硫化氢废气净化新技术.pdf

硫化氢废气净化新技术张永王学谦宁平 (昆明理工大学环境工程系,昆明,650093)摘 要概述和评价了目前净化硫化氢废气的主要新技术,包括生物法、 氧化法、 联合净化工艺重点 论述了生物法和联合净化工艺生物法主要用于低浓度大气量的硫化氢废气的处理;氧化法主要 用于高浓度需要回收硫磺资源的硫化氢废气的处理;联合净化技术对硫化氢废气的浓度和气量波 动适应性比较好;纳米光催化等新技术具有较为广阔的发展前景 关键词:硫化氢废气净化新技术1引言硫化氢是高度刺激性和腐蚀性的有害气体,通 常很低浓度的硫化氢即可对人身健康和自然界造成 严重的危害现实中硫化氢废气主要来自石油化 工、 天然气、 冶金、 硫酸制造和矿物加工等行业,也有 报道称污水处理厂的活性污泥厌氧发酵[1]以及地理 沉积处由于硫酸盐的热力化学还原[2]( TSR)都会产 生硫化氢气体我国对环境大气、 车间空气及工业 废气中硫化氢浓度已有严格规定[3],对其进行达标 处理是相关行业不可推卸的责任 处理硫化氢的传统方法主要有:吸收法、 吸附 法、 吸收氧化法和克劳斯法近年处理硫化氢的新 技术主要有:生物法、 氧化法、 联合工艺净化法和其 它新技术。

本文对各种新技术进行了介绍,并重点 介绍了生物法和联合工艺净化法2硫化氢处理新技术211生物法生物法是近年发展起来的处理低浓度恶臭气体 (如H2S)的较为有效的方法生物法投资和运行 费用相对较低,且操作简单生物法通常包括:生物 膜法和固定化微生物法21111生物膜法 通常用吸收2生物膜模型描述生物膜降解污染 物质的机理孙佩石和黄兵[4]等人通过一系列的实 验研究,提出了吸附2生物膜模型,并通过对实验数据的拟合得到的吸附2生物膜模型的动力学公式 对生物膜填料塔的研究表明:来自于城市污水处理 厂的污泥中的菌群通过驯化,最适宜作为净化硫化 氢的菌群[5、6];通过分析认为,主要菌种为脱硫杆 菌[7] 生物膜法净化低浓度硫化氢恶臭气体的主要影 响因素有:进气负荷、 液体喷淋量、 气体流量、p H值 和填料材质等[8—10]当进气负荷较小时,生物膜上 微生物能有效地降解硫化氢气体,随着进气负荷的 增加,净化效率迅速提高;当进气负荷增加到一定程 度时,由于污染物浓度较高,氧很快被表层的生物膜 所消耗,靠近填料的生物膜因得不到充足的氧,不能 有效地利用硫化氢,说明该生物膜填料塔已达到最 大生化去除率[8]。

由于生物法净化恶臭气体几乎全 靠微生物的降解作用,此时即使进气负荷再提高,净 化效率也不会有大的变化,而是基本保持恒定硫 化氢的去除效率随液体喷淋量的增加呈抛物线变 化[8]气体流量对去除效率的影响不甚显著[6]进 气负荷、 液体喷淋量和气体流量的最佳参数与操作 塔的结构参数有关p H值的适宜范围是115—2[8]填料是生物过滤单元的关键组件,它可以作为 微生物的生活场所并截留保存底物理想的填料性 质包括:最优的微生物环境(即营养、 湿度、p H)、 大 的比表面积、 结构化的整体、 高的空隙率和低的堆积 密度[7]填料材质对净化性能影响比较复杂[10、11], 通常采用的填料及其净化效率如表1所示 生物膜法去除效率随生物的结构参数和运行参 数不同而异,文献给出的净化效率范围是80—94第6期 硫化氢废气净化新技术99 %[9]表1填料材质与H2S净化效率填料材质应用实例净化效率( %)PVC弹性纤维[11]实验室研究?90 短纤维泥炭[13]抚顺某炼油厂90 不锈钢拉西环[7]实验室研究88 熔岩石[9]明泥苏打州Scalon泵站98 木屑或有机塑料[9]明泥苏打州Scalon泵站96另外,若生物膜系统中存在其它杂质时也会影 响硫化氢的去除率。

