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888 催化剂在含硫废水处理站臭气治理过程中的应用 * 刘建英1高正水2 1. 成都信息工程学院资源环境学院， 成都 610225; 2. 海南沁园环境工程有限公司， 海口 570203 摘要 针对目前污水处理站臭气扰民现象突出的现状， 采用适应性强、 工艺简单、 易于调节、 处理高效的臭气治理工艺 已迫在眉睫。在总结现有臭气治理方法的基础上， 根据含硫废水站伴生臭气的特点， 首次将 888 催化剂成功应用于高 硫废水站伴生臭气的治理。实际运行过程中， 硫化氢和甲硫醇的去除率均可达 99， 能满足恶臭污染物二级排放标 准。结合实际工程案例， 详细阐述了该臭气治理工艺的流程、 主要设备、 治理效果和存在的问题及解决方法。 关键词 含硫废水; 臭气治理; 888 催化剂 DOI 10. 13205/j． hjgc． 201406018 APPLICATION OF 888 CATALYST TO THE ODOＲ CONTＲOL IN SULFUＲ- CONTAINING WASTEWATEＲ TＲEATMENT PLANT Liu Jianying1Gao Zhengshui2 1. College of Ｒesources and Environment，Chengdu University of Ination Technology，Chengdu 610225，China; 2. Hainan Qinyuan Environmental Engineering Ltd，Haikou 570203，China AbstractFocused on the prominent odor nuisance at present，it is extreamly urgent to adopt an odor control technology with adaptability，simplicity，easy control and high efficiency． Based on the summary of odor control s，according to the characteristics of the odors associated with sulfur- containing wastewater station，888 catalysts are first applied successfully in the odor treatment for sulfur- containing wastewater station． The removal rate of both hydrogen sulfide and methyl mercaptan is as high as 99 during the actual operation． And the discharge value can meet the second level odor emission standards． Combined with an actual project case，the craftwork flow，major equipments，efficiency，existing problems and solutions for this kind of odor control mode are expounded in detail in this paper． Keywordssulfur- containing waste water;odor control; 888 catalyst * 成都信息工程学院校选科研项目 CＲF201203 。 收稿日期 2013 －09 －05 含硫高浓度有机废水主要采用厌氧 好氧工艺 进行处理， 污水中 90 以上的有机物以气态方式分 解， 只有少量有机物转化为生物菌体， 因此整个污 水处理过程均有臭味产生。其中， 好氧工艺中产生 的异味主要是氨和泥腥味， 对周边环境影响较小; 而在缺氧、 厌氧和水解段， 污水中溶解氧很少， 含硫 废水中的硫酸盐会在硫还原菌的作用下被还原成 亚硫酸盐和硫化物， 进而生成硫化氢气体， 并伴有 一定的甲硫醇和甲硫醚［1］。这三种含硫气体的嗅 觉阈值低， 痕量成分都会产生让人极不愉快的味 道， 不仅刺激人体嗅觉器官引起人们不愉快或厌 恶， 损害人体健康， 对金属材料、 设备和管道还有一 定的腐蚀性［2］。 