VP气象系统配合植物精油除臭剂在造纸污水厂应用

李谋　江淦福

摘 要：针对造纸废水无组织恶臭气体排放，企业选择高压雾化喷嘴配合植物精油的除臭方案，因除臭面积太大，雾化喷嘴时常堵塞导致植物精油雾化效果减弱，影响除臭效果和导致设备维护工作量大，使用VP气相系统替代高压雾化喷嘴配合植物精油，在无组织排放场所使用，对比除臭效果、设备维护、使用成本均有明显优势。

关键词：造纸废水恶臭气体；Ecosorb植物精油；高压雾化喷嘴；VP气相系统

2011年中国内地城市化率首次突破50%，达到了51.3%[1]，，随着城市化快速发展，许多城市原有的工业区已经被城市所包围，工厂周围沦为密集居民区。华东某市一家年产各类高档涂布白纸板60万吨的造纸厂。其利用新闻回收纸、办公回收纸、杂志回收纸等作为主要原料，加工生产工业包装用纸，主要包括各类高档涂布白纸板、白卡纸、铜版卡纸。近年工厂周围已经居民密集，造纸厂每天污水产生量在20000t，污水处理过程中不可避免的产生硫化氢、硫醇、挥发性有机物（VOC）等恶臭气体[2]。这些恶臭气体浓度不断富集增加并随着风向扩散，最终造成对大气环境污染，影响周围办公，居民生活。因此，迫切需要将恶臭气体进行治理。

本项目主要恶臭气体源在调节池，无组织、无量纲的恶臭气体来自于圆筛机、集中进水口以及预曝气池，该池体24小时源源不断接受经过预处理（去除塑胶片等杂质）的纸机生产污水。污水在调节池内曝气搅拌条件下不断逸出。调节池尺寸为长50m，宽40m，池体周围管线密集。加盖收集废气施工困难，投资成本高。目前业主在调节池4条边每隔1m的距离使用高压雾化设备配合稀释过的植物精油进行除臭，雾化喷嘴为φ1mm口径，运行压力3.5MPa，总量为180个，安装方式如图1。现场使用工况高压雾化喷嘴因口径太小，水中细小颗粒或植物精油中天然沉淀物会导致喷嘴堵塞频繁，维护清理喷嘴工作量大，堵塞后的喷嘴不能及时清理导致雾化效果减弱，进而造成精油用量的浪费，影响除臭效果。针对遇到的这些问题，从除臭效果、设备投资、设备维护方面考虑，选择VP气象系统配合Ecosorb植物精油除臭剂进行中试，去除调节池散发出来的恶臭气体。

1 材料和方法

1.1 Ecosorb植物精油除臭剂

Ecosorb植物精油由萜烯类、醛类、酯类、醇类等化学分子组成。因为高流动性，所以称为“油”，但是和我们日常见到的植物油有本质的差别。

理论上Ecosorb植物精油可以消除任何异味气体，它是靠以下几种力消除异味的[3]：范德华力、偶合力、化学反应力、吸引力。总的来说植物精油消除臭气有以下阶段：植物精油靠范德华力与臭气分子结合，臭气分子因为和植物液发生化学反应而被消除。

植物精油需要转变为小分子后与臭气分子结合才能产生作用。它是一种酸性缓冲液，这种缓冲液与弱酸和碱都可以发生反应。研究证明胺等气体能发生酸碱化学反应，酸性气体发生化学反应后在植物液的作用下会发生离子转移，产生非易失性的有机盐。

Eg.对碱性气体及酸性气体的去除过程

碱性气体：

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

（CH3CH2）3N： +H+A-=（CH3CH2）3N：H+A-

酸性气体：

酸性气体在水中会形成离子，与Ecosorb有效成分发生加成反应。

H2S去除原理如图2

Ecosorb植物精油需要配合相应的设备进行添加，才能发挥出最佳的效果。影响植物精油效果的因素有很多：浓度（ppm）、空气流动、溶解性、分子量、分子密度、结构组成，其中溶解性、分子量、分子密度、结构组成是由产品本身特性决定的，浓度（ppm）、空气流动是在现场通过工程手段实现的。选择合适的添加方法至关重要。

