上海實力機電設(shè)備成套有限公司 胡文斌

粘皎纖維企業(yè)在生產(chǎn)過程中會排放大量和低濃度的H2S和CS2廢氣，達不到排放要求，嚴重污染環(huán)境。傳統(tǒng)的處理方法是采用冷凝吸收、活性炭吸附、催化氧化等工藝，存在投資高、運行費用高、產(chǎn)生二次污染等問題。

本文以“唐山某企業(yè)粘膠短纖維技術(shù)改造項目污水廠曝氣生物處理裝置項目”低濃度CS2、H2S廢氣所采取的治理方案為例進行討論和分析，對項目廢氣治理結(jié)果進行客觀評價，同時探討如何進一步提高處理效率的可行性的研究方向。

一、粘皎纖維行業(yè)廢氣的特性概述

粘膠纖維生產(chǎn)企業(yè)車間及污水區(qū)的主要廢氣為：二硫化碳（CS2）、硫化氫（H2S）。

二硫化碳是無色澄明液體，化學(xué)式為CS2，常被用作有機溶劑。在水中的溶解度小于0.005%。相對密度比水大。閃點低，易燃，蒸氣與空氣能形成爆炸性混合物。

硫化氫是一種無機化合物，化學(xué)式為H2S。正常情況下是一種無色、易燃的酸性氣體，濃度低時帶臭蛋味，可以麻痹嗅覺神經(jīng)，有劇毒。硫化氫的水溶液是一種弱酸。

二硫化碳是粘膠纖維企業(yè)的一種生產(chǎn)原料，廢氣治理時也會根據(jù)濃度不同采取不同的治理方案。對于生產(chǎn)車間產(chǎn)生的高濃度（2000ppm以上）廢氣，業(yè)主方己采用了冷凝法處理，原料回收利用。該項目是針對以含CS2和H2S為主的冷凝處理后的低濃度（600ppm以下）廢氣及污水廠曝氣廢氣進行治理。

二、污水廠曝氣生物處理裝置項目工藝條件

（1）污水廠曝氣廢氣組成：

風(fēng)量風(fēng)溫：120000m3/h，溫度：40℃以下。

廢氣組成：硫化氫濃度300ppm、二硫化碳濃度600ppm、達到濕飽和的空氣。

（2）生物脫硫效率：要求硫化氫去除率不低于97%，二硫化碳去除率不低于95%，停留時間不小于100s,雙層填料，排水PH≤1.5。

（3）本次招標技術(shù)要求只能使用生物脫硫工藝不能使用其他化學(xué)與物理方法。裝置不能添加氫氧化鈉等堿性溶液及其他含堿性鹽溶液、經(jīng)過生物處理后的氣相不生成新的污染物。

三、項目處理工藝的難點與解決措施

（一）項目難點

本項目是針對化纖粘膠纖維行業(yè)經(jīng)處理后的含H2S、CS2低濃度廢氣，是真正意義上的化纖粘膠纖維行業(yè)廢氣的國內(nèi)首例工程項目，之前國內(nèi)無案例可查。網(wǎng)絡(luò)上能查到的僅有瑞士某公司、奧地某公司和意大利某公司曾試驗用收生物法處理CS2、H2S廢氣的點滴信息。意大利某公司推薦的一套處理氣量90000m3/h的設(shè)備，廢氣進口濃度H2S：65mg/m3，CS2：453mg/m3，初期運行尾氣排放濃度 H2S：10mg/m3，CS2：50mg/m3，處理效率達到90%以上。但這套裝置在國內(nèi)安裝后很快就廢棄，并未真正投入長期運行中。

項目難點：(1)H2S、CS2廢氣濃度相對較高；（2）無成功案例可參考；（3）項目投資大，風(fēng)險高。所以項目參與各方都非常重視，多次進行各方技術(shù)研討，確保風(fēng)險值降到最低。

