上海实力机电设备成套有限公司 胡文斌
粘皎纤维企业在生产过程中会排放大量和低浓度的H2S和CS2废气，达不到排放要求，严重污染环境。传统的处理方法是采用冷凝吸收、活性炭吸附、催化氧化等工艺，存在投资高、运行费用高、产生二次污染等问题。
本文以“唐山某企业粘胶短纤维技术改造项目污水厂曝气生物处理装置项目”低浓度CS2、H2S废气所采取的治理方案为例进行讨论和分析，对项目废气治理结果进行客观评价，同时探讨如何进一步提高处理效率的可行性的研究方向。
粘胶纤维生产企业车间及污水区的主要废气为：二硫化碳（CS2）、硫化氢（H2S）。
二硫化碳是无色澄明液体，化学式为CS2，常被用作有机溶剂。在水中的溶解度小于0.005%。相对密度比水大。闪点低，易燃，蒸气与空气能形成爆炸性混合物。
硫化氢是一种无机化合物，化学式为H2S。正常情况下是一种无色、易燃的酸性气体，浓度低时带臭蛋味，可以麻痹嗅觉神经，有剧毒。硫化氢的水溶液是一种弱酸。
二硫化碳是粘胶纤维企业的一种生产原料，废气治理时也会根据浓度不同采取不同的治理方案。对于生产车间产生的高浓度（2000ppm以上）废气，业主方己采用了冷凝法处理，原料回收利用。该项目是针对以含CS2和H2S为主的冷凝处理后的低浓度（600ppm以下）废气及污水厂曝气废气进行治理。
（1）污水厂曝气废气组成：
风量风温：120000m3/h，温度：40℃以下。
废气组成：硫化氢浓度300ppm、二硫化碳浓度600ppm、达到湿饱和的空气。
（2）生物脱硫效率：要求硫化氢去除率不低于97%，二硫化碳去除率不低于95%，停留时间不小于100s,双层填料，排水PH≤1.5。
（3）本次招标技术要求只能使用生物脱硫工艺不能使用其他化学与物理方法。装置不能添加氢氧化钠等碱性溶液及其他含碱性盐溶液、经过生物处理后的气相不生成新的污染物。
（一）项目难点
本项目是针对化纤粘胶纤维行业经处理后的含H2S、CS2低浓度废气，是真正意义上的化纤粘胶纤维行业废气的国内首例工程项目，之前国内无案例可查。网络上能查到的仅有瑞士某公司、奥地某公司和意大利某公司曾试验用收生物法处理CS2、H2S废气的点滴信息。意大利某公司推荐的一套处理气量90000m3/h的设备，废气进口浓度H2S：65mg/m3，CS2：453mg/m3，初期运行尾气排放浓度 H2S：10mg/m3，CS2：50mg/m3，处理效率达到90%以上。但这套装置在国内安装后很快就废弃，并未真正投入长期运行中。
项目难点：(1)H2S、CS2废气浓度相对较高；
（2）无成功案例可参考；
（3）项目投资大，风险高。所以项目参与各方都非常重视，多次进行各方技术研讨，确保风险值降到最低。
（二）项目难点的解决措施
针对项目的难点，笔者在设计时采取了如下解决措施：
1.理论上广泛查阅资料，确保所选工艺的可行性、合理性
为确保项目能成功实施，我们先查找了国内科研院所关于此类废气处理的相关理论文献及国际上仅有一个试验性的案例的相关资料，在此基础上和合作高校的相关专家进行进一步探讨，选取最佳处理工艺、设计参数和设备材料。
2.用小试设备来验证设备的设计参数、填料、菌种，确保设备满足项目需求
在获取理论基础之上，我们承担前期研发费用，设计一套小试验设备。厂内完成生产制造后将小试设备投放客户使用现场，接入同工况的气体进行实况运行验证，总共进行了长达一年的试验处理。在试验过程中，我们不断对设备初始设计的相关参数进行调整，并详细记录了这一年中不同参数下的工艺详细数据及处理效率数据，最终再选取了效果最佳的运行参数进行再次的运行验证。虽然验证过程相对时间较长，但为我们获得了处理该行业废气的设备设计参数、生物菌种的选择和运行经验等宝贵财富。在小试设备取得成功后，才开始合同项目的实施，合同共涉及的四个项目，先后依次逐步施及运行，项目最终取得的结果双方都基本满意。
小试项目情况如下：
（1）项目小试时废气源情 况：H2S、CS2的 浓 度 小 于500ppm；
废气量1000m3/h；
（2)小试设备选用处理工艺：立式生物塔；
（3）小试设备参数：
a.生 物 塔 规 格：∮1400*H8200mm；
b.填料高度：2m×2层；
c.气体在填料层停留时间：t=22.2秒；
