袋式活性炭過濾器在汙水處理廠除臭中的應用研究 一、引言：汙水處理廠的惡臭問題及其治理需求 隨著城市化進程的加快和環境保護意識的提升，汙水處理廠作為城市基礎設施的重要組成部分，其運行過程中產...
袋式活性炭過濾器在汙水處理廠除臭中的應用研究
一、引言：汙水處理廠的惡臭問題及其治理需求
隨著城市化進程的加快和環境保護意識的提升，汙水處理廠作為城市基礎設施的重要組成部分，其運行過程中產生的惡臭氣體問題日益受到關注。尤其是在人口密集的城市區域，汙水處理廠排放的硫化氫（H₂S）、氨氣（NH₃）、甲硫醇（CH₃SH）等揮發性有機化合物（VOCs），不僅影響周邊居民的生活質量，還可能對人體健康造成潛在危害。
根據《城鎮汙水處理廠汙染物排放標準》（GB18918-2002）及《惡臭汙染物排放標準》（GB14554-93），我國對汙水處理廠的廢氣排放提出了明確要求。在此背景下，袋式活性炭過濾器作為一種高效、穩定、操作簡便的除臭技術，在近年來得到了廣泛應用。
本文將圍繞袋式活性炭過濾器的工作原理、結構特點、性能參數、應用場景、國內外研究進展以及實際工程案例等方麵進行係統闡述，並結合相關文獻資料進行深入分析，旨在為汙水處理廠的除臭治理提供科學依據和技術參考。
二、袋式活性炭過濾器的基本原理與結構組成
2.1 工作原理
袋式活性炭過濾器是一種利用活性炭吸附作用去除空氣中異味成分的裝置。其核心原理是通過物理吸附和化學吸附相結合的方式，將空氣中的有害氣體分子吸附於活性炭表麵或微孔中，從而達到淨化空氣的目的。
活性炭具有巨大的比表麵積（通常大於1000 m²/g）和豐富的微孔結構，能夠有效吸附多種有機和無機氣體。對於汙水處理廠常見的H₂S、NH₃、VOCs等物質，活性炭表現出良好的吸附能力。
2.2 結構組成
袋式活性炭過濾器一般由以下幾部分組成：
| 組成部件 | 功能說明 |
|---|---|
| 外殼框架 | 承載整個設備結構，常用不鏽鋼或碳鋼材料 |
| 活性炭濾袋 | 核心吸附單元，采用高密度活性炭填充 |
| 進出風口 | 控製氣流進出方向，優化氣流分布 |
| 壓差計/壓差報警器 | 監測濾袋阻力變化，提示更換周期 |
| 支撐骨架 | 防止濾袋塌陷，增強機械強度 |
| 密封條 | 確保密封性，防止泄漏 |
三、袋式活性炭過濾器的技術參數與選型指南
3.1 主要技術參數
以下是袋式活性炭過濾器常見技術參數的匯總：
| 參數名稱 | 單位 | 典型值範圍 | 說明 |
|---|---|---|---|
| 處理風量 | m³/h | 500～50000 | 根據處理規模選擇 |
| 過濾效率 | % | ≥95%（對H₂S、NH₃） | 受活性炭種類和厚度影響 |
| 初始壓降 | Pa | 200～400 | 影響風機能耗 |
| 更換周期 | 月 | 6～12 | 視氣體濃度和運行時間而定 |
| 活性炭填充量 | kg | 50～500 | 每個濾袋容量不同 |
| 吸附容量 | mg/g | 100～400 | 對特定氣體的吸附能力 |
| 使用溫度 | ℃ | ≤60 | 溫度過高影響吸附效果 |
| 材質 | —— | 不鏽鋼/碳鋼/PP | 根據腐蝕環境選擇 |
3.2 選型要點
在選型時應綜合考慮以下幾個方麵：
- 氣體濃度：若廢氣中H₂S濃度較高，需選用高碘值活性炭；
- 處理風量：根據風機功率和管道布置確定過濾器尺寸；
- 空間限製：現場安裝條件決定設備外形設計；
- 維護成本：活性炭價格、更換頻率影響長期運營成本；
- 耐腐蝕性：潮濕環境中應優先選用不鏽鋼材質；
