傅科平 辜碧 宋天成

摘要：于常溫條件下，生物滴濾塔將陶粒與WD-F10-4設作為填料凈化處理硫化氫廢氣（H2S），研究H2S負荷、氣體停滯時間等指標不同時對生物滴濾塔性能形成的影響。總結本次實驗研究歷程，總結實驗結果后發(fā)現(xiàn)，當氣體濃度是400㎎/m?，H2S負荷是32g/（m?·h），淋噴量4L/h，氣體停滯時間為是47s時，生物滴濾塔剔除H2S效率能達到97.1%，且運作全過程，均未觀察到填料堵塞等異常狀況，提示系統(tǒng)所選用的填料有一定推廣價值。

關鍵詞：生物滴濾塔;硫化氫;凈化處理;效率

中圖分類號：X701 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2020）05-0-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.05.075

Study on the treatment of hydrogen sulfide waste gas by biofilter

Fu Keping1，Gu bi2，Song Tiancheng3

（1.Hangzhou Zhongmei East China Pharmaceutical Co.，Ltd.，Hangzhou Zhejiang 310011，China;2.Zhejiang Huazai Environmental Technology Co.，Ltd.，Hangzhou Zhejiang 310000，China;3.Hangzhou Zhongmei East China Pharmaceutical Co.，Ltd.，Hangzhou Zhejiang 310011，China）

Abstract：Under normal temperature conditions， the biofilter uses ceramsite and WD-F10-4 as fillers to purify and treat hydrogen sulfide waste gas （H2S）. The effects of H2S load and gas stagnation time on the performance formation of biofilter are studied. The results show that when the gas concentration is 400㎎/ m?，H2S load is 32 g/（m3·h） and the gas stagnation time of 4 L/h， is 47 s， the removal efficiency can reach 97.1%.The filler selected by the system has certain popularization value.

Key words：Bio trickling filter;Hydrogen sulfide;Purification treatment;Efficiency

工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進程的推進，在很大尺度上促進了全球空氣質量降低過程，H2S是一種有毒有害的惡臭性廢氣，其對人類社會健康生存發(fā)展構成嚴重威脅。有研究資料記載[1]，H2S的嗅約為0.00143㎎/m?，屬于一種神經(jīng)毒物，對人體黏膜能形成強刺激性;機體吸進H2S后，可能會出現(xiàn)不同程度呼吸困難、嗅覺麻痹、惡心嘔吐等表現(xiàn)，嚴重者會猝死。關于H2S廢氣的治理，傳統(tǒng)方法以洗滌、吸附劑熱氧化處理等為主，但以上方法難以大規(guī)模推行且運行期間會耗用巨資。生物法凈化H2S是近些年研發(fā)的新方法，使用期間在環(huán)保性、適用性、經(jīng)濟性及操作簡潔性等諸多方面體現(xiàn)出良好優(yōu)勢，本文主要探究生物滴濾塔處理H2S期間填料的使用情況。

1 材料與方法

1.1 實驗儀器

主要由生物滴濾塔、配氣與營養(yǎng)液淋噴系統(tǒng)構成。其中，滴濾塔是單層結構，制造材料以有機玻璃位置，內(nèi)徑、高程依次為90mm、600m。填料層整體高度大概為249mm，陶粒在下，改性生物填料（WD-F10-4）在上，厚度依次為49mm、200mm，內(nèi)徑分別為15mm、10mm。圖1 為實驗裝置圖。配氣系統(tǒng)構成為圖1中的1、2、4與5，在具體運作期間，在混合瓶內(nèi)H2S與空氣初步混合，緩沖瓶內(nèi)進行再混合，通導至滴濾塔內(nèi)，氣體流量計調(diào)控其停滯時間。營養(yǎng)液淋噴系統(tǒng)的構成有圖1中的7、8以及淋噴器具，計量泵功能以調(diào)控營養(yǎng)液為主，在淋噴器具的協(xié)助下營養(yǎng)液能被均勻噴灑至填料上[2]。

