1、本科毕业设计（论文）BTF 系统处理硫化氢废气工程设计学 院 环境科学与工程学院 专 业 环 境 工 程 年级班别 2004 级（1）班 学 号 学生姓名 指导教师 2008 年 6 月设计总说明随着生活水平的提高，人们对环境质量的要求越来越高，对恶臭问题也更加敏感。恶臭物质尤其是含硫物质来源极广，毒性极大，其中以 H2S 最为常见，低浓度的 H2S就具有强烈的恶臭气味，它不仅直接危害人体健康，而且在有氧和湿热的条件下，严重腐蚀设备、管道和仪表等。另外，它在空气中易被氧化为二氧化硫，转化为硫酸导致酸雨。所以，净化硫化氢臭气已成为国民经济、环保领域中迫切需要解决的问题。目前去除 H2S 的方法有
2、物理法、化学法和生物法，其中由于生物法具有设备简单、能耗低、产生二次污染的可能性小等优点已成为国内外恶臭防治研究与应用中的主流方法。在某炼油厂建立的生物滴滤池去除恶臭废气工程装置中，恶臭成分主要是 H2S，同时含有甲苯及四氢呋喃等气态有机物。设计进气量为 14200m3/h，有效 EBRT 为2.8s，当 H2S 进气浓度为 394.26776.52 mg/m3、平均浓度为 524.36 mg/m3 时，H 2S 去除率保持在 86.5394.79%之间，平均去除率为 90.60%；去除负荷为 59.14122.63 g/(m3h)，平均去除负荷为 81.47 g/(m3h)。技术经济分析显示
3、，1000m 3 废气投资费用13.32 万元，每 kgH2S 处理费用为 5.23 元。关键词：生物滴滤，H 2S，去除负荷全套图纸加 153893706注：本设计题目来源于教师的企业科研项目，项目名称为：深圳石化工业废气综合治理。项目编号：2006074。Design NotesThe odor from sulfur hydrogen (H2S) is extensive and toxic even at low concentrations. Sulfur hydrogen could also damage the health of human being and corrode
4、 equipments. In addition, it can be oxidized to SO2 by oxygen and ozone, resulting in acidic rain and destroy our environment. Therefore, decreasing H2S concentration and its odor is in great demand in both environmental and economic aspects. Biological method, among many available ones, has great a
5、dvantages to eliminate odor from H2S because it needs simple equipment, is easy to be operated and economical without secondary pollution. According to A full-scale biotrickling filter has been set up in a refinery to treat the high concentration odor, which comes from the wastewater treatment plant
