实验动物设施废气处理设备工艺选择

刁瑞国 张文明 李 娜

(1. 北京明康净化科技有限公司，北京 102609)(2. 北京华阜康生物科技有限公司，北京 102200)(3. 北京大学实验动物中心，北京 100871)

实验动物设施是饲养实验动物的场所，实验动物每时每刻都要向周围环境排放大量的废气。这些废气主要是动物正常代谢所产生的氨、硫化氢等多种臭味气体，其中臭气阈值产生主要以氨和硫化氢为主。随着人们环保意识的增强以及国家对废气排放的监管力度加大，实验动物设施排风口增加除臭设备势在必行。

除臭的方法有很多，目前最常用的是利用比表面积大的活性炭等吸附材料进行的吸附除臭。该方法虽具有除臭效果好的优点，但由于实验动物设施的排风量较大且长年运行，使得活性炭吸附装置的吸附性能很快降低而失去除臭能力，因而就需要不断再生或更新，成本显然较高。在实际应用中，由于受再生或更换的成本较高、操作不便等限制，不少设施在初期安装之后便很少再生或更新，其除臭性能便无法得到保障。而且，随着被吸附物质的不断增多，活性炭固定床对排风系统的阻力也不断增大，在不断降低排风效率的同时，也不断增加排风机的能耗。为解决困扰实验动物设施排放气体影响环境问题，探讨使用一种可持续的高效除臭方法，达到降低运行成本又方便操作目的。

1 材料和方法

1.1 材料

1.1.1废气处理设备：处理风量10 000 m3/h光氧化等离子除臭一体机一台[1]，光氧化段内部紫外灯管40只，内涂二氧化钛作为催化剂[2]，以提高反应效果，电压：220 V，功率：6 kW; 等离子除臭段功率2 kW，处理风量10 000 m3/h;喷淋除臭设备一台[3]，内部为进风口、喷淋层、除雾层、出风口，电压：380 V，功率：1.5 kW，外接自来水、设备排水排入污水井；配置次氯酸钠发生器一台，每小时产生次氯酸钠200 g，电压：220 V，功率1.0 kW，通过电解氯化钠得到次氯酸钠。除臭设备工艺流程布置如图1所示。

1.1.2检测依据及检测仪器：依据GB/T 16157—1996固定污染源排放中颗粒物测定与气态污染物采样方法，HJ 533—2009环境空气和废气氨的测定纳氏试剂分光光度法，国家环境保护总局《空气和废气监测分析方法》(第四版 增补版)第五篇第四章 十，硫化氢的测定 亚甲基蓝分光光度法。

图1 除臭设备工艺流程Fig.1 The technological process of deodorizing equipment

检测仪器：3072智能烟气采样器AE-641、AE-597；GH-60E型自动烟尘、烟气监测仪AE-643、AE-644；DYM4-1型精密盒气压表AE-432；UV1800型紫外分光光度计AE-169等。

1.2 方法

为检测各个功能段除臭效果，我们在光氧化等离子一体机除臭设备前后及喷淋除臭功能段前后预留检测口，分别按照以下几种情况进行检测。

①关闭喷淋除臭设备，检测光氧化等离子一体设备除臭效果。

②关闭光氧化等离子一体设备，在不加次氯酸钠的运行状态下检测喷淋除臭设备效果。

③关闭光氧化等离子一体设备，在投加次氯酸钠的运行状态检测喷淋除臭设备效果。

④开启光氧化等离子一体设备、喷淋除臭设备，停止投加次氯酸钠的运行状态检测除臭效果。

⑤开启光氧化等离子一体设备、喷淋除臭设备，并投加次氯酸钠的运行状态检测除臭效果。

1.3 氨浓度检测

为了验证设备的处理效果，在采样前首先对该实验动物设施排放口氨浓度进行一周的氨浓度检测，检测仪器为手持式气体检测仪(gas detector)，型号：JA901，测量范围：0～100 mg/m3。每天15:00进行现场测量，检测7 d。

2 结果

2.1 除臭效果比较

不同除臭方式的检测结果见表1～表5所列。通过检测可知，光氧化等离子一体设备综合的除臭效果约55%；水喷淋除臭设备综合除臭效果约50%；水喷淋除臭与光氧化等离子一体设备综合除臭效果约80%，除臭效果明显；在水喷淋液中投加次氯酸钠综合除臭效果约80%，除臭效果也比较明显。

表1 光氧化等离子一体设备除臭前后对比Table 1 The comparison of deodorization before and afterusing photooxidation plasma integrated equipment

表2 水喷淋设备除臭前后对比Table 2 The comparison of deodorization beforeand after using water spray equipment

表3 光氧化等离子一体设备与喷淋除臭组合前后对比Table 3 The comparison of deodorization beforeand after using the combination ofphotooxidation plasma and water spray

表4 水喷淋设备除臭中投加次氯酸钠除臭效果前后对比Table 4 before and after adding sodium hypochloritein water spray equipment

表5 设备全开状态下除臭效果前后对比Table 5 The comparison of deodorization before andafter using the equipment in the fully open condition

2.2 氨浓度检测结果

对动物设施的运行情况进行调查，该动物设施每周更换一次垫料，星期四全部更换完毕。根据氨浓度变化曲线(图2)，星期四氨浓度最低，星期一最高。因此，选择在星期一上午氨浓度最高时进行除臭设备效果采样检测，以验证设备的除臭效果。

图2 氨浓度变化曲线Fig.2 The curve of ammonia concentration

3 讨论

光氧化等离子一体除臭设备、喷淋除臭设备以及喷淋液中投加药品均可以用作实验动物设施排风除臭，如果动物设施排放浓度不高气味较低，可选用一种除臭设备进行除臭，如果浓度较高、气味较大，可选用几种除臭方式组合。

光氧化等离子一体除臭方式比较简单，没有水的排放，不存在除臭设备北方冬季防冻的问题，但是存在比其他除臭方式耗电高，定期更换灯管的问题。同时，如果除臭设备内表面没有二氧化钛涂层作为催化剂，会降低其除臭效果。

采用喷淋方式除臭在设计时注意水与气体的接触时间，如果接触时间短，则达不到预期的处理效果，同时也要注意排水问题。另外，在北方的冬季天气比较冷，也要注意给水管道和排水管道的防冻问题。

本研究结果显示上述几种除臭方式，均能够满足《恶臭污染物排放标准》，但是在喷淋液中投加次氯酸钠或喷淋除臭前增加光氧化等离子除臭装置，去除实验动物设施排风的臭味效果明显。喷淋液中加药要根据废气中的浓度进行合理投加，减少能源的浪费。

作为使用动物设施除臭用的次氯酸钠发生器，建议设备选择时，制备量大于使用量。一方面当臭气发生较大浓度变化时，可以安全达标；另一方面也可以作为动物设施日常消毒使用。