1.2 掛膜與馴化微生物

利用生物法處理H2S等惡臭性氣體過程中，培育及馴化微生物是關鍵一環(huán)?；钚晕勰嘀苯玉Z化法在國內(nèi)廢氣凈化領域中有較廣泛應用，但該種傳統(tǒng)馴化法歷時較長，為減縮時間，有人員通過大量實踐后作出把污泥上清液接種至固體培養(yǎng)基上的提議，通過該種形式挑選出能夠降解硫化物濃度的微生物[3]。待觀察到有微生物長出以后將與液體培養(yǎng)基接種，于30℃環(huán)境條件下持續(xù)培養(yǎng)5d，隨后按照一定比例將其與經(jīng)馴化處理的活性污泥相混合，轉嫁至滴濾塔中進行掛膜。固體培養(yǎng)基成分以NH4CI、KH2PO4、Na2S2O3·5H2O、瓊脂以及MgSO4·7H2O等為主，對應的濃度依次為0.4g/L、4g/L、10、20g/L、0.8g/L。

本次實驗研究中選用的生物接種源來源是一個污水處理廠二沉池內(nèi)的活性污泥，在掛膜早期，把污泥與液體培養(yǎng)基的混合液整合滴濾塔，混合液液面要在填料層以上，每日持續(xù)曝氣處理21h，靜置3h，剔除上層清液，填補和剔除液量等同的新液體培養(yǎng)基。以上操作反復進行4次后，把混合液整體排除，隨即通入H2S。馴化處理期間，盡量維持較長的停滯時間，并臨噴營養(yǎng)液，營養(yǎng)液成分以NH4CI、KH2PO4、MgSO4·7H2O以及微量元素為主，對應的濃度分別是0.4g/L、1.3g/L、0.02g/L、5mL/L。

1.3 檢測指標

分別測量H2S進出口、SO42-對應的濃度，利用精密pH計檢測pH值。

2 結果與分析

2.1 進氣負荷對處理效果形成的影響

實驗研究中，進氣負荷高低直接影響滴濾塔對廢氣的處理性能。當進氣濃度約為100㎎/m?、負荷是7.9g/（m?·h）時，生物滴濾塔在5d中對H2S的處理效果出現(xiàn)較明顯波動，處理效率均值是84.1%。6d后，滴濾塔系統(tǒng)去除性能較為穩(wěn)定，去除效率均值能達到97.1%。當進氣濃度約增加至100㎎/m?上下時，系統(tǒng)依然能表現(xiàn)出較高的適用性，H2S的去除效率也處于較高水平，表現(xiàn)出一定穩(wěn)定性[4]。以上現(xiàn)象，基本會出現(xiàn)在系統(tǒng)運行早期，微生物活性偏低;馴化期氣體流量<300L/h，若流量增加到300L/h，則氣體在系統(tǒng)內(nèi)停滯時間長度有減縮，提示H2S語微生物接觸時間較短，對微生物生長過程形成一定約束，以致短期中系統(tǒng)去除率偏低;6d后，微生物適應性增強，生態(tài)態(tài)勢較好，活性抵達最佳值，此時即便進氣濃度劇烈提高，系統(tǒng)也能維持較高去除效率與運行安穩(wěn)性。

2.2 營養(yǎng)液淋噴量對系統(tǒng)去除效果形成的影響

微生物代謝活動期間，營養(yǎng)物質是重要基礎。分析營養(yǎng)液淋噴量對生物滴濾塔廢氣去除率形成的影響期間，我們發(fā)現(xiàn)，當進氣濃度是200㎎/m?、負荷20g/（m?·h），淋噴量2L/h時，滴濾塔的平均去除率抵達97.8%，運行狀態(tài)相對較為平穩(wěn)[5]。在以上過程，H2S停滯時間相對較長，提示廢氣與微生物接觸時間相對充裕，淋噴量雖然不高，大不會對H2S降解、去除效果形成較明顯影響。當淋噴量為3L/h時，系統(tǒng)去除率有降低趨向，對其成因予以分析，可能是由于和淋噴量相比較，進氣量偏低的緣故，并且在第5d進氣流量增至300L/h時，負荷量依然能維持在20g/（m?·h）上下，滴濾塔去除效率出現(xiàn)了較明顯變動，但自第10d起系統(tǒng)對廢氣的去除效率逐漸趨于穩(wěn)定，大概為85.1%;當淋噴量提升至4L/h時，系統(tǒng)去除率較為穩(wěn)定，達91.6%。伴隨進氣流量增多，H2S的進氣濃度也會出現(xiàn)一定增加，所以此階段系統(tǒng)去除率小于淋噴量為2L/h時對應的去除效率。在分析中我們還發(fā)現(xiàn)，進氣流量增加時，淋噴量指標也有一定增長，有益于提升系統(tǒng)運行期間對H2S的去除效率。