6、. The performance of the reactor was continuously monitored over a period of one year, and the paper covered 50 days experimental results. The removal efficiency was maintained at the range of 86.5394.79% (90.60% in average) at an effective average empty bed gas residence time of 2.8s, when the rang
7、e of H2S inlet concentration was 394.26776.52 mg/m3 (524.36 mg/m3 in average), corresponding to an volumetric H2S elimination capacity of 59.14122.63 g/(m3h) and 81.47 g/(m3h) in average. Analysis of technical economic indicated that the cost for building the BTF system was about ￥133,200 per 1000 m
8、 3 odor and ￥5.23 per kg of H 2S removed for the BTF system.Key words：biotrickling filter，hydrogen sulfide，elimination capacity目 录1 绪论 .11.1 硫化氢的特性 11.2 硫化氢对人体的危害 11.3 硫化氢的毒理学资料及环境行为 11.4 硫化氢的应急处理处置方法 22 含 H2S 臭气的常规 处理 方法及 其应用 32.1 吸收法 32.2 吸附法 32.3 氧化法 32.4 分解法 32.5 燃烧法和药液洗净法 42.6 生物法 42.7 生物法处理 H2
9、S 臭气的优点 .52.8 国内外研究概况 62.9 目前主要的废气生物处理技术对比 113 设计 资料 .143.1 硫化氢的设计处理气量和组成成分 143.2 设计依据 143.2.1 设计 的原则 143.2.2 设计目标 144 BTF 系统处理硫化氢 废气工程处理工艺设计 .154.1 工艺流程 154.2 工艺流程图 154.3 装置示意图 164.4 影响因素 164.5 填料选择 174.6 工艺条件 控制 185 工艺设计 计算 .195.1 滴滤池尺寸的确定 195.2 喷淋量的确定 195.3 滴滤池附件的选择 205.4 管网设计 225.4.1 水管的计算及选择 22
10、5.4.2 气管的计算及选择 235.5 风机及配套电机的选择 245.5.1 风机的选择 245.5.2 电机选择 265.6 水泵的选择 276 工程投资 .286.1 工程投资概算 286.1.1 土建工程费用 286.1.2 设备工程费用 286.2 运行费用概算 296.3 工程总投资概算 297 技术经济分析 .307.1 投资和运行成本 307.2 与其他方法比较 307.3 同类方法 比较 30参 考 文 献 31致 谢 3211 绪论1.1 硫化氢的特性硫化氢，H 2S，无色气体，有臭鸡蛋味，别名氢硫酸。分子量为 34.08，相对密度为（空气=1）1.19，熔点-82.9 摄
11、氏度。沸点-61.8，摄氏度蒸汽压为 2026.5 kPa/25.5。易溶于水，亦溶于醇类、石油溶剂和原油。可燃上限为 45.5%，下限为 4.3%，燃点为 292。硫化氢为易燃危化品，与空气混合能形成爆炸性混合物，遇明火、高热能引起燃烧爆炸。1.2 硫化氢对人体的危害 硫化氢经粘膜吸收快，皮肤吸收甚慢。人吸入 70 至 150 mg/m3 H2S 1 至 2 小时出现呼吸道及眼刺激症状，2 至 5 分钟后嗅觉疲劳闻不到臭味。吸入 760 mg/m3 吸入1000 mg/m3 数秒钟后很快出现急性中毒，呼吸加快后呼吸麻痹而死亡。硫化氢对粘膜的局部刺激作用系由接触湿润粘膜后分解形成的硫化钠以及本