- 自動化控製：是否配備壓差監測、自動報警等功能。
四、袋式活性炭過濾器的性能優勢與局限性分析
4.1 性能優勢
| 優勢類別 | 詳細說明 |
|---|---|
| 高效除臭 | 對H₂S、NH₃等典型臭味氣體去除率可達95%以上 |
| 安裝便捷 | 模塊化設計，易於安裝和維護 |
| 占地麵積小 | 適用於空間受限場所 |
| 運行成本低 | 無需複雜電力係統，僅需定期更換活性炭 |
| 適應性強 | 可與其他工藝組合使用（如生物濾池、UV光解） |
4.2 局限性
| 局限性類別 | 說明 |
|---|---|
| 吸附飽和問題 | 活性炭會隨時間飽和，需定期更換 |
| 成本問題 | 高品質活性炭價格較高 |
| 二次汙染風險 | 廢棄活性炭若未妥善處理，可能造成二次汙染 |
| 潮濕影響 | 濕度大環境下活性炭易結塊，降低吸附效率 |
| 操作管理要求 | 需專業人員定期巡檢和維護 |
五、國內外研究現狀與發展趨勢
5.1 國內研究進展
近年來，國內學者對袋式活性炭過濾器在汙水處理廠的應用進行了廣泛研究。例如：
- 王海燕等（2021）在《環境工程學報》中指出，活性炭對H₂S的吸附效率受濕度、溫度、接觸時間等因素顯著影響，建議在進氣前加裝除濕裝置以提高吸附效率。
- 劉誌剛（2020）在《給水排水》中提出，采用複合型活性炭（如摻雜金屬氧化物）可顯著提高對NH₃的吸附能力。
- 李偉（2019）通過實驗對比發現，椰殼活性炭相比煤質活性炭具有更高的吸附容量和更長使用壽命。
5.2 國外研究現狀
國外在該領域的研究起步較早，技術相對成熟：
- 美國EPA（Environmental Protection Agency）在其發布的《Air Pollution Control Technology Fact Sheet》中推薦袋式活性炭過濾器用於低濃度臭氣治理。
- 日本環境省在《惡臭對策手冊》中指出，袋式活性炭過濾器適用於中小型汙水處理設施，尤其適合間歇性排放場景。
- 歐洲環保署（EEA）則強調了活性炭再生技術的重要性，認為未來發展方向應是提高活性炭的再利用率，減少固廢產生。
六、袋式活性炭過濾器在汙水處理廠的實際應用案例分析
6.1 案例一：北京市某汙水處理廠除臭改造工程
項目背景：該廠日處理汙水量為10萬噸，原采用噴淋塔+生物濾池組合除臭工藝，但冬季效果下降明顯。
改造方案：新增袋式活性炭過濾器作為二級除臭設備，處理風量為20,000 m³/h。
實施效果：
| 指標 | 改造前 | 改造後 |
|---|---|---|
| H₂S濃度（mg/m³） | 0.5～1.2 | <0.05 |
| NH₃濃度（mg/m³） | 1.0～2.5 | <0.2 |
| 臭氣濃度（OU） | >2000 | <200 |
| 運行費用（元/天） | 1200 | 1500（含活性炭更換） |
該項目表明，袋式活性炭過濾器可顯著提升除臭效果，特別是在低溫條件下表現優於傳統生物法。
6.2 案例二：上海市浦東新區某泵站除臭工程
項目概況：小型汙水泵站，位於居民區附近，原有設備噪音大、除臭效果差。
解決方案：采用模塊化袋式活性炭過濾器，安裝於屋頂通風口處，處理風量為5000 m³/h。
運行數據：
| 時間 | 臭氣濃度（OU） | 用戶滿意度 |
|---|---|---|
| 投運前 | 1800 | 差 |
| 投運後1個月 | 120 | 良好 |
| 投運後6個月 | 150 | 良好 |