2.3 氣體停滯時間對系統(tǒng)去除效率形成的影響

氣體停滯時間=滴濾塔容積/進氣流量×100%，氣體流量決定其停滯時間，也對傳質形成一定影響。本次研究中規(guī)劃了200L/h、300L/h、400L/h三種氣體流量，對應的停滯時間依次是69s、47s、35s，并解讀了進氣負荷對系統(tǒng)去除效率形成的影響。當氣體在生物滴濾塔內(nèi)的停滯時間為69s時，系統(tǒng)平均去除效率達到了96.5%;氣體停滯時間為47s時，平穩(wěn)以后（7d后）去除效率均值達到了97.1%;氣體停滯時間為35s時，平均去除效率降至83.7%。綜合實驗研究結果，認為當氣體停滯時間為47s時，于負荷相對的運行條件下，生物滴濾塔能維持相對穩(wěn)定、優(yōu)良的去除效率[6]。

氣體停滯時間是47s時，系統(tǒng)運行的16d內(nèi)，進氣負荷7.9g/（m?·h）時，因氣體停滯時間較為短暫，短時間內(nèi)微生物的適應性偏低，這是系統(tǒng)早期階段中廢氣去除效率偏低的主要原因。隨后活性微生物形成了較強的適應能力，系統(tǒng)去除效率體現(xiàn)出相對穩(wěn)定的運行特征，當進氣負荷上升至3g/（m?·h）時，系統(tǒng)去除效率也不低于96%。

3 結束語

通過本次實驗研究，我們可以總結出如下幾點結論：

（1）在WD-F10-4填料上微生物生長態(tài)勢良好，生物滴濾塔運轉期間為出現(xiàn)封堵等異常狀況，提示該填料有良好的適用性。

（2）當氣體停滯時間為47s，進氣濃度≤400㎎/m?，系統(tǒng)H2S去除效率能達到97.1%，淋噴量最佳值為4L/h。

參考文獻

[1]王熙庭.太陽能光解硫化氫制氫催化劑設計與工藝研究項目通過專家驗收[J].天然氣化工（C1化學與化工），2019，44（02）：90-91.

[2]羅祖云，李媛媛，洪若瑜，等.硫化氫廢氣生產(chǎn)四氫噻吩工藝設計[J].現(xiàn)代化工，2019，39（02）：207-210+212.

[3]劉建偉，段粹，劉越.微生物菌劑處理畜禽養(yǎng)殖場含氨和硫化氫氣體技術進展[J].黑龍江畜牧獸醫(yī)，2018，41（11）：72-75.

[4]張志巖，丁炳偉，阮晨蕾，等.乙撐硫脲生產(chǎn)中硫化氫廢氣的處理技術研究[J].河南化工，2018，35（05）：34-35.

[5]鄒玉霜.國產(chǎn)化濕法制酸技術處理煉廠含硫化氫廢氣[J].硫磷設計與粉體工程，2017，17（04）：1-5+24+55.

[6]石鵬遠，盧長潔，翟子瑋.硫化氫廢氣的資源化利用方向[J].化工管理，2017，14（16）：131-132.

收稿日期：2020-03-11

作者簡介：傅科平（1980-），女，本科學歷，工程師，研究方向為環(huán)境保護、“三廢”處理、環(huán)境評價、EHS管理體系。