12、身的酸性所引起。对机体的全身作用为阻断细胞内呼吸导致全身性缺氧。由于中枢神经对缺氧最敏感，因而首先受到损害。1.3 硫化氢的毒理学资料及环境行为 人吸入 LCLo: 600 ppm/30M, 800 ppm/5M。人(男性)吸入 LCLo: 5700 ug/kg。大鼠吸入 LC50: 444 ppm。小鼠吸入 LC50: 634 ppm/1H。属中等毒。硫化氢主要经呼吸道吸收, 进入体内一部分很快氧化为无毒的硫 酸盐和硫代硫酸盐等经尿排出; 一部分游离的硫化氢则经肺排出。无体内蓄积作用。人吸入 70150 mg/m3 12 小时, 出现呼吸道及眼刺激症状, 吸 25 分钟后嗅觉疲劳,不再闻到臭
13、气。吸入 300 mg/m3 1 小时, 68 分钟出现眼急性刺激症状，稍长时间接触引起肺水肿。 吸入 760 mg/m3 1560分钟, 发生肺水肿、支气管炎及肺炎,头痛、头昏、步态不稳、恶心、呕吐。吸入 1000 mg/m3 数秒钟，很快出现急性中毒,呼吸加快后呼吸麻痹而死亡。硫化氢对粘膜的局部刺激作用系由接触湿润粘膜后分解形成的硫化钠以及本身的酸性所引起。对机体的全身作用为硫化氢与机体的细胞色素氧化酶及这类酶中的二硫键(-S-S-)作用后, 影响细胞色素氧化过程,阻断细胞内呼吸,导致全身性缺氧, 由于中枢神经系统对缺氧最敏感，因而首先受到损害。但硫化氢作用于血红蛋白,产生硫化血红蛋白而引
14、起化学窒息, 仍2认为是主要的发病机理。急性中毒早期, 实验观察脑组织细胞色素氧化酶的活性即受到抑制,谷胱甘肽含量增高,乙酰胆碱酯酶活性未见变化。危险特性：受撞击或急速加热可发生爆炸。遇酸分解，放出剧毒的易燃气体。燃烧(分解)产物：硫化氢、氧化硫。1.4 硫化氢的应急处理处置方法1、泄漏应急处理方法 迅速撤离泄漏污染区人员至上风处，并立即进行隔离，小泄漏时隔离 150m，大泄漏时隔离 300m，严格限制出入。切断火源。建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器，穿防毒服。从上风处进入现场。尽可能切断泄漏源。合理通风，加速扩散。喷雾状水稀释、溶解。构筑围堤或挖坑收容产生的大量废水。如有可能，将残余气或漏
15、出气用排风机送至水洗塔或与塔相连的通风橱内。或使其通过三氯化铁水溶液，管路装止回装置以防溶液吸回。漏气容器要妥善处理，修复、检验后再用。2、防护措施呼吸系统防护：空气中浓度超标时，佩带过渡式防毒面具(半面罩)。紧急事态抢救或撤离时，建议佩带氧气呼吸器或空气呼吸器。眼睛防护：戴化学安全防护眼镜。身体防护：穿防静电工作服。手防护：戴防化学品手套。其它：工作现场严禁吸烟、进食和饮水。工作毕，淋浴更衣。及时换洗工作服。作业人员应学会自救互救。进入罐、限制性空间或其它高浓度区作业，须有人监护。3、急救措施皮肤接触：脱去污染的衣着，用流动清水冲洗。就医。眼睛接触：立即提起眼睑，用大量流动清水或生理盐水彻底
16、冲洗至少 15 分钟。就医。吸入：迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。如呼吸困难，给输氧。如呼吸停止，即进行人工呼吸。就医。灭火方法：消防人员必须穿戴全身防火防毒服。切断气源。若不能立即切断气源，则不允许熄灭正在燃烧的气体。喷水冷却容器，可能的话将容器从火场移至空旷处。灭火剂：雾状水、泡沫、二氧化碳、干粉。32 含 H2S 臭气的常规处理方法及其应用根据净化方法的特点，可把净化 H2S 臭气的方法分为：吸收法；吸附法；氧化法；分解法；燃烧法；生物法。2.1 吸收法又称液体吸收法，此法适用于低浓度、中浓度的硫化氢等恶臭物质的处理。液体的吸收法由于占地面积小，设备简单，操作方便，运行费用低等