1.2 VP气相系统

植物精油分子是以球形细小液滴进行添加，液滴表面积越大越能够接触反应到更多的臭气分子。所以相同体积下精油液滴越小比表面积就越大，除臭效果更好，臭气去除原理如图3。

目前常用雾化添加设备将植物精油稀释100到400倍的工作液雾化为半径0.04mm[3]，本次实验选用VP气相系统无需将植物精油进行稀释，直接将植物精油原液在设备端雾化到半径小于0.025mm，高压鼓风机以25m/s的速度将混合雾化后的植物精油通过开孔的UPCV管，快速喷向产生臭味的区域。以最小粒径（亚微米）的“分子”分散到空气中，在污染源附近形成气墙，恶臭污染气体通过气墙时，会被气相后的植物精油吸附、溶解、吸收和反应，达到去除臭味的目的。

设备具备安装、操作、维修和保养简单的特点。设备自动化程度高基于PLC控制，实时风量、流量显示并且远程控制，流量、风量不足，精油储存槽液位高低报警，风机电机、压缩机、精油添加泵故障报警。

2 试验方案设计

查阅当地气象条件得知，实验期间风向主要为西南风向。设计选用风量为2000m?/h的VP气相系统，安装于调节池西侧，在调节池北50m的边长设置DN200 UPVC材质的管道，每隔1m的距离，在管道垂直偏南30°的位置开φ16mm的孔，如图4。Ecosorb植物精油在被气相以后通过UPVC管道上的开孔快速送出，使调节池北面形成一道气墙，经过气墙的臭味分子与精油分子发生反应，达到去除臭味的目的。在调节池北面20米距离的办公大楼进行多人的感受调查和相关数据监测，比对VP气相设备开启与调节池北一边的高压雾化喷嘴开启时的除臭效果，通过投资运行成本分析，比较哪种加药方式更加适合此种无组织臭味源。

3 实验运行分析

3.1 除臭效果

方案实施后第一天，VP气相系统开启0h、3h、6h，分别在调节池北池下道路、办公大楼2个点，分别用采样仪进行采样，使用光谱分析法分析。臭气浓度均低于《恶臭污染物排放标准》要求二级标准，办公大楼办公人员反馈均无明显异味。

方案实施后第二天，开启高压雾化喷嘴，以同样的检测方频次和方法0h、3h臭气浓度低于《恶臭污染物排放标准》要求二级标准，设备运行2h后开始出现部分喷嘴堵塞，堵塞后的喷嘴雾化效果明显减弱。6h硫化氢浓度超过《恶臭污染物排放标准》要求二级标准13%。

实验证明植物精油在造纸废水现场使用效果良好，使用后保证厂界周围臭气浓度低于《恶臭污染物排放标准》要求二级标准。VP气相系统可以长时间稳定运行，高压雾化喷嘴运行2h以后部分开始堵塞，导致除臭效果受到影响，如不及时清理造成实验中出现的情况，6h检测硫化氢浓度偏高。

3.2 投资运行成本

3.2.1 设备投资成本

以实验情况判断，VP气相系统运行时会受风向影响，为了达到理想的除臭效果，要在调节池四周安装管道。VP气相系统和高压雾化喷嘴设备投资成本如表1：

3.2.2 设备运行成本

根据业主现场运行经验得知，目前高压雾化喷嘴设备为保证运行除臭效果，做到喷嘴堵塞后立即清理，需要安排一名员工专人负责，将人员费用（以3500元/月计）纳入设备维保费用，进行运行成本比对表2：

4 结论分析

Ecosorb植物精油可以有效去除造纸废水厂所产生的恶臭气体，保证厂界周围臭气浓度低于《恶臭污染物排放标准》要求二级标准。植物精油除臭方式很好的解决了造纸污水厂因水量规模大，气体收集难度大、成本高的问题。

不仅造纸厂，只要可以使用植物精油除臭的无组织臭气排放场所，VP气相系统以安装、操作简单，运行稳定、维保成本低廉的优势配合植物精油使用，将是客户更好的选择。

参考文献：

[1]中科院报告：中国内地城市化率已突破50%[DB/OL].中国城市低碳经济网，2012-10-31.

[2]许克亮，赵柄军，胡关键.植物提取液除臭剂在造纸废水厂处理的应用[J].造纸化学品，2012（04）：34-37.

[3]潘启政.天然植物提取液除臭技术在污水厂的应用[J].城市建设理论研究（电子版），2013（23）：3-5.endprint