惡臭氣體不僅對(duì)生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重影響，而且對(duì)人體健康具有極大的危害，會(huì)使中樞神經(jīng)產(chǎn)生障礙、病變，引起慢性病、急性病。雜環(huán)香料的閾值低、氣味強(qiáng)度大且不愉快，在生產(chǎn)和包裝過程中極易有大量的氣味逸出，對(duì)公司內(nèi)部和周邊人群易造成身心不愉快。該廠產(chǎn)生的廢氣濃度較低，成分復(fù)雜，監(jiān)測(cè)難度大，治理困難。國(guó)外早在20世紀(jì)50年代末便開始了惡臭氣體污染治理的研究，并積累了豐富的理論知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。我國(guó)20世紀(jì)80年代才開展惡臭氣體污染的調(diào)查、測(cè)試和標(biāo)準(zhǔn)方面的研究，而對(duì)脫臭技術(shù)的研究則是從20世紀(jì)90年代才開始進(jìn)行。
低溫等離子體技術(shù)：低溫等離子體是繼固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)之后的物質(zhì)第四態(tài)，當(dāng)外加電壓達(dá)到氣體的放電電壓時(shí)，氣體被擊穿，產(chǎn)生包括電子、各種離子、原子和自由基在內(nèi)的混合體。放電過程中雖然電子溫度很高，但重粒子溫度很低，整個(gè)體系呈現(xiàn)低溫狀態(tài)，所以稱為低溫等離子體。低溫等離子體降解污染物是利用這些高能電子、自由基等活性粒子和廢氣中的污染物作用，使污染物分子在極短的時(shí)間內(nèi)發(fā)生分解，并發(fā)生后續(xù)的各種反應(yīng)以達(dá)到降解污染物的目的。
各種惡臭氣體處理方法的目的在于經(jīng)過物理、化學(xué)、生物的作用，使惡臭氣體的物質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，消除惡臭。常規(guī)的惡臭氣體常見處理方法有燃燒法、氧化法、吸收法、吸附法、中和法和生物法等，其定義、適用范圍和特點(diǎn)見表1。
表1 常見惡臭氣體處理方法比較
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處理方法
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定義
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適用范圍
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特點(diǎn)
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燃燒法
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通過強(qiáng)氧化反應(yīng)降解可燃性惡臭物質(zhì)的方法
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適用于高濃度、小氣量的可燃性惡臭物質(zhì)的處理
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分解效率高，但設(shè)備易腐蝕，消耗燃料，成本高，處理中可能生成二次污染物
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氧化法
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利用氧化劑氧化惡臭物質(zhì)的方法
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適用于中、低濃度惡臭氣體的處理
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處理效率高，但需要氧化劑，處理費(fèi)用高
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吸收法
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用溶劑吸收臭氣中的惡臭物質(zhì)而使氣體脫臭的方法
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適用于高、中濃度的惡臭氣體
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處理流量大，工藝成熟，但處理效率不高，消耗吸收劑，污染物僅由氣相轉(zhuǎn)移到液相
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吸附法
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利用吸附劑吸附去除惡臭氣體中惡臭物質(zhì)
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適用于低濃度的、高凈化要求的惡臭氣體
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可處理多組分的惡臭氣體，處理效率
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中和法
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使用中和脫臭劑減弱惡臭感觀強(qiáng)度的方法
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適用于需立即、暫時(shí)地消除低濃度惡臭氣體影響的場(chǎng)合
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可快速消除惡臭的影響，靈活性大，但惡臭氣體物質(zhì)并沒有被去除，且需投加中和劑