17、优点,是目前常用的方法，但净化效率不高，消耗吸收剂，污染物仅由气相转移到液相。其可分为物理吸收方法、化学吸收法和物理-化学吸收法。2.2 吸附法由于大多数恶臭物质都具有可吸附性，因此可采用吸附法来脱除。吸附法是一项较为传统的技术，其原理是将活性炭等吸附剂填充于吸附塔中，恶臭成分被吸附于吸附剂上，从而达到脱除效果。适用于低浓度的、高净化要求的恶臭气体处理。目前吸附法已经广泛应用于各种恶臭发生源的治理。此方法净化效率高，可处理多组分的恶臭气体，但吸附剂费用昂贵，对待处理的恶臭气体要求高，即较低的湿度和含尘量。依据吸附装置的类型，吸附脱臭的工艺又分为三种形式：固定床、流动床及旋流浓缩床。其基本原理相
18、同，都是将恶臭物质浓缩，再进行后处理，主要区别在吸附剂的使用与再生方式不同。2.3 氧化法氧化法适用于中低浓度恶臭物质的处理。其净化硫化氢臭气，一般是硫化氢氧化为单质硫。在气相中进行的过程叫干法氧化；在液相中进行的过程叫湿法氧化。氧化法的优点是净化效率高，但需要氧化剂，处理费用高。2.4 分解法目前，分解法有热分解法和微波分解法两种。热分解法利用热能把 H2S 分解为氢气和硫璜，H 2S 高温分解是热力学不利反应，低的平衡转化率使反应不能继续进行，而膜反应器则可以在反应过程中移走产物，消除平衡控制的影响，因而膜反应器用于硫化氢分解的研究一直很活跃。微波分解法技术可用于将天然气的 H2S 分解为
19、氢气和硫磺。该技术将用于把天然气中的 H2S 分解为硫和氢，这样氢就能和硫同时被回收，4用作燃料或用于油品炼制。2.5 燃烧法和药液洗净法燃烧法适用于高浓度、小气量的可燃性恶臭物质的处理，但随后出现了燃烧费用及氮氧化物排放等问题，目前已发展为催化氧化和蓄热燃烧等高效、经济的脱臭技术。燃烧法特别适用于有机溶剂类物质的处理。随着挥发性有机化合物限制的趋势严格，将对该技术的开发带来一定的影响。药液洗净法主要用于脱除高浓度的恶臭气体，不适用于中、低浓度的复合型恶臭气体的脱除。近年来，该技术也呈现出多样化的趋势。就目前氧化法的干法和湿法两大脱硫工艺而言，干法脱硫是用固体吸收剂来脱除硫化物，脱硫效率较高，
20、但设备投资较大，需间歇再生或更换，其硫容量相对较低，脱硫剂大多不能再生，需要处理，主要适于气体精细脱硫；湿法以液体吸收剂来脱除硫化物，设备处理量大，投资及运行费用小，可连续操作，但效率低，难以达到高的要求。分解法虽应用比较广泛，但仍有一定的缺陷，使它在实际应用中受到限制。国内以往对工业上 H2S 臭气的净化主要采用的是物理法和化学法，这些方法虽然治理的效果较好，但要求高温高压条件，需要大量的催化剂和其他的化学药剂，严重腐蚀设备，产生二次污染等缺点 3。而生物法具有的优点使其在处理 H2S 方面已获得很大的发展，在我国的应用趋势也越来越广泛。2.6 生物法生物脱臭法是近年来开发处理硫化氢臭气的一
21、种新方法，它是利用微生物去除恶臭物质，达到去除臭味的方法。此法可适用于生物去除的水溶性恶臭物质的处理，微生物只能利用水中溶解性的物质，因此被去除的恶臭物质首先应溶解于水中，再转移到微生物体内，通过微生物的代谢活动而被去除。常见的生物脱臭法有生物过滤法（固着态）和生物吸收法（悬浮态）两种方法。现分别介绍如下：1、生物过滤法其原理是：废气从反应器的底部进入，通过附着在填料上的微生物，将有机废气中的污染物氧化分解为二氧化碳、水、硝酸根和硫酸根，达到废气净化目的，生物过滤法按滤料不同可分为生物滤池式和生物滴滤池式脱臭法。（1）生物滤池式法其主要原理是恶臭气体经过去尘增湿或降温等预处理工艺后，从滤床底部
