低温等离子体处理恶臭主体研究文献综述

 2023-01-31 22:49:56

低温等离子体技术处理恶臭主体的研究

污水处理厂恶臭发生源主要来自储泥池、污泥浓缩池、污泥脱水机房及曝气池和格栅井处。这些致臭物质主要分为含硫化合物( 硫化氢、甲硫醇、甲基硫醚等),含氮化合物( 氨、三甲胺),碳、氢或碳、氢、氧组成的化合物(低级醇、醛、脂肪酸)3 类。目前常见的处理方法有水清洗、药液吸收、燃烧、臭氧氧化、吸附和生物法等,其中常用方法为活性碳吸附和生物法,这些方法存在一些不足。低温等离子体技术已被应用于烟气脱硫脱硝、降解氟利昂类物质、治理VOC废气等研究,与其它污染治理技术相比,具有处理流程短、效率高、能耗低、适用范围广等特点。

恶臭废气的净化处理在世界范围内已是一个热点,其末端控制技术可以分为两大类:即回收技术和销毁技术。回收技术是通过物理的方法,改变温度、压力或采用选择性吸附剂和选择性渗透膜等方法来富集分离有机污染物的方法,主要包括吸附法、吸收法、冷凝(及蒸气平衡)法及膜分离法等。回收的有机物可以直接用于质量要求较低的生产工艺,或者集中进行分离提纯。销毁技术是通过化学或生化反应,用热、光、催化剂或微生物等将有机化合物转变成为二氧化碳和水等无毒害无机小分子化合物的方法,主要包括高温焚烧、催化燃烧、生物氧化、等离子体破坏和光催化氧化法等。

其中,吸收和吸附技术、冷凝技术和热破坏技术是传统的废气治理技术,也仍然是目前应用最广泛的恶臭废气实用治理技术,但是不得不承认上述处理方法也存在着技术缺陷,主要表现为以下几个方面:

(1)冷凝法:一般而言,冷凝回收技术主要用于高浓度的恶臭有机废气,选择合适的冷凝介质可有效提高冷凝效果,但无法保证冷凝废气能达标排放,故只能用于有机废气治理的预处理。

(2)吸收法:吸收法对于酸性或碱性的恶臭气体如氨、硫化氢有一定的吸收效果,但对甲硫醇、苯乙烯等有机类污染物效果不佳。对于大风量的恶臭气体所需吸收设备庞大,投资和运行成本较高。吸收法只是将恶臭气体从气相转换成液相,故还需对吸收液进行后续处理。

(3)吸附法:活性炭吸附法可用于处理大风量低浓度废气,但吸附剂需要定期再生或更换,运行成本较高;对于含有颗粒物或者橡胶弹性体废气,因其可堵塞活性炭孔隙而造成吸附剂失效,需增设废气预处理装置,投资成本高,通常与其他方法如燃烧法等联用。

(4)热破坏法:采用催化燃烧和热力焚烧能有效除了恶臭废气,热力燃烧在运行过程中需要维持800℃以上温度,投资和运行成本均较高;采用催化燃烧法,在一定程度上可降低燃烧温度,但催化剂价格比较昂贵以及催化剂易失活限制了应用。对于低浓度有机废气采用焚烧法处理时,为降低能耗、提高去除效率,常首先采用吸附浓缩,将吸附浓缩后的高浓度废气再导入焚烧炉内。

低温等离子体(non-thermal plasma,NTP)是继固态、液态、气态之后的物质第四态,当外加电压达到气体的放电电压时,气体被击穿,产生包括电子、各种离子、原子和自由基在内的混合体。由于放电过程产生的重粒子温度大大低于电子温度而使整个体系呈现低温状态,所以称为低温等离子体。低温等离子体降解污染物主要是利用这些高能粒子与废气中的污染物作用,使污染物分子在极短的时间内发生分解,并发生后续的各种反应以达到降解污染物的目的。低温等离子体主要由气体放电产生,根据放电产生发光现象的不同以及所用电极形状的不同可分为介质阻挡放电、电晕放电、辉光放电、射频放电和微波放电等。低温等离子体的只有介质阻拦放电(die1ectric barrier discharge,DBD)和电晕放电(corona discharge,CD)在常压下即可产生,故应用比其他类型更广泛。

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