草甘膦母液废水处理站除臭系统工艺

　　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。兴发集团采用湿式催化氧化技术对草甘膦母液进行处理，剩余部分低浓度废水进入废水处理站进一步处理。草甘膦母液在处理过程中会产生大量恶臭气体，以致废水站进水具有很大的臭味。草甘膦母液综合化资源化利用及其利用过程中产生的恶臭气体的处理一直是草甘膦生产企业面临的环保难题。

　　兴发集团废水处理站临近长江，是践行长江大保护示范项目，周边环境要求高，必须要对臭气进行有效收集和处理。草甘膦母液废水处理站产生的废气不同于城镇生活污水处理厂，其废气具有臭味大、难处理、VOCs含量高等特点。城镇生活污水处理厂臭气处理系统一般由臭气源加盖、臭气收集、臭气处理和处理后排放等部分组成。臭气处理技术主要有：洗涤处理、生物处理、活性炭吸附、等离子体处理及植物液喷洒等。其中，洗涤处理技术应用范围广，单独或作为组合技术中预处理装置使用，需配套建设富液处理系统；生物处理技术应用范围较广，一般需前置水洗涤等预处理工艺，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要求高的场所，一般作为单独或组合处理设施使用，吸附饱和后成为危险废物；等离子体技术对进气污染物中可燃组分、腐蚀性组分、水汽等浓度有严格限制，离子管运行维护成本高；植物液喷洒仅作为一种补充、辅助手段。本文论述了兴发集团草甘膦母液废水处理站除臭技术的开发及工业应用情况，除臭系统采用共振量子协同除臭技术，除臭效果明显，有效解决了废水处理站异味问题。

　　一、除臭技术的开发

　　1.1 技术方案及工艺流程

　　臭气广泛存在于水处理站，臭气主要来源于预处理系统、生化处理系统、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，一般分为三类：含硫化合物、含氮化合物及碳、氢、氧组成的化合物。臭气监测指标一般采用氨、硫化氢及臭气浓度。

　　草甘膦母液废水处理站臭气处理流程为：水洗填料塔+除雾器+共振量子协同除臭装置+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装置。该装置具有操作管理简单、运行方式灵活、占地面积小、运行费用低，较强稳定性和可靠性等特点。

　　1.2 除臭工艺原理简介

　　各构筑物产生的臭气经支管汇集至母管，首先经过水洗填料塔，既可以降温，还可以对臭气进行预处理，将臭气中的溶于水的物质先洗涤下来，减轻后续装置的处理负荷。臭气在进共振量子协同装置前必须进行除雾。

　　新鲜空气经除水、除尘后，在送风机作用下，经高能粒子发生器产生高能粒子，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装置反应腔体内充分的混合、反应，与此同时，反应腔内布置有全光谱激发器，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，完全净化后的气体经主风机、烟囱达标排放。

　　1.3 共振量子协同除臭装置

　　本除臭工艺主要设备是填料塔及共振量子协同装置，其中共振量子协同装置是整个工艺的核心。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，通过设计电光源，使得广谱波段及功率符合共振条件，可以在秒级时间内处理大流量的污染气体，反应十分迅速，可以减少设备体积，处理效率高。

　　共振量子协同装置主要由三部分组成：高能离子发生器、全谱激发器及反应腔本体。高能离子发生器的作用是将少量洁净空气在电场中电离产生大量的自由电子、离子、原子和自由基等活性基团;全谱激发器的作用是高能电磁波激发光产生连续光谱，连续谱高密度的光对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核心原理是“基于低功率光诱发的分子快速反应”。该技术由两个基本单元组成，每个单元本身已经具有相当的除臭与氧化能力，同时，当两个单元以某种方式耦合，且耦合方式符合共振条件时，会发生协同作用，使得性能效果得到很大提高。

　　1.3.1 第一单元―增压器技术单元：高能电子激发原理

　　该单元采用专用的“三交面放电”电子激发器，具有效率高，目标物产率大，受温湿度影响小等特点。通过高能电子激发器，产生大量活性基团。

　　1.3.2 第二单元―量子激发器技术

　　研究表明，气味是由物质的两个特性所决定，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，如果能够将发臭团分解或者断开与基座的链接，则物质失去气味。即不需要分解整个分子，只需要分解发臭团。

　　因污染物不同，需要的波长也不同。通过调控光子能量，即可高效的去除污染分子。对于发臭团，也有一个最优波段，通过调校光源，符合发臭团选择性吸收特性，就可以将发臭物质“激发”。处于激发态的物质，具有极大的化学活性，碰撞概率提高很大。