22、由下向5上穿过由滤料组成的滤床，恶臭物质由气相转移到水-微生物混合相，通过固着于滤料上的微生物的代谢作用而被分解。（2）生物滴滤池式脱臭法该方法脱臭过程与生物滤池式脱臭法相近，只不过使用的滤料是诸如聚丙烯小球4,5、陶瓷、木炭、塑料等不能提供营养物质的惰性材料。生物滴滤池中，只有针对某些恶臭物质而降解的微生物附着在填料上，而不会出现生物滤池中混合微生物群同时消耗滤料有机质的情况，因而池内微生物数量大；惰性滤料可以不用更换，而且它造成的压力损失也较小；同时生物滴滤池的操作条件极易控制，使得它成为目前生物脱臭研究中的重点。2、生物吸收法生物吸收法（也可称为生物洗涤法）多采活性污泥的方法，先将恶臭成
23、分转移到水中，然后，再进行受污染水的微生物处理，按气液接触方式分为两种形式：曝气式和洗涤式。（1）洗涤式活性污泥脱臭法该脱臭法的主要原理是将恶臭气体和含悬浮泥浆的混合液充分接触，在吸收器中把恶臭物质从恶臭气体中去除掉，洗涤液再送到反应器中，通过悬浮液生长的微生物的代谢活动降解溶解的恶臭物质。（2）曝气式活性污泥脱臭法该脱臭法是将恶臭物质以曝气形式分散到含活性污泥的混和液体中，通过悬浮生长的微生物降解恶臭物质。这与废水的活性污泥法处理过程极为相似，只是用恶臭气体代替空气注入活性污泥中，所用设备通常是曝气罐，该方法适用各种不同不超过极限负荷量的恶臭气体, 效果很好，其去除效率均可高达 99.5以上
24、 6。影响恶臭气体去除率的主要因素有曝气水深、曝气强度、污泥浓度、酸碱度以及营养物质的投放等 7。一般活性污泥浓度控制在 500010000mg/L 为宜，臭气的送入速度 20m3/(m3h)以下为好；营养盐的投加也很重要。2.7 生物法处理 H2S 臭气的优点生物法脱硫化氢主要有以下几方面的优点：1、H 2S 的选择性和脱除率高，即使因吸收溶液呈酸性并有 CO2 存在，H 2S 的吸收选择性能仍然高，并且脱除率达 99%以上；62、操作费用较低。与普通物理、化学处理技术相比，生物处理技术的投资及运行费用是最低的，因为生物处理技术不需要添加昂贵的催化剂和特殊的氧化剂。国外有人曾以地热发电站每天
25、脱除 5 吨量的硫化氢为基础，计算微生物脱硫的总费用，结果表明，微生物脱硫费用约为常规湿法脱硫的 50%。对于一个大中型工厂来说，用于H2S 处理的投资和运行费用很高，节约 50%的投资就是很可观的数目。3、整个工艺闭式循环，无废料排出，并获得了酸性的废液，可以制成水稻壮秧剂；4、设备比较简单，工程造价低。由于生物法在常温、常压下操作，生物反应器、吸收塔和其它容器可用普通碳钢加橡胶衬里制造。综上所述，工业硫化氢臭气生物处理是一种实用性强、应用范围广的脱臭方法 8，其具有脱臭效率高，脱臭装置简单，处理成本低廉，运行维护容易，产生二次污染的可能性小等传统方法不可比拟的优越性和安全性 9，因此，工业
26、含 H2S 臭气的细菌处理成为一个新的研究方向，并且微生物脱硫技术具有良好的发展前景，已成为国内外硫化氢恶臭气体防治研究与应用中的主流方法 10,11。为了降低投资，节约运行费用，提高环境效益，保证排气达标，大力加强对这方面的研究，并应用到实际的 H2S 治理中去，具有很强的现实意义。虽然生物法脱硫化氢臭气在国内的应用越来越广泛，但是由于受研究和发展时间的限制，生物脱臭法尚有许多亟待解决的问题 12。主要有：对硫化氢臭气的治理只停留在低浓度的水平，对中高浓度的硫化氢臭气治理还没有研究；生物膜填料塔的填料选取有待优化；我国对硫化氢臭气污染方面的研究，目前只处于实验研究阶段，还没有工业化的实例。因
27、此，本课题针对生物法净化 H2S 臭气的研究现状，对生物膜填料塔净化中低浓度硫化氢臭气进行了研究，探讨生物膜填料塔净化中低浓度硫化氢臭气的最佳运行参数，并对填料的选取及组合对 H2S 净化效率的影响进行了研究，其目的在于提出一种治理中低浓度 H2S 臭气有效的途径，并减少用于治理 H2S 臭气的运行费用，以解决工厂或其它地方排放的含 H2S 臭气对环境的污染问题，同时处理 H2S 臭气后的废液可以制成水稻壮秧剂。这些研究工作可以带来显著经济效益、环境效益和社会效益。2.8 国内外研究概况随着社会经济的飞速发展及城市化进程的加速，以及人们对环境的意识的逐渐提高，对一些煤化工、橡胶再生、污水污泥及