含硫废水处理过程中产生的臭气通常具有以下 特点 1 臭气中含硫化合物的质量浓度受废水水质 影响较大， 不同行业臭气浓度差异大。2 废气中既 存在无机硫， 又含有机硫。3 臭气中含水量大， 腐蚀 性较强。4 臭气流量较大， 流量变化幅度大， 压力 低。5 常温排放。这些特点给含硫废水伴生臭气的 治理带来了相当大的难度。目前一些中小企业含硫 废水处理站产生的臭气直接排放至大气中， 严重影响 周围居民身体健康。随着人们环保意识的增强， 对生 活环境的要求也越来越高， 含硫废水处理过程中出现 的臭气扰民问题越来越突出。 47 环境工程 Environmental Engineering 1臭气治理方法 1. 1臭气治理方法简介 目前国内外开展了一系列关于臭气治理的研究， 已经工程化应用的主要有 3 种方法 物理法、 化学法 和生物法 ［2- 7 ］， 3 种臭气治理方法的比较见表 1。 表 1各种臭气治理方法的比较 Table 1Comparison of various odor control s 物理法 化学法 催化氧化吸收化学吸附 生物法 原 理 密封; 掩蔽; 稀释扩散; 物理吸附 氧化还原化学吸收化学吸附生物过滤、 生物 吸收 主 要 优 点 低浓度臭 气治理; 简单; 投资低 低浓度大 气量臭气 操作简单 效率高; 运行成本低 工艺成熟 效率高; 运行成本 较高 可深度净化; 占地面积小; 动力消耗少; 易于管理 对 醛、有 机 酸、 SO2、NOx、H2S 去除率高; 基本没有或只有 少量的二次污染 主 要 缺 点 不能从根本 上改变臭气 的化学性质; 一般适用于 臭气不严重 的场所 催化剂的 研发 防硫堵塞 能耗相对 较大 吸附剂的 再生; 不适用于高 浓度恶臭气 体 占地面积较大; 易堵填料; 停留时间长; 操作参数难以 控制 此外还有光催化、 等离子体和无极紫外辐射技术 等 ［8- 9 ］， 但在这些新技术目前还处在实验室研究阶段 未工程化应用。从表 1 可以看出 三种方法各有优缺 点， 在实际工程中要本着适应性强、 工艺简单、 易于调 节、 处理效率高的原则， 根据臭气成分、 浓度和排放标 准， 采用合理的技术方案治理臭气。 1. 2臭气治理方法选择 由于含硫废水处理站产生的臭气量不稳定， 成分 复杂， 既含有有机硫又含有无机硫， 且浓度变化大， 必 须寻找一种工艺简单、 成本低、 脱硫效率较高的工艺 进行脱硫。在众多脱硫工艺中液相催化法得到了更 多的关注。目前该方法已广泛应用于化肥、 焦化、 城 市煤气等行业 ［10 ］， 具有较高的适用性。该方法得以 成功应用， 脱硫催化剂的性能尤为重要。888 催化剂 是目前应用较成功的催化剂之一［11- 14 ］。 888 催化剂是酞菁钴脱硫催化剂产品之一， 该催 化剂具有以下性能 ［15 ］ 1气体净化度高， 对 H 2S 的 去除率可以达到 99 以上; 2能脱除有机硫， 在脱 除无机硫的同时， 有机硫去除率可达 80; 3防止 硫堵; 4能应用高硫含量气体的脱硫， 适应性强; 5由于活性好， 用量少， 消耗低， 运行费用低; 6副 反应生成率低。888 催化剂脱硫过程分为吸收、 析硫 和再生三个阶段， 涉及的主要化学反应如下 吸收 H2S Na2CO3→NaHS NaHCO3 NaHS x －1 S NaHCO3→Na2Sx CO2 H2O COS 2Na2CO3 H2O→Na2CO2S 2NaHCO3 ＲSH Na2CO3→ＲSNa NaHCO3 析硫 2NaHS O2 888 O→    2NaOH 2S↓ 2Na2Sx O22H2O 888 O→    4NaOH 2Sx 2Na2CO2S O2 888 O→    2Na2CO32S↓ 4ＲSNa O22H2O 888 O→    2ＲSSＲ 4NaOH 再生 888 O n O2→888 On 2 2工程案例 2. 1工程概况 某公司废水站处理规模为10 000 m3/d， ρ COD 4 000 mg/L， 采用厌氧 好氧工艺进行废水处理。由 于废水呈碱性， 在厌氧处理前加入硫酸以调节废水 pH 值， 所以在产甲烷菌和硫还原菌等微生物的作用 下， 产生了大量的含硫气体， 严重污染大气环境， 周围 居民屡有投诉。原厌氧段产生的气体经过脱硫塔经 过简单的碱液喷淋后直接排放， 但效果不佳。经现场 取样分析， 臭气主要为硫化氢气体和甲硫醇， 结果见 表 2。 