VP氣象系統配合植物精油除臭劑在造紙污水廠應用

李謀　江淦福

摘 要：針對造紙廢水無組織惡臭氣體排放，企業選擇高壓霧化噴嘴配合植物精油的除臭方案，因除臭面積太大，霧化噴嘴時常堵塞導致植物精油霧化效果減弱，影響除臭效果和導致設備維護工作量大，使用VP氣相系統替代高壓霧化噴嘴配合植物精油，在無組織排放場所使用，對比除臭效果、設備維護、使用成本均有明顯優勢。

關鍵詞：造紙廢水惡臭氣體；Ecosorb植物精油；高壓霧化噴嘴；VP氣相系統

2011年中國內地城市化率首次突破50%，達到了51.3%[1]，，隨著城市化快速發展，許多城市原有的工業區已經被城市所包圍，工廠周圍淪為密集居民區。華東某市一家年產各類高檔涂布白紙板60萬噸的造紙廠。其利用新聞回收紙、辦公回收紙、雜志回收紙等作為主要原料，加工生產工業包裝用紙，主要包括各類高檔涂布白紙板、白卡紙、銅版卡紙。近年工廠周圍已經居民密集，造紙廠每天污水產生量在20000t，污水處理過程中不可避免的產生硫化氫、硫醇、揮發性有機物（VOC）等惡臭氣體[2]。這些惡臭氣體濃度不斷富集增加并隨著風向擴散，最終造成對大氣環境污染，影響周圍辦公，居民生活。因此，迫切需要將惡臭氣體進行治理。

本項目主要惡臭氣體源在調節池，無組織、無量綱的惡臭氣體來自于圓篩機、集中進水口以及預曝氣池，該池體24小時源源不斷接受經過預處理（去除塑膠片等雜質）的紙機生產污水。污水在調節池內曝氣攪拌條件下不斷逸出。調節池尺寸為長50m，寬40m，池體周圍管線密集。加蓋收集廢氣施工困難，投資成本高。目前業主在調節池4條邊每隔1m的距離使用高壓霧化設備配合稀釋過的植物精油進行除臭，霧化噴嘴為φ1mm口徑，運行壓力3.5MPa，總量為180個，安裝方式如圖1。現場使用工況高壓霧化噴嘴因口徑太小，水中細小顆粒或植物精油中天然沉淀物會導致噴嘴堵塞頻繁，維護清理噴嘴工作量大，堵塞后的噴嘴不能及時清理導致霧化效果減弱，進而造成精油用量的浪費，影響除臭效果。針對遇到的這些問題，從除臭效果、設備投資、設備維護方面考慮，選擇VP氣象系統配合Ecosorb植物精油除臭劑進行中試，去除調節池散發出來的惡臭氣體。

1 材料和方法

1.1 Ecosorb植物精油除臭劑

Ecosorb植物精油由萜烯類、醛類、酯類、醇類等化學分子組成。因為高流動性，所以稱為“油”，但是和我們日常見到的植物油有本質的差別。

理論上Ecosorb植物精油可以消除任何異味氣體，它是靠以下幾種力消除異味的[3]：范德華力、偶合力、化學反應力、吸引力。總的來說植物精油消除臭氣有以下階段：植物精油靠范德華力與臭氣分子結合，臭氣分子因為和植物液發生化學反應而被消除。

植物精油需要轉變為小分子后與臭氣分子結合才能產生作用。它是一種酸性緩沖液，這種緩沖液與弱酸和堿都可以發生反應。研究證明胺等氣體能發生酸堿化學反應，酸性氣體發生化學反應后在植物液的作用下會發生離子轉移，產生非易失性的有機鹽。

Eg.對堿性氣體及酸性氣體的去除過程

堿性氣體：

如（CH3）2（CH3CH2）N+H+A-=（CH3）2（CH3CH2）N：H+A-

（CH3CH2）3N： +H+A-=（CH3CH2）3N：H+A-

酸性氣體：

酸性氣體在水中會形成離子，與Ecosorb有效成分發生加成反應。

H2S去除原理如圖2

Ecosorb植物精油需要配合相應的設備進行添加，才能發揮出最佳的效果。影響植物精油效果的因素有很多：濃度（ppm）、空氣流動、溶解性、分子量、分子密度、結構組成，其中溶解性、分子量、分子密度、結構組成是由產品本身特性決定的，濃度（ppm）、空氣流動是在現場通過工程手段實現的。選擇合適的添加方法至關重要。