28、城市垃圾处理等工业过程会产生大量的7H2S 等恶臭气体越来越受到关注 13，已越来越受到人们的关注。恶臭作为环境公害之一，直接影响人们的生活质量，甚至危害人们的身体健康乃至生命安全。所以在发展经济的同时，应防治环境污染，尤其是日益突出的、影响极大的恶臭污染。现分别介绍国内外对生物除臭的研究概况。国外早在 50 年代末便进行了恶臭污染防治及其治理方法的研究，并积累了相当的理论和实践经验。最早的利用微生物处理恶臭的报道见 1957 年 Pomeroy.R.D 发表在美国专刊上，它是利用土壤处理硫化氢臭气的方法，开辟了以生物法净化废气的新领域。进入 70 年代以来，各国开始在这一领域开展了研究，其研
29、究的主要内容包括：脱臭的原理和方法；脱臭装置及操作工艺条件；能降解臭气的微生物种群和填料表面形成生物膜的条件；微生物降解动力学以及生物吸收剂的成分等。比较广泛的研究是从 80 年代初荷兰和德国的科研人员获得良好治理效果后才开始的，随即引起美国、日本和许多其它国家的重视。随着研究的进展，已有各类微生物除臭的装置和设备开始运用于冶金、石油、化工、畜牧业、污水处理厂等实际中，并取得明显的效果，其中日本、德国在这方面取得的成就最为显著 14,15，所以这一方法已逐渐变成了世界工业废气净化研究的前沿热点课题之一。在各种除臭治理方法中，生物脱臭法由于脱臭效率高、装置简单、处理成本低等优点而成为近 10 年
30、来的研究重点。按生物法的几种类型介绍国外的研究概况。1、生物滤池法生物滤池法处理臭气时，因其运行费用极低，处理效率也很高，所以是目前研究得最多，工艺也最成熟，尽管其占地面积很大，填料也需要定期更换以及脱臭不易控制，在实际中仍得到广泛地应用。1991 年统计，欧洲有 500 多座生物滤池在运行，它们中的大多数用于家禽和食品加工工业 16,17，处理效率在 90%以上。近几年已逐渐用于化学工业产生的难降解恶臭物质的处理。采用该法处理 H2S 气体 18、甲醛和氨 19,20、有机污染物 21,22、脂肪类碳氢化合物 23,24等都取得了显著的效果。日本大谷等人曾采用盐化维尼龙系卷毛纤维作为填充物，
31、高度为 1.5m，空塔线速度为 0.32m/s，空间速度为每时 667，在 H2S 浓度为 105130ppm 条件下实验，去除率为 98%，最大去除率为 2800g/m3.d。该法的脱臭效率受滤料中的含水率、pH 值、温度、布气的均匀性和自然条件等因素的影响。最近的研究动向在于选择更优的滤料，改善现有滤料的性能，改进生物滤池的构8造和建立描述、预测滤池降解、运行的数学模型。Dr.M.Schon 的文章指出，传统的有机滤料由于使用时间短、压力损失大而趋于淘汰，富含纤维的物质，如草根碳、可可纤维等被越来越多地使用。Dr.J.Makowiak 指出，几种滤料混合使用的脱臭效率比使用单一滤料要高，在
32、改善滤料性能方面，Dr.M.Nitsche 提出在滤料中加入少量的活性炭可提高滤池对污染负荷的缓冲能力。YongHua Yang 则指出在堆肥滤料中混入少量污泥，可提高细菌数量，使得滤池的测试时间短 25。传统生物滤池脱臭法的占地面积极大，Sabo F. Schneider 等人提出了用高效生物滤池来解决这一难题。即把生物滤池这些小的单元可互相堆放，重叠在一起，这样可减少占地面积并克服滤池面积大时滤料布置、布气不均匀等缺陷。斯图加特大学目前正研制一种新型的生物滤池，即转动式生物滤池。Ottengraf 等人发表了不少关于滤池中恶臭物质降解过程的理论和数学模型的文章 2629，并出版了许多有关这