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生物法
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利用微生物降解惡臭物質(zhì)而使氣體脫臭的方法
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適用于可生物降解的水溶性惡臭物質(zhì)的去除
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去除效率高，處理裝置簡(jiǎn)單，處理成本低廉，運(yùn)行維護(hù)容易，可避免二次污染
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上表列出的惡臭氣體處理方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，究竟選擇哪一種處理方法更為合適，則要根據(jù)惡臭物質(zhì)的性質(zhì)、濃度、處理量、當(dāng)?shù)氐男l(wèi)生要求和經(jīng)濟(jì)情況等具體因素而定，在實(shí)踐中也常將幾種方法結(jié)合使用。20世紀(jì)50年代發(fā)展起來的生物法，因具有顯著優(yōu)點(diǎn)而得到很快發(fā)展，其中尤以日本、德國(guó)、荷蘭等國(guó)取得的成效最顯著。我國(guó)在20世紀(jì)80年代末才開始這方面的研究。近些年來對(duì)惡臭氣體的處理越來越受到人們的重視，研究的重點(diǎn)已轉(zhuǎn)向生物法的研究。
惡臭氣體生物脫臭原理：在水、微生物和氧存在的條件下，利用微生物的代謝作用氧化分解發(fā)臭物質(zhì)，以達(dá)到凈化氣體的目的。生物處理大致可以分為3個(gè)過程：發(fā)臭物質(zhì)被載體(固定有微生物)吸附；發(fā)臭物質(zhì)向微生物表面擴(kuò)散、被微生物吸附；微生物將發(fā)臭物質(zhì)氧化分解。不含氮的惡臭物質(zhì)被分解成CO和H2O，含硫惡臭物質(zhì)被分解成S，SO3，SO4，含氮惡臭物質(zhì)則被分解成NH，NO，NO。
生物法處理惡臭氣體主要有生物濾池、生物滴濾塔和生物洗滌器3種形式，目前應(yīng)用最廣泛的是生物濾池和生物滴濾塔。三種主要生物處理方法比較見表2。
表2 三種主要生物處理方法比較
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處理方法
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特點(diǎn)
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優(yōu)點(diǎn)
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缺點(diǎn)
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適用范圍
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生物濾池
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單一反應(yīng)器，微生物和液相固定
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氣/液表面積比值高，設(shè)備簡(jiǎn)單，運(yùn)行費(fèi)用低
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反應(yīng)條件不易控制，進(jìn)氣濃度發(fā)生變化適應(yīng)慢，占地面積大
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適用于處理化肥廠、污水處理廠及惡臭物質(zhì)量濃度介于0.5～1.0g/m的工農(nóng)業(yè)廢氣
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生物洗滌器
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兩個(gè)反應(yīng)器，微生物懸浮于液體中，液相流動(dòng)
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設(shè)備緊湊，低壓力損失，反應(yīng)條件容易控制
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傳質(zhì)表面積小，需大量供氧才能維持高降解效率，需處理剩余污泥，投資和運(yùn)行費(fèi)用高
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適用于處理工業(yè)產(chǎn)生的惡臭物質(zhì)質(zhì)量濃度介于1～5g/m的廢氣
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生物滴濾池
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單一反應(yīng)器，微生物固定，液相流動(dòng)
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與生物洗滌塔相比設(shè)備簡(jiǎn)單
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傳質(zhì)表面積小，需處理剩余污泥，運(yùn)行費(fèi)用高
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適用于處理化肥廠、污水處理廠及農(nóng)業(yè)產(chǎn)生的污染物質(zhì)量濃度低于0.5g/m的惡臭氣體