（二）項目難點的解決措施

針對項目的難點，筆者在設(shè)計時采取了如下解決措施：

1.理論上廣泛查閱資料，確保所選工藝的可行性、合理性

為確保項目能成功實施，我們先查找了國內(nèi)科研院所關(guān)于此類廢氣處理的相關(guān)理論文獻及國際上僅有一個試驗性的案例的相關(guān)資料，在此基礎(chǔ)上和合作高校的相關(guān)專家進行進一步探討，選取最佳處理工藝、設(shè)計參數(shù)和設(shè)備材料。

2.用小試設(shè)備來驗證設(shè)備的設(shè)計參數(shù)、填料、菌種，確保設(shè)備滿足項目需求

在獲取理論基礎(chǔ)之上，我們承擔(dān)前期研發(fā)費用，設(shè)計一套小試驗設(shè)備。廠內(nèi)完成生產(chǎn)制造后將小試設(shè)備投放客戶使用現(xiàn)場，接入同工況的氣體進行實況運行驗證，總共進行了長達一年的試驗處理。在試驗過程中，我們不斷對設(shè)備初始設(shè)計的相關(guān)參數(shù)進行調(diào)整，并詳細記錄了這一年中不同參數(shù)下的工藝詳細數(shù)據(jù)及處理效率數(shù)據(jù)，最終再選取了效果最佳的運行參數(shù)進行再次的運行驗證。雖然驗證過程相對時間較長，但為我們獲得了處理該行業(yè)廢氣的設(shè)備設(shè)計參數(shù)、生物菌種的選擇和運行經(jīng)驗等寶貴財富。在小試設(shè)備取得成功后，才開始合同項目的實施，合同共涉及的四個項目，先后依次逐步施及運行，項目最終取得的結(jié)果雙方都基本滿意。

小試項目情況如下：

（1）項目小試時廢氣源情 況：H2S、CS2的 濃 度 小 于500ppm；廢氣量1000m3/h；

（2)小試設(shè)備選用處理工藝：立式生物塔；

（3）小試設(shè)備參數(shù)：

a.生 物 塔 規(guī) 格：∮1400*H8200mm；

b.填料高度：2m×2層；

c.氣體在填料層停留時間：t=22.2秒；

d.材質(zhì)：設(shè)備本體材質(zhì)FRP；填料：聚氨酯泡沫（PUF）和聚丙烯支撐架作為填料；

（4）小試設(shè)備運行期間進出口廢氣濃度檢測記錄表（見表1）：

表1 運行數(shù)據(jù)記錄表

續(xù)表1

根據(jù)檢知管做的小試設(shè)備運行數(shù)據(jù)檢測記錄表，我們初步統(tǒng)計5.31-6.27日期間（入口濃度相對較高）小試設(shè)備對H2S的處理效率平均為90.14%，CS2的處理效率為84.89%。

3.盡可能降低系統(tǒng)的運行費用

利用生物菌種處理含硫化物的廢氣，發(fā)揮關(guān)鍵作用的是氧化硫桿菌、排硫桿菌等生物菌群。微生物分解含硫廢氣時，發(fā)生如下主要反應(yīng)：

硫化氫：H2S+2O2→H2SO4

二硫化碳：

CS2+4O2+2H2O→2H2SO4+CO2

含硫物質(zhì)經(jīng)生物降解后生成物主要為二氧化碳 、水、硫酸、硫酸鹽等，因本項目氣量大因而生成的酸量相對較多，若是采用酸堿中和處理或交給污水廠來處理，每年使用的藥劑也是一筆較大費用。所以我們和業(yè)主方技術(shù)人員多次溝通，確定選用生產(chǎn)車間的高溫堿水經(jīng)加水稀釋降溫后來作為噴淋液，對微生物反應(yīng)生成的積酸進行中和沖洗處理。中和后的噴淋液再通過管路回送車間作為生產(chǎn)用水，綜合利用了車間的生產(chǎn)廢水，這樣既滿足車間生產(chǎn)用水的需求又達到除臭設(shè)備用水的需求，循環(huán)利用，大大降低了系統(tǒng)的運行費用，減少不必要的能源浪費。