33、些方面的专著。2、生物滴滤池法生物滴滤池是在生物滤池的基础上加于改良，原理都是使微生物生长在填料上，使经过填料的污染物被捕捉降解。其主要的区别有两点：填料不同，生物滴滤池的填料一般采用无机填料，如炉渣、碎石、陶粒、珍珠岩等，而生物滤池一般采用堆肥、泥炭、木屑、植物枝等混合后形成的有机活性填料，因此生物滴滤池比生物滤池的运行生命周期要长；操作工艺不同，生物滴滤池一般池顶设有喷淋装置，通过喷淋液向池中添加营养物质，以及保持池中的相对湿度。由于生物滴滤池的填料具有较强的机械强度、易堆砌、质轻，因此，池可做成塔状结构，即可减少占地面积，又可承受比生物滤池更大的污染负荷 30,31, 同时它还有很大的缓
34、冲能力，对反以塔内的各种参数控制能力更强，即使中断供给营养物质几天后，系统仍保持很高的脱臭效率 32。生物滴滤池以其具有的优点，已经被越来越多的研究与使用。生物滴滤池的最新研究动向在于完善操作系统、如何实现自动化、提高系统内的微生物数量与活性、同时处理多组分污染物气体、生物质积累导致堵塞等问题。荷兰ClairTech 公司 1992 年开始了用于处理高浓度，含酸组分臭气的生物滴滤池，通过 pH测定和电导率的测定来控制营养物质、水和酸碱的加入量，以提高处理效率。Cox 等33在生物滴滤池中同时处理含硫化氢与甲苯的实验表明：当硫化氢浓度在 170ppmv、甲苯浓度为 1.7gm-3 时，反应器内
35、pH 在中性与酸性条件下，去除容量分别达 70g 甲苯9m-3h-1， 20g 硫化氢 m-3h-1，去除效果较好。Cristina Alonso 等 34和 Francis35等分别对生物滴滤池中生物质的积累做了研究，并提出控制生物质的一些对策措施。固定化微生物处理技术是近几年研究的废水处理技术，现已用于臭气治理的研究中，日本在这方面做了不少工作。 3、洗涤式活性污泥脱臭法洗涤式活性污泥脱臭法可以处理大气量的臭气，同时操作条件易于控制，占地面积较小，压力损失也较小，实际中有较大的适用范围，日本某铸造厂，德国某印刷厂36采用该法处理恶臭气体都取得了很好的脱臭效果，但这种方法设备费用大，操作复杂
36、而且需要投加营养物质，对吸收液得进一步处理，增加处理成本，因而其应用受到了一定的限制，同时此方法的脱臭效率与气液比、气液接触方式、恶臭物质的溶解性和可生物降解性、污泥浓度以及 pH 值等因素有关。目前该法的研究重点在于改善恶臭物质的溶解性、提高反映器的缓冲能力以及对脱臭过程进行理论探讨。Lothar Grunfeld 报道，在活性污泥悬浮液中加入颗粒活性炭和网状的塑料微粒，可适应臭气负荷的变动，并减少泡沫形成和提高去除率。4、曝气式活性污泥脱臭法曝气式活性污泥脱臭法是日本福山等人在 80 年代初最先开发成功的，现已应用于屎尿处理场和污水处理场的臭气处理。町田等人从尿处理现场取出活性污泥，然后把
37、粒径为 510mm 的木炭浸入其中，将其作为吸附细菌的填充物，填充高度为 60cm，空间速度为每时 100，在硫化氢浓度为 800ppm 条件下进行实验，最大去除速度是 2900g 硫/(m 3d)，可见其速度非常高，其次是标准工厂中使用，例如选用从尿处理厂的尿调整槽中排出的高浓度恶臭气体进行处理实验，其硫化氢的负荷是 10001600 g 硫/ (m 3d)，结果几乎完全去除。从工业发展水平和自然条件等方面看，我国恶臭污染状况与特点与国外一些国家的情况不尽相同，其一是城市与农村的划分比较明显，就现阶段农村的生活水平和有关设施的发展状况看，恶臭污染的矛盾还不十分明显。二是城镇人口的相对集中，工