表 2原脱硫系统臭气取样分析结果 Table 2Odor analysis results of samples from original desulfurization system 取样点 硫化氢/ mg m －3 甲硫醇/ mg m －3 厌氧池内5 33412 250 脱硫塔入口9091 808 脱硫塔出口312863 由原脱硫系统臭气取样分析结果可知， 厌氧池内 硫化氢和甲硫醇的浓度都很高， 且以甲硫醇为主; 脱 硫塔入口臭气浓度远低于厌氧池内气体浓度， 这是由 于气体输送过程中管道密闭性能不好， 导致新风混 入， 从而降低了臭气浓度; 原脱硫系统对于硫化氢和 甲硫醇的去除率分别为 65. 7 和 52. 3。针对上述 臭气特点， 工程设计重点是保证甲硫醇的处理效果， 57 大 气 污 染 防 治 Air Pollution Control 可以从脱硫塔的类型、 设计尺寸、 运行参数等方面 入手。 2. 2臭气治理工艺流程 臭气治理工艺流程见图 1。该臭气治理系统主 要由臭气收集、 输送和净化系统组成。厌氧池内产生 的臭气经风机输送至净化系统， 从脱硫塔底部进入， 在塔内与自上而下的吸收液逆流接触充分反应。从 脱硫塔底部排出的含硫稀碱液泵入再生槽， 与射流曝 气装置引入的空气在 888 催化剂的作用下使低价态 硫氧化成单质硫， 经溢流堰排入硫槽。析硫后的再生 液通过循环泵连续泵入脱硫塔重复吸收过程。 图 1工艺流程 Fig．1Process flow diagram 净化系统主要设备及规格见表 3。 表 3主要设备 Table 3Main equipment 名称规格型号数量备注 脱硫塔1 000 mm 10 000 mm1 座304 再生槽3 600 mm 2 400 mm 4 000 mm1 座304 硫槽2 000 mm 1 500 mm 1 000 mm1 座砖混 泵 1 10. 4 m3/h， 0. 22 MPa2 台耐腐蚀 泵 2 10. 4 m3/h， 0. 4 MPa2 台耐腐蚀 2. 3脱硫塔设计 2. 3. 1脱硫塔选型 在臭气净化系统中， 脱硫塔是保证脱硫率的关键 设备。为了防止硫堵， 降低系统能耗， 本案例中采用 的脱硫塔为填料塔。脱硫塔共设三级喷淋系统， 在每 级喷淋层内加装填料， 不仅可以增大气液接触面积， 还延长了烟气在雾化区中的穿行时间， 使臭气充分与 吸收液接触。为了进一步保证较好的脱硫效果， 设计 中喷淋系统采用 WPS 旋流雾化喷头 CN89213025. 3 ， 实际雾化效果见图 2。与传统的脱硫螺旋喷头相比， WPS 旋流雾化喷头具有两大优势 1保证在较低的 工作水压下的良好雾化效果， 既提高了气液接触面 积， 又降低循环泵的能耗; 2喷嘴流道大， 不易堵塞。 同时脱硫除尘塔内喷头的科学布置， 使该雾化区形成 无死角、 重叠少的雾状液体均匀分布的雾化区段。在 脱硫塔出口处装折流板除雾器， 以除去气体中的 水分。 a水压为 49 kPa;b水压为 98 kPa， c水压为 147 kPa;喉道  为 10 mm 图 2 WPS 旋流喷头实际雾化效果 Fig．2Actual effect of WPS swirl atomizing nozzles 2. 3. 2脱硫塔设计 由于 888 催化剂应用于污水厂臭气脱硫没有工 程经验可循， 而且臭气的嗅阈值很低， 为了保证脱硫 效果， 必须增大一次投资， 采用较低的空塔气速和较 高的液气比。 1 泛点气速 UF。 入塔气体流量 Q 540 m3/h; 气体的质量流量为 G 540 22. 4 273 273 25 29 640. 5 kg/h ; 气体密度 ρG 640. 5 540 1. 2 kg/m3; 清水的密度 ρL1 000 kg/m3， 则 L G ρG ρ L 0.5 10.4 1000 640.5 1.2 1000 0.5 0.56 ; 由乱堆填料泛点线可查出， 纵坐标数值为 0. 01， 即 UF2φρGμL0. 2 gρ L 0. 02 查表可知 50 mm 50 mm 1. 5 mm 的聚丙烯鲍 尔环以乱堆方式的填料因子为 130 m －1， 液体密度校 正系数 φ 1， 液体的黏度 μL 1. 0 mPas， 泛点气 速为 UF 0.02 gρL φρGμL 槡 0.2 0.02 9.81 1000 130 1.29 1 槡 0.2 1 m/s 67 环境工程 Environmental Engineering 实际空塔气速为 U 540 4 3. 14 12 3 600 0. 2 m/s 泛点率 U UF 0. 2 1 100 20 2 喷淋密度。 因塔径与填料尺寸之比大于8， 最小喷淋密度为 Lmin LWmin 100 0. 