表2 8.8-8.10設(shè)備運行檢測數(shù)據(jù)表

四、廢氣處理工藝流程概述

本項廢氣為污水廠曝氣所產(chǎn)生的廢氣，為含飽和水汽的廢氣。

處理系統(tǒng)設(shè)計采用離心風(fēng)機進行抽風(fēng)，廢氣己經(jīng)洗滌塔進行過預(yù)洗處理，在洗滌塔內(nèi)對酸性和水溶性廢氣成分的洗滌吸收和噴淋加濕處理。其余的惡臭氣體進入生物濾床，通過過濾層時，污染物被水汽包裹，完成了從氣相到生物膜表面的轉(zhuǎn)移：

（1）廢氣在噴淋作用下與生物填料上水膜接觸并溶解。

（2）進入生物膜的廢氣被生物填料中的微生物的吸收和分解，達到清除的目的。

（3）微生物把吸收的含S、C、O、P、N的物質(zhì)作為生物體的必要元素，用于自身的代謝和繁殖的能量來源。

每套系統(tǒng)配置了一臺應(yīng)急檢修排風(fēng)風(fēng)機，用作設(shè)備檢修時應(yīng)急排風(fēng)，排去設(shè)備空間內(nèi)殘留的含有H2S、CS2氣體的。

五、除臭設(shè)備設(shè)計參數(shù)

本文以本項目中12萬的一個系統(tǒng)為例，CWPD-60000型生物濾床除臭設(shè)備：

生物濾床微生物降解：以分解吸收硫化氫和CS2廢氣為主。

有 效 容 積：L×W×H：45m×12.5m×11.6m。 平 均 流 速：0.03m/s。

接觸時間：102.237s106.667＞100s。散水頻率：2-24次/天。延續(xù)時間：5-15min。

壓損：150-200mmAQ。數(shù)量：2套。

生物填料：

CWPD生物除臭系統(tǒng)使用國外引進技術(shù)與國內(nèi)著名高校一起合作開發(fā)的生物填料-聚氨酯泡沫（PUF）和聚丙烯支撐架作為填料，兩者按一定比例混合后，加入生物塔體中。兩者的結(jié)合不僅可以為整個生物系統(tǒng)的完美運行提供支持，而且可以使得空氣通過填料床的壓降減少。

微生物的接種僅需使用占用優(yōu)勢菌種和部分污水處理廠的活性污泥即可。微生物附著在PUF填料上，吸收氣體中的惡臭成分作為營養(yǎng)源。如果含有硫化氫，則系統(tǒng)的pH會下降，此時能適應(yīng)這種環(huán)境的微生物將大量繁殖。這就意味著隨著微生物富集程度的提高，該系統(tǒng)的去除率就能達到不低于90%。

本項目在生物除臭設(shè)備中選用的特殊生物填料，保濕性好、比表面積大、空隙率高、壓損小、便于微生物掛膜、材質(zhì)穩(wěn)定、抗酸、抗堿、耐老化，使用壽命達8-10年，長期不需更換，生物降解時間長，安裝方便等優(yōu)點。

六、本項目設(shè)備運行去除率檢測報告結(jié)果

本項目整體順利實施，可以說是其意義深遠。既獲取得了關(guān)于處理理化纖粘膠纖維行業(yè)CS2、H2S低濃度廢氣設(shè)備設(shè)計參數(shù)、系統(tǒng)運行的一線實際數(shù)據(jù)，又可以說是為國內(nèi)化纖粘膠纖維行業(yè)類似低濃度廢氣處理的工藝選擇找到了正確的方向，也為國內(nèi)化纖站膠纖維行業(yè)相關(guān)生產(chǎn)商提供參考和考察的依據(jù)，意義重大。同時作為項目的參與方，筆者和業(yè)主方一起向國家專利局申請了專利。

七、結(jié)論

綜上所述，由于生物濾床除臭設(shè)備的生化降解過程，會受到多重因素的影響，所以要實際應(yīng)用到不同工況的項目，就又會有許多問題需要商討和解決。今后的我們可以在以下幾方面進行深入探討：（1）對于低濃度的、復(fù)雜的混合型惡臭氣體的生物填料的選擇；（2）適用于硫化物降解的高效細菌種類和接種方法；（3）噴淋時間與菌群活性、處理效率的最佳數(shù)據(jù)；（4）更新型、更高效生物處理設(shè)備的開發(fā)。