5.7.3 光化学除臭的工艺设计
光化学除臭是在一定波长的光的照射下，利用光催化剂的氧化还原特性将吸附在其上的污染物分解为最终无害的CO2、H2 O和其他无机物。恶臭气体分子吸收光能跃迁到某一激发态，而此激发态具有的能量又足以使分子中化学键断裂而发生消除恶臭的化学变化。光化学除臭的主要设计参数包括：光催化材料；恶臭气体的组成、浓度和流量；UV管的波长；反应时间；相对湿度；灰尘颗粒物等。
5.7.3.1 光源
1）传统光源
光化学氧化除臭技术应用的传统光源以汞灯和高压氙灯为主。
（1）汞灯。光化学氧化技术中，汞灯是应用最多的光源。汞灯根据汞蒸气压强的差别和引起谱线压力加宽和多普勒加宽情况的差异分为3种类型，分别是低压汞灯、中压汞灯和高压汞灯。低压汞灯由于光源的体积有限、辐射强度很低等原因，在光化学除臭应用中受到一定的限制。而中、高压汞灯具有发射光谱覆盖波长范围大、紫外辐射强度高、容量大的优点，国内外有关应用其作为光源化学氧化有机污染物的报道很多。
（2）高压氙灯是以石英为外壳、用钍钨（或钡钨）作电极、利用高压氙气在真空中放电而发光的电光源。由于它的发射光谱比较稳定，在光化学中适用的波长范围内有较强的辐射，因此也可作为光催化氧化水处理技术研究中常用的光源。
传统光源结构简单、发射光谱辐射范围广，因其优点显著，至今被广泛利用于光化学氧化机理的研究。但传统的光源都是有电极的，导致其存在寿命短、耗电量大、电路复杂等一系列问题，直接影响了光化学氧化恶臭的处理效果，致使其在实际应用过程中的投资成本和运行成本过高，阻碍了工业化应用。
2）新型光源
（1）真空紫外灯。现阶段的真空紫外灯VUV（vacuum ultraviolet）大多是直流辉光放电灯，由玻璃外壳、金属电极、真空紫外透明的晶体窗口组成，并充适当惰性气体（He、Ar、Kr、Xe等）作为工作气体。当光源工作时，两个金属电极产生高压直流放电，原子被激发到高的电子能级，这些激发态原子与惰性气体分子碰撞，使惰性气体分子处于激发态，当其返回原来的状态或较低的能态时，就以辐射的方式发出真空紫外线。由于高压放电过程中，激发态原子与基态原子或分子碰撞的产物处于准分子状态，因此，这种类型的真空紫外灯又被称作准分子灯。与传统的点光源相比，真空紫外灯具有单一辐射、无自吸收、可设计成任意形状、发射光波长较短、能量更高的优点。如172 nm的准分子灯，光子能量为7.2 eV，无须另加催化剂就可直接进行废气处理，有机污染物可直接吸收真空紫外辐射而被分解，或者由H2O、O2吸收真空紫外辐射后生成活性自由基与有机污染物作用引发化学反应。目前，将真空紫外灯应用于废气治理领域已引起研究学者和工程师的广泛重视和关注，同时在市场上也已出现了相关的应用产品（如德国贺利氏集团、德国恩维勒公司、飞利浦特种光源等的产品），其作为传统汞灯的一种替代光源前景可期。
（2）微波无极紫外灯。微波无极紫外灯是新出现的气体放电光源，构建部分主要有石英灯管、微波发生器及透明石窗口，它的发光机理和传统光源产生了本质的区别。微波无极紫外灯的发光过程可以简单描述为4个阶段。
①微波发生器将它产生的频率为2450 MHz的电磁波耦合到石英灯管中。
②灯管内的惰性气体原子（如Ar）被激发。
③处于激发态的惰性气体原子与汞原子相碰撞，能量发生转移，汞原子从基态跃迁到激发态。
④处于激发态的汞原子并不稳定，返回到基态的同时产生光辐射。
近年来，微波无极紫外灯由于其优点明显，已经开始应用于有机污染物的治理中了。首先，此类光源没有电极，因此光源外壁发黑的情况不会发生，且很少受工作电压及电流类型的限制，从而光源的发光效率提高了、光源的使用寿命也得到了延长。其次，无极光源相比普通紫外光源具有发光稳定、形状易变、启动快等优点，为实际应用提供了更多的选择空间。最后，在微波场的辅助作用下可加快光化学氧化反应速率。