08 100 8 m3/ m2h 操作条件下的喷淋密度为 L 10. 4 4 3. 14 12 13. 2 m3/ m2 h＞ Lmin 经核算， 该填料塔符合要求。 2. 4治理效果 该工程目前已投入运行， 现场采样分析结果见 表 4。从表 4 可以看出 该工艺对硫化氢和甲硫醇的 去除率均高达 99。两种恶臭气体排放量分别为 0. 019， 0. 031 kg/h， 均低于 GB 1455493恶臭污染 物排放标准 中排气筒高度在 15 m 时的有组织排放 量 为硫化氢 0. 33 kg/h， 甲硫醇 0. 04 kg/h 。 表 4工程试运行期间臭气取样分析结果 Table 4Odor analysis results of samples during the test run 取样点 硫化氢/ mg m －3 甲硫醇/ mg m －3 脱硫塔入口5 45310 411 脱硫塔出口3658 3存在的问题及解决方法 该脱硫系统自投入运行以来， 存在以下问题 1硫的回收问题。系统每小时约产生6 kg 单质 硫， 目前还未找到合理的利用途径， 可以将该部分硫 送入附近硫酸厂利用。 2厌氧池的运行工况有待完善。理论上将厌氧 池产生的气体主要以甲烷为主， 但实际臭气分析结果 却是硫化物， 说明厌氧池内的菌种主要是硫还原菌。 而一旦提高了产甲烷菌的活性， 则臭气中势必含有甲 烷。而甲烷是清洁能源， 臭气经脱硫后可以视其纯度 直接或掺混天然气发电， 以回收甲烷的热能。此外， 配合发电过程中还可以将脱硫不完全的少量含硫气 体彻底燃烧。 4结论 首次将 888 催化剂应用于含硫废水处理过程中 产生的臭气治理， 实际运行结果表明 888 催化剂具有 较好的脱硫效果。该工艺中， 吸收液作为硫载体， 经 催化氧化后， 无机硫和有机硫均转化为单质硫析出， 没有二次污染。吸收液经再生后回用， 基本没有消 耗， 运行费用较低。工程应用中， 脱硫塔的合理运行 参数是较高脱硫率的保证， 可以通过较低的空塔气 速， 较高的液气比， 良好的喷头雾化效果以及合理的 喷头布局实现。 参考文献 ［1］徐丽萍． 污水厂、 泵站臭气治理技术应用评析［J］． 环境科学 与管理， 2009， 34 1 98- 100. ［2］邓恩建． 污水处理厂恶臭治理现状与展望［J］． 工业安全与环 保， 2008， 34 4 45- 46. ［3］彭弘． 污水处理和固废处理行业臭气治理技术及其应用［J］． 中国给水排水， 2010， 26 24 114- 116. ［4］魏明蓉，张华，陆燕勤． 污水厂恶臭气体治理技术概述［J］． 广西轻工业， 2010 8 100- 101. ［5］闫波，姜蔚，李芬，等． 污水厂硫系恶臭脱除方法及机理［J］． 哈尔滨工业大学学报， 2011， 43 2 56- 59. ［6］韩力超，刘建广，罗培． 生物滤池去除污水处理厂臭气的应用 及展望［ J］ ． 山东建筑大学学报， 2011， 26 4 373- 378. ［7］姜应和，富立鹏，张少辉， 等． 城市污水处理厂臭气治理技术 评析［ J］． 市政技术， 2007， 25 2 125- 127. ［8］马兴冠，马莹． 含硫恶臭气体处理方法的研究进展［J］ ． 辽宁 化工， 2011， 40 3 249- 251. ［9］刘伟，陈爱平，李春忠， 等． 等离子体与光催化复合技术净化 污水处理泵站臭气［J］ ． 环境污染治理技术与设备，2006， 7 8 95- 98. ［ 10］周文． PDS 技术在天然气脱硫中的应用［J］ ． 石油与天然气化 工， 2001， 30 5 250- 252. ［ 11］齐书奎，殷凯，杨强． 888 脱硫催化剂在焦炉煤气脱硫中的应 用［ J］ ． 煤化工， 2006 1 58- 59. ［ 12］毕宝宽，李建东． 888 脱硫催化剂在山东省莱西化肥厂的应用 ［J］． 化肥工业， 2003， 30 1 55. ［ 13］刘秋月． 888 脱硫催化剂在我公司的应用［J］． 河南化工， 2006， 23 8 37- 38. ［ 14］范永波． 半水煤气脱硫系统技术改造［J］ ． 氮肥技术，2007， 28 5 39- 41. ［ 15］梁兴禄，汪晓媚． 888- 脱硫催化剂及其应用技术［J］． 煤化工， 1998 4 43- 45. 第一作者 刘建英 1976 － ， 女， 博士， 讲师， 主要从事大气污染控制和 节能技术研究。liujy cuit． edu． cn 77 大 气 污 染 防 治 Air Pollution Control