此案例顯示，袋式活性炭過濾器在小型設施中同樣具備良好的適用性和用戶接受度。
七、活性炭類型與性能比較
7.1 常見活性炭種類
| 類型 | 原料 | 特點 | 適用場景 |
|---|---|---|---|
| 椰殼活性炭 | 椰子殼 | 微孔豐富，吸附能力強 | 高純度氣體淨化 |
| 煤質活性炭 | 煤炭 | 成本低，強度高 | 工業廢氣處理 |
| 果殼活性炭 | 果核類植物 | 孔隙結構適中 | 中低濃度VOCs處理 |
| 分子篩活性炭 | 合成材料 | 可調孔徑，選擇性強 | 特殊氣體分離 |
| 摻雜改性活性炭 | 添加金屬/化學劑 | 提高對特定氣體的選擇性 | 如NH₃、SO₂等 |
7.2 活性炭性能指標對比
| 指標 | 椰殼活性炭 | 煤質活性炭 | 果殼活性炭 |
|---|---|---|---|
| 碘值（mg/g） | 1000～1200 | 800～1000 | 900～1100 |
| 亞甲基藍吸附值（mg/g） | 200～250 | 150～200 | 180～230 |
| 強度（%） | ≥95 | ≥90 | ≥92 |
| 灰分（%） | ≤3 | ≤10 | ≤5 |
| 吸附速率 | 快 | 中 | 中偏快 |
八、袋式活性炭過濾器與其他除臭技術的對比分析
| 技術類型 | 原理 | 優點 | 缺點 | 適用場景 |
|---|---|---|---|---|
| 生物濾池 | 微生物降解 | 無藥劑添加，運行成本低 | 啟動慢，受氣候影響大 | 大中型汙水處理廠 |
| 化學洗滌塔 | 酸堿中和反應 | 效果快，適用廣 | 藥劑消耗大，廢水需處理 | 高濃度酸性氣體 |
| UV光解 | 光催化氧化 | 無二次汙染 | 設備投資高，處理效率不穩定 | 小型空間 |
| 等離子體 | 電離分解 | 處理效率高 | 成本高，技術尚不成熟 | 實驗室階段 |
| 袋式活性炭過濾器 | 物理吸附 | 安裝靈活，操作簡單 | 需定期更換活性炭 | 中小型設施、輔助處理 |
九、袋式活性炭過濾器的操作維護與管理建議
9.1 日常操作規範
- 定期巡檢：每日檢查壓差計數值，判斷是否接近更換閾值；
- 記錄運行數據：包括處理風量、進出口濃度、更換周期等；
- 避免過濕運行：確保前置除濕裝置正常運行；
- 防止堵塞：檢查濾袋是否有粉塵堆積現象；
- 安全防護：佩戴防毒麵具進行活性炭更換作業。
9.2 活性炭更換標準
| 判斷依據 | 說明 |
|---|---|
| 壓差升高至初始值的1.5倍以上 | 表示濾袋堵塞嚴重 |
| 出口氣體濃度回升 | 表明吸附趨於飽和 |
| 運行時間超過6～12個月 | 保守估算更換周期 |
| 檢測結果超標 | 如H₂S>0.1 mg/m³或NH₃>0.5 mg/m³ |
9.3 廢舊活性炭處置
廢舊活性炭屬於危險廢物（HW49），必須按照《國家危險廢物名錄》進行合規處理：
- 焚燒處理：高溫下徹底分解吸附物；
- 填埋處理：需進行固化處理，防止滲漏；
- 再生利用：高溫熱解或化學清洗後重複使用（成本較高）；
- 專業回收：委托有資質單位統一處理。
十、結語（略）
參考文獻
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王海燕, 張曉東. 活性炭吸附法在汙水處理廠除臭中的應用研究[J]. 環境工程學報, 2021, 15(3): 887-893.
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