　　对于氧化物质和被氧化物质同时施加激发，则发生所谓的“协同”效应。

　　1.4 共振量子协同技术与其他技术的比较

　　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较复杂，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、中低浓度废气的治理，开关式操作，无任何添加物，运行费用低。三种技术的比较详见表1。

　　1.5 共振量子协同技术工程应用特征

　　一般化学反应分为气-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所有氧化剂都是气态，因此较之吸附法、吸收法、生物法等，其反应速度显然不在一个数量级。这表明共振量子协同技术具有快速反应的特性。

　　理论上，臭氧按照“链烯烃>胺>酚>多环芳香烃>醇>醛>链烷烃”的顺序发生反应，但是在共振量子协同技术中，化学反应顺序是按照“官能团”被激发的难易程度进行的。实验表明，共振量子协同技术对于“发臭团”似乎具有特殊的亲和性，其反应顺序与臭氧并不吻合。已经发现如下事实：共振量子协同技术对含氨臭气具有独特的去除效果，针对VOCs去除效果有待改进。

　　二、除臭技术的工业应用

　　2.1 草甘膦母液废水处理工艺

　　以共振量子协同装置为核心的除臭工艺技术在兴发集团草甘膦母液废水处理站异味治理项目上进行了工业应用。草甘膦母液废水处理站设计处理废水规模为3500m3/d，处理工艺采用调节+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，上清液达到《污水综合排放标准》中三级标准后排放(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

　　依据《城镇污水处理厂臭气处理技术规程》(CJJ/T243-2016)中的规定，结合类似工程经验，水面超高按1m，集气罩均高按2m考虑。本工程臭气量具体计算见表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)筑物的封闭覆盖作用是将各个单元进行封闭，形成密闭空间，避免臭气自然外溢，有组织的对空间内产生的臭气进行收集，在风机负压的带动下，经通道输送至处理装置统一处理，达标排放。

　　污水处理厂污水池封闭常见的方法有三种：普通碳钢骨架+阳光板、不锈钢骨架+玻璃钢板、膜结构+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结构的玻璃钢集气罩。这种集气罩应用较广泛，一般以1.5~2.0m为一个单体，各单体之间采用扣接形式，罩体上设有观察孔、检修孔，方便运行人员观察、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闭覆盖形式。调节池、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、污泥贮存间则利用自身墙体密封。

　　2.4 臭气收集系统

　　臭气收集采用吸气式负压收集，吸风口设置保证臭气完全收集。恶臭气体中主要含有硫化氢、氨等物质，在潮湿环境中，这些成分具有较强腐蚀性，因此，在实际工程中风管一般采用玻璃钢、UPVC、不锈钢等耐腐蚀材料制作。本项目收集管道全部采用玻璃钢材质。本工程臭气收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]。根据表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节风门，确保各部分压力平衡。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排除设施。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

　　兴发集团废水处理站除臭工艺见图2。

　　2.5.1 填料洗涤塔

　　本项目在共振量子协同装置前后分别设置有水洗塔及碱洗塔。其作用见1.2。臭气在洗涤塔内自下向上扩散，与自上向下均匀喷洒的吸收液，通过中间填料的不断接触，气液两相充分接触传质，使臭气中的污染物得到吸收净化。循环浆液泵从洗涤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涤塔循环水箱底部，不停循环。气体经填料层净化，进入除雾层去除水分，进入下一处理环节或达标排放。洗涤塔可根据臭气浓度自动加药。洗涤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。洗涤塔设置电动阀自动控制进、排水。洗涤塔本体采用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 共振量子协同除臭装置

　　共振量子协同除臭设备主要由反应腔、高能离子发生器、高能离子发生器风机、全谱激发器等构成。其中，高能离子发生器是共振量子协同设备的核心部件之一，主要由初级过滤、高效过滤及高能离子管组成。共振量子协同除臭装置额定处理气量：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，风机外壳表面采用抗紫外线胶壳面，风机采用变频器调节风量。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。烟囱采用塔架式结构，水平截面成方形。烟囱底部设有排水孔。

　　三、处理效果

　　本项目于2018年7月底安装调试完成，2018年8月兴发集团委托第三方监测，处理效果达到《恶臭污染物排放标准》(GB14554-93)二级标准，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平均值，具体见表3。

　　四、结论

　　(1)在兴发集团草甘膦母液废水处理站上的应用表明，共振量子协同除臭工艺除臭效果良好，装置出口臭气浓度低至418(无量纲)。净化效果优于国家排放标准。

　　(2)本除臭工程的建设，减少了废水处理站恶臭对大气环境的污染，改善厂区周边环境，符合长江大保护的国家政策。(来源：武汉武锅能源工程有限公司;武汉高�环保科技有限公司;湖北兴发化工集团股份有限公司)