5.7.3.2 光化学除臭与其他技术集成
相较于传统的恶臭处理方法，光化学除臭技术是一种新型高效的气体（预）处理方法，其被广泛运用于污水、化工、食品、喷涂等生产中挥发或渗漏出的恶臭及有害废气的净化及消除。光化学除臭反应过程快速且高效，反应条件比较温和，具有的能量可断开大部分化学键，运行成本也相对较低，可应用于各种难降解有机物的治理。但是，将单一的光化学除臭法作为VOCs的净化工艺在技术上并不可靠，其主要局限在于光化学除臭法难以将VOCs进行彻底降解，而且在氧化过程中易产生一些对健康和环境有毒有害的反应副产物。如果要对所有的反应中间产物进行去除，将增大光化学反应器体积或降低VOCs处理负荷，但这在经济上并不合算。目前，在实际的工程应用中多是将光化学除臭技术与其他技术相结合从而提高降解效果。
1）光化学除臭与生物除臭技术集成
高浓度难降解恶臭气体是处理难点，将生物技术与光化学除臭技术联用具有显著效果。光化学除臭可以作为化学预处理手段先把气相中不易降解、水溶性差的有机物先分解为小分子物质，显著提高气体分子的水溶性及可生物降解性。一方面降低后续生物处理的有机负荷；另一方面提高微生物对有机物的去除性能，缩短了生物塔系统内气体停留时间，从而提高整个系统对污染物的去除效率。光化学除臭降解过程中产生对人体有害的O3能氧化脱落老化的生物膜，控制生物膜的过度生长，从而保持生物膜的高活性和污染物的高效去除，同时又能利用O3杀菌性有效降低生物过滤单元出口中的生物气溶胶浓度。两者协同有利于各反应单元体积的减量化，对减少占地面积和工程实际应用具有重要意义。
恶臭气体经光化学除臭处理后产生的中间产物十分复杂，有可能包含比起始物质更难降解、毒性更大的物质，而光化学除臭产物的可生化性将与后续生物净化效率密切相关。一般用于衡量有机污染物可生物降解性的主要指标包括BOD/COD、BOD/TOC、遗传毒性、生态毒性（EC50）等。要提高光化学除臭与生物法协同净化的效果，就必须在实验过程中以产物的可生化性参数为评价指标，通过光化学除臭反应的定向调控以获得有利于后续生物降解的产物。
2）光化学除臭与吸附除臭集成
光化学除臭技术与吸附剂或吸收液联用是近几年研究的热点之一。大比表面积的活性炭吸附经过光化学除臭处理的废气，使O3等长寿命活性物质可以在活性炭表面发生非均相化学反应，大大提高了净化效率和气相副产物的抑制率；由于有机气体的氧化产物在多数情况下是醛或羧酸等液相溶解度相对较高的物质，所以利用光化学除臭技术结合吸收液的方法也是一种可能实现的净化处理工艺。如在甲苯的治理中首先对其进行等离子体的氧化，生成的副产物在光化学除臭反应器中进行碱液原位吸收，使光化学除臭过程产生的长寿命活性物质进入液相中，增加了反应常数，并进一步氧化、稳定副产物，提高了活性物质的利用效率和有机气体的净化效率。
光化学除臭的注意事项：
（1）反应时间不应过短：反应时间太短，降解率会大大降低。
（2）光化学除臭的降解率受相对湿度影响：相对湿度过高或过低，降解率都会下降。实际使用中需要对相对湿度实时控制，增加了运行操作的难度和成本。
（3）二次污染问题：挥发性有机物经光催化氧化反应会生成酮、醛等中间产物和大量的O3。反应时间太短不仅不能有效降解恶臭气体，而且会造成更恶劣的二次污染，同时因反应时间过短，导致设备产生的大部分O3未能实现对臭气处理而直接排放。
（4）防尘。市政行业恶臭气体中包含的粉尘有时较多，灰尘颗粒物会附着在紫外灯管上，使其透光性下降，抑制了处理效率；另外，若采用光催化材料时，灰尘颗粒物会占据光触媒介中的空穴，使其吸附性能下降，抑制了臭氧和羟基自由基的生成而降低了对恶臭污染物的降解率。