d.材质：设备本体材质FRP；
填料：聚氨酯泡沫（PUF）和聚丙烯支撑架作为填料；
（4）小试设备运行期间进出口废气浓度检测记录表（见表1）：
表1 运行数据记录表
续表1
根据检知管做的小试设备运行数据检测记录表，我们初步统计5.31-6.27日期间（入口浓度相对较高）小试设备对H2S的处理效率平均为90.14%，CS2的处理效率为84.89%。
3.尽可能降低系统的运行费用
利用生物菌种处理含硫化物的废气，发挥关键作用的是氧化硫杆菌、排硫杆菌等生物菌群。微生物分解含硫废气时，发生如下主要反应：
硫化氢：H2S+2O2→H2SO4
二硫化碳：
CS2+4O2+2H2O→2H2SO4+CO2
含硫物质经生物降解后生成物主要为二氧化碳 、水、硫酸、硫酸盐等，因本项目气量大因而生成的酸量相对较多，若是采用酸碱中和处理或交给污水厂来处理，每年使用的药剂也是一笔较大费用。所以我们和业主方技术人员多次沟通，确定选用生产车间的高温碱水经加水稀释降温后来作为喷淋液，对微生物反应生成的积酸进行中和冲洗处理。中和后的喷淋液再通过管路回送车间作为生产用水，综合利用了车间的生产废水，这样既满足车间生产用水的需求又达到除臭设备用水的需求，循环利用，大大降低了系统的运行费用，减少不必要的能源浪费。
表2 8.8-8.10设备运行检测数据表
本项废气为污水厂曝气所产生的废气，为含饱和水汽的废气。
处理系统设计采用离心风机进行抽风，废气己经洗涤塔进行过预洗处理，在洗涤塔内对酸性和水溶性废气成分的洗涤吸收和喷淋加湿处理。其余的恶臭气体进入生物滤床，通过过滤层时，污染物被水汽包裹，完成了从气相到生物膜表面的转移：
（1）废气在喷淋作用下与生物填料上水膜接触并溶解。
（2）进入生物膜的废气被生物填料中的微生物的吸收和分解，达到清除的目的。
（3）微生物把吸收的含S、C、O、P、N的物质作为生物体的必要元素，用于自身的代谢和繁殖的能量来源。
每套系统配置了一台应急检修排风风机，用作设备检修时应急排风，排去设备空间内残留的含有H2S、CS2气体的。
本文以本项目中12万的一个系统为例，CWPD-60000型生物滤床除臭设备：
生物滤床微生物降解：以分解吸收硫化氢和CS2废气为主。
有 效 容 积：L×W×H：45m×12.5m×11.6m。
平 均 流 速：0.03m/s。
接触时间：102.237s106.667＞100s。散水频率：2-24次/天。延续时间：5-15min。
压损：150-200mmAQ。数量：2套。
生物填料：
CWPD生物除臭系统使用国外引进技术与国内著名高校一起合作开发的生物填料-聚氨酯泡沫（PUF）和聚丙烯支撑架作为填料，两者按一定比例混合后，加入生物塔体中。两者的结合不仅可以为整个生物系统的完美运行提供支持，而且可以使得空气通过填料床的压降减少。
微生物的接种仅需使用占用优势菌种和部分污水处理厂的活性污泥即可。微生物附着在PUF填料上，吸收气体中的恶臭成分作为营养源。如果含有硫化氢，则系统的pH会下降，此时能适应这种环境的微生物将大量繁殖。这就意味着随着微生物富集程度的提高，该系统的去除率就能达到不低于90%。
本项目在生物除臭设备中选用的特殊生物填料，保湿性好、比表面积大、空隙率高、压损小、便于微生物挂膜、材质稳定、抗酸、抗碱、耐老化，使用寿命达8-10年，长期不需更换，生物降解时间长，安装方便等优点。
本项目整体顺利实施，可以说是其意义深远。既获取得了关于处理理化纤粘胶纤维行业CS2、H2S低浓度废气设备设计参数、系统运行的一线实际数据，又可以说是为国内化纤粘胶纤维行业类似低浓度废气处理的工艺选择找到了正确的方向，也为国内化纤站胶纤维行业相关生产商提供参考和考察的依据，意义重大。同时作为项目的参与方，笔者和业主方一起向国家专利局申请了专利。
综上所述，由于生物滤床除臭设备的生化降解过程，会受到多重因素的影响，所以要实际应用到不同工况的项目，就又会有许多问题需要商讨和解决。今后的我们可以在以下几方面进行深入探讨：（1）对于低浓度的、复杂的混合型恶臭气体的生物填料的选择；
（2）适用于硫化物降解的高效细菌种类和接种方法；
（3）喷淋时间与菌群活性、处理效率的最佳数据；
（4）更新型、更高效生物处理设备的开发。