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惡臭氣體的生物處理技術(shù)具有其它傳統(tǒng)方法不可比擬的優(yōu)越性，如處理效率高、無二次污染、所需的設(shè)備簡(jiǎn)單、易操作、費(fèi)用低廉、管理維護(hù)方便等，已經(jīng)得到了各國(guó)越來越多的重視，并且在歐美得到了廣泛的應(yīng)用。我國(guó)近年來也有許多科研工作者進(jìn)行了生物法處理惡臭氣體的研究，并取得了一些研究成果。但是由于生物反應(yīng)器涉及氣、液、固三相傳質(zhì)及生化降解過程，影響因素多而復(fù)雜，所以在理論研究方面和實(shí)際應(yīng)用方面還有許多亟待解決的問題。
低溫等離子體的產(chǎn)生途徑很多，質(zhì)阻擋放電是一種獲得高氣壓下低溫等離子體的放電方法，這種放電產(chǎn)生于兩個(gè)電極之間。介質(zhì)阻擋放電可以在0.1～10105Pa的氣壓下進(jìn)行，具有輝光放電的大空間均勻放電和電暈放電的高氣壓運(yùn)行的特點(diǎn)。整個(gè)放電是由許多在空間和時(shí)間上隨機(jī)分布的微放電構(gòu)成，這些微放電的持續(xù)時(shí)間很短，一般在10ns量級(jí)。介質(zhì)層對(duì)此類放電有兩個(gè)主要作用：一是限制微放電中帶電粒子的運(yùn)動(dòng)，使微放電成為一個(gè)個(gè)短促的脈沖；二是讓微放電均勻穩(wěn)定地分布在整個(gè)面狀電極之間，防止火花放電。介質(zhì)阻擋放電由于電極不直接與放電氣體發(fā)生接觸，從而避免了電極的腐蝕問題（SO2腐蝕性強(qiáng)）。介質(zhì)阻擋放電過程中，電子從電場(chǎng)中獲得能量，通過碰撞將能量轉(zhuǎn)化為污染物分子的內(nèi)能或動(dòng)能，這些獲得能量的分子被激發(fā)或發(fā)生電離形成活性基團(tuán)，同時(shí)空氣中的氧氣和水分在高能電子的作用下也可產(chǎn)生大量的新生態(tài)氫、臭氧和羥基氧等活性基團(tuán)，這些活性基團(tuán)相互碰撞后便引發(fā)了一系列復(fù)雜的物理、化學(xué)反應(yīng)。從等離子體的活性基團(tuán)組成可以看出，等離子體內(nèi)部富含極高化學(xué)活性的粒子，如電子、離子、自由基和激發(fā)態(tài)分子等。廢氣中的污染物質(zhì)與這些具有較高能量的活性基團(tuán)發(fā)生反應(yīng)，最終轉(zhuǎn)化為CO2和H2O等物質(zhì)，從而達(dá)到凈化廢氣的目的。
在放電過程中，電子先從電場(chǎng)獲得能量，通過激發(fā)或電離將能量轉(zhuǎn)移到污染物分子中去，那些獲得能量的污染物分子被激發(fā)，同時(shí)有部分分子被電離，從而成為活性基團(tuán)。然后這些活性基團(tuán)與氧氣、活性基團(tuán)與活性基團(tuán)之間相互碰撞后生成穩(wěn)定產(chǎn)物和熱。另外，高能電子也能被鹵素和氧氣等電子親和力較強(qiáng)的物質(zhì)俘獲，成為負(fù)離子。這類負(fù)離子具有很好的化學(xué)活性，在化學(xué)反應(yīng)中起著重要的作用。
低溫等離子體技術(shù)原理：異味氣體從氣體收集系統(tǒng)收集后首先進(jìn)入除水器中進(jìn)行水氣分離，然后再排入等離子體反應(yīng)器單元，在該區(qū)域由于高能電子的作用，使異昧分子受激發(fā)，帶電粒子或分子間的化學(xué)鍵被打斷，產(chǎn)生自由基等活性粒子，這些活性粒子和O2反應(yīng)達(dá)到消除異味目的。同時(shí)空氣中的水和氧氣在高能電子轟擊下也會(huì)產(chǎn)生OH 自由基、活性氧等強(qiáng)氧化性物質(zhì)，這些強(qiáng)氧化性物質(zhì)也會(huì)與異味分子反應(yīng)，使其分解，從而促進(jìn)異味消除。凈化后的氣體經(jīng)排氣筒高空排放。
低溫等離子體技術(shù)特點(diǎn)：
與目前國(guó)內(nèi)常用的異味氣體治理方法相比較本裝置具有如下優(yōu)點(diǎn)：
技術(shù)高端，工藝簡(jiǎn)潔：開機(jī)后，即自行運(yùn)轉(zhuǎn)，受工況限制非常少，無需專人操作。
節(jié)能：無機(jī)械設(shè)備，空氣阻力小，耗電量約為0.003kw/m廢氣。
適應(yīng)工況范圍寬：設(shè)備啟動(dòng)、停止十分迅速，隨用隨開，不受氣溫的影響。在250℃以下和在霧態(tài)工況環(huán)境中均可正常運(yùn)轉(zhuǎn)。在-50℃至+50℃的環(huán)境溫度仍可正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
設(shè)備使用壽命長(zhǎng)：本設(shè)備由不銹鋼材，銅材、鉬材、環(huán)氧樹脂等材料組成，抗氧化，采用防腐蝕材料，電極與廢氣不直接接觸，根本上解決了設(shè)備腐蝕問題。
結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單：只需用電，操作極為簡(jiǎn)單，無需派專職人員看守，基本不占用人工費(fèi)。無機(jī)械設(shè)備，故障率低，維修容易。
用范圍廣：介質(zhì)阻擋放電產(chǎn)生的低溫等離子體中，電子能量高，幾乎可以將所有的異味氣體分子降解。
低溫等離子體技術(shù)應(yīng)用范圍：
低溫等離子體降解污染物是利用高能電子、自由基等活性粒子與廢氣中的污染物作用，使污染物分子在極短的時(shí)間內(nèi)發(fā)生分解，并發(fā)生后續(xù)的各種反應(yīng)以達(dá)到降解污染物的目的。該技術(shù)能夠應(yīng)用于污水處理廠、石油化工、制藥、污水處理、涂料、皮革加工、感光材料、汽車制造、食品加工廠、印染廠、垃圾處理廠、公廁、屠宰場(chǎng)、牲畜飼養(yǎng)場(chǎng)、魚類加工廠、飼料加工廠等諸多能夠產(chǎn)生惡臭異味的場(chǎng)所。