1.2 VP氣相系統

植物精油分子是以球形細小液滴進行添加，液滴表面積越大越能夠接觸反應到更多的臭氣分子。所以相同體積下精油液滴越小比表面積就越大，除臭效果更好，臭氣去除原理如圖3。

目前常用霧化添加設備將植物精油稀釋100到400倍的工作液霧化為半徑0.04mm[3]，本次實驗選用VP氣相系統無需將植物精油進行稀釋，直接將植物精油原液在設備端霧化到半徑小于0.025mm，高壓鼓風機以25m/s的速度將混合霧化后的植物精油通過開孔的UPCV管，快速噴向產生臭味的區域。以最小粒徑（亞微米）的“分子”分散到空氣中，在污染源附近形成氣墻，惡臭污染氣體通過氣墻時，會被氣相后的植物精油吸附、溶解、吸收和反應，達到去除臭味的目的。

設備具備安裝、操作、維修和保養簡單的特點。設備自動化程度高基于PLC控制，實時風量、流量顯示并且遠程控制，流量、風量不足，精油儲存槽液位高低報警，風機電機、壓縮機、精油添加泵故障報警。

2 試驗方案設計

查閱當地氣象條件得知，實驗期間風向主要為西南風向。設計選用風量為2000m?/h的VP氣相系統，安裝于調節池西側，在調節池北50m的邊長設置DN200 UPVC材質的管道，每隔1m的距離，在管道垂直偏南30°的位置開φ16mm的孔，如圖4。Ecosorb植物精油在被氣相以后通過UPVC管道上的開孔快速送出，使調節池北面形成一道氣墻，經過氣墻的臭味分子與精油分子發生反應，達到去除臭味的目的。在調節池北面20米距離的辦公大樓進行多人的感受調查和相關數據監測，比對VP氣相設備開啟與調節池北一邊的高壓霧化噴嘴開啟時的除臭效果，通過投資運行成本分析，比較哪種加藥方式更加適合此種無組織臭味源。

3 實驗運行分析

3.1 除臭效果

方案實施后第一天，VP氣相系統開啟0h、3h、6h，分別在調節池北池下道路、辦公大樓2個點，分別用采樣儀進行采樣，使用光譜分析法分析。臭氣濃度均低于《惡臭污染物排放標準》要求二級標準，辦公大樓辦公人員反饋均無明顯異味。

方案實施后第二天，開啟高壓霧化噴嘴，以同樣的檢測方頻次和方法0h、3h臭氣濃度低于《惡臭污染物排放標準》要求二級標準，設備運行2h后開始出現部分噴嘴堵塞，堵塞后的噴嘴霧化效果明顯減弱。6h硫化氫濃度超過《惡臭污染物排放標準》要求二級標準13%。

實驗證明植物精油在造紙廢水現場使用效果良好，使用后保證廠界周圍臭氣濃度低于《惡臭污染物排放標準》要求二級標準。VP氣相系統可以長時間穩定運行，高壓霧化噴嘴運行2h以后部分開始堵塞，導致除臭效果受到影響，如不及時清理造成實驗中出現的情況，6h檢測硫化氫濃度偏高。

3.2 投資運行成本

3.2.1 設備投資成本

以實驗情況判斷，VP氣相系統運行時會受風向影響，為了達到理想的除臭效果，要在調節池四周安裝管道。VP氣相系統和高壓霧化噴嘴設備投資成本如表1：

3.2.2 設備運行成本

根據業主現場運行經驗得知，目前高壓霧化噴嘴設備為保證運行除臭效果，做到噴嘴堵塞后立即清理，需要安排一名員工專人負責，將人員費用（以3500元/月計）納入設備維保費用，進行運行成本比對表2：

4 結論分析

Ecosorb植物精油可以有效去除造紙廢水廠所產生的惡臭氣體，保證廠界周圍臭氣濃度低于《惡臭污染物排放標準》要求二級標準。植物精油除臭方式很好的解決了造紙污水廠因水量規模大，氣體收集難度大、成本高的問題。

不僅造紙廠，只要可以使用植物精油除臭的無組織臭氣排放場所，VP氣相系統以安裝、操作簡單，運行穩定、維保成本低廉的優勢配合植物精油使用，將是客戶更好的選擇。

參考文獻：

[1]中科院報告：中國內地城市化率已突破50%[DB/OL].中國城市低碳經濟網，2012-10-31.

[2]許克亮，趙柄軍，胡關鍵.植物提取液除臭劑在造紙廢水廠處理的應用[J].造紙化學品，2012（04）：34-37.

[3]潘啟政.天然植物提取液除臭技術在污水廠的應用[J].城市建設理論研究（電子版），2013（23）：3-5.endprint