺寸：Φ2800mm×H8000mm，本體壁厚12mm。漿液循環(huán)泵兩臺，一用一備，額定流量：120m3/h，額定揚程：30m，電機功率：30kW。以上均為單塔配置。
2.5.2 共振量子協(xié)同除臭裝置
共振量子協(xié)同除臭設備主要由反應腔、高能離子發(fā)生器、高能離子發(fā)生器風機、全譜激發(fā)器等構成。其中，高能離子發(fā)生器是共振量子協(xié)同設備的核心部件之一，主要由初級過濾、高效過濾及高能離子管組成。共振量子協(xié)同除臭裝置額定處理氣量：37000m3/h，裝機功率：45kW，設備截面尺寸：2600mm×3200mm，長度8000mm，本體304材質(zhì)。
2.5.3 引風機及煙囪
風機殼體和葉輪均選用玻璃鋼材質(zhì)，風機外殼表面采用抗紫外線膠殼面，風機采用變頻器調(diào)節(jié)風量。風機參數(shù)：Q=45000m3/h，P=3800Pa，功率90kW。
800Pa，功率90kW。煙囪內(nèi)徑900mm，高度15m，采用玻璃鋼材質(zhì)。在煙囪中間高度設置在線測試平臺。煙囪采用塔架式結構，水平截面成方形。煙囪底部設有排水孔。
三、處理效果
本項目于2018年7月底安裝調(diào)試完成，2018年8月興發(fā)集團委托第三方監(jiān)測，處理效果達到《惡臭污染物排放標準》(GB14554-93)二級標準，除臭效果明顯，具有顯著的社會效益和環(huán)境效益。測試結果取三次檢測數(shù)據(jù)平均值，具體見表3。
四、結論
(1)在興發(fā)集團草甘膦母液廢水處理站上的應用表明，共振量子協(xié)同除臭工藝除臭效果良好，裝置出口臭氣濃度低至418(無量綱)。凈化效果優(yōu)于國家排放標準。
(2)本除臭工程的建設，減少了廢水處理站惡臭對大氣環(huán)境的污染，改善廠區(qū)周邊環(huán)境，符合長江大保護的國家政策。( >
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