所以废气中若含有其它恶臭物 质(如MeSH、Me2S和Me2S2) ,可以采用两段生物滤池据文献[7]报道, H2S、MeSH、Me2S和Me2S2 的去除效率分别可以达到96 %、90 %、91 %和81 %21112固定化微生物法[13]固定化微生物处理硫化氢废气是最近发展起来 的微生物净化新技术,与生物膜法相比,其净化效率 偏高,操作维护方便,超负荷恢复时间短该工艺过 程涉及微生物驯化、 凝胶固定化和废气处理三个阶 段 首先为微生物驯化,可以取城市污水厂二沉池污泥进行氧化S2 -活性驯化,采用液相曝气方式,每天投配1次营养物质(Na2S: 250mg/ L ,葡萄糖:500mg/ L ,尿素:50mg/ L和其它微量营养盐)曝 气22 h ,取悬浮液测MLSS ,静置1—2 h测上清液SO42 -,然后排出上清液,重新投配营养液,重复上 述过程其次进行微生物固定化,已驯化的污泥经 离心浓缩(3200 rpm) ,10 min后与凝胶包埋剂、 包埋助剂与水形成悬浮液,由蠕动泵通过滴头滴入(成 球)交联剂交联时间24 h ,取出固定化球,用蒸馏 水滤洗备用选外观圆整和手感不粘者作机械强度 和生物活性(在上述培养液内培养8 h后测增重)评 价。

最后经驯化、 固定化后进行废气处理将固定 化后的微生物装填在填料塔或者其它装置中,用于 硫化氢废气的处理p H值和喷淋率对操作效果影 响较大固定化微生物颗粒充填满滤塔后,经一段时间通气(含H2S) ,由于代谢产物SO42 -在循环液 中的积累,操作液相环境酸化导致p H值降至 5即可得到高的吸 收净化效率21312 吸收2吸附法 吸收2吸附联合法处理过程是:硫化氢废气首先15第6期 硫化氢废气净化新技术在吸收系统由碱性溶液(Na2CO3)吸收,经过吸收后 的低浓度硫化氢废气再在吸附塔中由活性炭吸附, 然后达标的净化气体从烟囱排放也有报道称碱性 氨基化合物吸收液可以高效去除硫化氢,当碱性氨 基化合物吸收液与硫化氢的比例是4∶1时,硫化氢 可以被完全去除[20],所以可以用碱性氨基化合物替 代吸收塔中的碳酸钠 有研究表明[21],吸收塔系统中Na2CO3溶液在 吸收过程中起缓冲溶液的作用,在吸收液接近饱和 之前,p H值下降不明显,p H值大于812时Na2CO3 溶液对H2S的吸收效率保持在85 %以上,p H低于812 ,吸收效率很快下降,当p H值在514以下时碱 液对H2S没有吸收效果。

因此,操作过程中只要保 证吸收塔循环槽的溶液p H值大于812 ,就可以获 得85 %的吸收效率吸附塔系统中,为了提供足够 的O2与H2S进行吸附反应,加入吸附塔的空气量 一般为进入吸附塔废气量的014倍,此时吸附系统 的单级吸附效率可以达到99 %正常运行情况下, 吸收系统对硫化氢的去除效率是85 % ,吸附系统对 硫化氢的去除效率是99 % ,整个处理系统对硫化氢 的总去除效率可以达到99185 %214其它新技术硫化氢废气净化的新技术还有:低温等离子体 技术[22、23]、 介质阻挡放电低温等离子体技术(DBD ,Delectric Barrier Discharge)[24]、 纳米光催化技术[25] 和活性炭吸附微波解吸技术[26]等这些新技术主 要用于工作场合或者室内空气净化,但是它们还不 够完善,仍在发展完善之中3结论硫化氢废气净化新技术相对传统净化技术在处 理效果、 操作简易程度和经济利益方面都具有优越 性生物法主要用于低浓度大气量的硫化氢废气的 处理;氧化法主要用于高浓度需要回收硫磺资源的 硫化氢废气的处理;联合净化技术对硫化氢废气的 浓度和气量波动适应性比较好;纳米光催化等新技 术在工作场合或者房间中低浓度硫化氢废气的处理 方面具有优越性,具有良好的发展前景。

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