38、业发展速度较快而生产方式、工艺、设备的相对落后使得工业恶臭源的污染问题比较严重。此外，老城市原有城市建设规划的不合理、工业区与生活区的混杂、生活设施的不完善也是加剧城市恶臭物染的不利因素。我国的环境保护工作发展较晚，以往的研究和管理还是着重于大气、水质中的特10征污染物，对于城市恶臭污染的调查和有关测试、标准方面的研究及这方面的实验室研究是到 80 年代末 90 年代初才开始的，在 1993 年才对恶臭污染物的排放标准做了暂时规定。而对脱臭技术的研究则是近几年才开始的，目前仅有少量报道 3942。我国从环境保护的角度出发，已对恶臭污染治理开展了一些研究并取得了一些进展，例如已成功地采用化学或物
39、理的方法净化处理高浓度恶臭气体，但恶臭问题仍是市民投诉的热点，所以国内有关恶臭污染防治的呼声越来越高。在我国利用微生物处理恶臭技术的应用趋势也越来越广泛。并且对硫化氢采用生物处理已有一定的研究。例如马红等采用海藻包埋固定生物颗粒 43，利用固定床反应器处理含氨臭气，气相氨的去除率大于 92%，消化速率大于 0.63g/(kgd)。沈根祥等利用 Anew.EM 微生物对鸡粪进行除臭实验，结果表明，EM 对垫料中氨氮产生硝化、反硝化和微生物固氮作用而减少氨的挥发，达到除臭的目的。河北科技大学任爱玲等人采用 PVC 弹性立体填料进行了好氧生物法脱硫的研究。结果表明：生物膜速度快，驯化时间短，抗冲击负
40、荷能力较强，在空速为 100200m3/h，喷淋水量为 10001500L/(m3h)，硫化氢的质量浓度小于1200mg/m3 时，脱硫率达 90%以上。浙江大学殷峻等人研究了泥炭生物滤塔处理含低浓度硫化氢恶臭气体的技术，实验考察了并研究了气体停留时间和硫化氢进气负荷对硫化氢去除率的影响，生物滤塔的抗冲击能力以及生物降解宏观力学，结果表明，当停留时间为 2530s 时，进气浓度为 370mg/m3，去除率达到 99%以上，且具有较强的抗冲击负荷 44。在国内对硫化氢臭气的治理多数采用生物过滤法，因为它对硫化氢臭气的处理有很好的效果。原理是利用以生物膜形式固定在多孔滤料上的微生物代谢硫化氢污染物
41、，滤料装填在生物滤料塔中构成滤床，气流通过滤床时污染物质从气流中转移到生物膜层上被微生物代谢，从而达到净化目的 45。同济大学季学李等采用高负荷生物滴滤器（BTF ）作处理气态挥发性有机污染物（VOC S）甲苯废气的净化实验46。生物滴滤器以纤维附着活性炭（ACOF）为载体材料，用以甲苯为唯一碳源驯化而得的微生物菌种挂膜。结果表明，该 BTF 最大消除能力值可达到 280g/(m3h)，远大于已有文献的报道值。在甲苯负荷小于 280g/(m3h)，停留时间 15.7s 条件下，表观气速 230m/h 时，可保持 90%以上的净化效率。闲置恢复实验表明：数小时的停运闲置使设备性能有所下降，但在
42、13h 内便能恢复；20 天以上的闲置对 BTF 性能影响较大，需 23 天才能基本恢复。实验显示了用 ACOF 挂膜的 BTF 具有净化效率高，缓冲能力较好等优点。这是由于该生物滴滤器内具有很高的生物膜量（最大为 30.3kg/ m3） ，良11好的传质和降解性能，并具有较好的持水特性。在生物处理臭气过程中，关键在于高效脱臭微生物菌株的筛选。这方面大多采用驯化的城市污水处理厂活性污泥进行处理研究，如马肖卫和李建国从城市污水处理厂火星污泥接种的生物滤池经低浓度硫化氢气体直流通气驯化培养出脱硫化氢效果良好的脱硫菌群 47。郑士民等人从金矿酸水中分离得到氧化亚铁硫杆菌 P3-20 菌株 48，以软
43、性纤维和玻璃钢蜂窝作为载体制成生物膜反应器，采用穿流栅孔板塔为气体吸收塔，在塔板数为 3 块的条件下对石油催化干气和沼气进行脱硫，硫化氢的去除率分别为71.45%和 46.91%。2.9 目前主要的废气生物处理技术对比最初的生物过滤法采用的过滤介质为土壤，随后采用含微生物较高的堆肥等为介质，近来又开始采用工程材料如活性炭、陶粒为滤料进行脱臭研究。因此根据滤料的不同，生物过滤法又可分壤脱臭法、堆肥脱臭法和生物滤池脱臭法等。目前主要的生物方法有生物过滤法、生物滴滤法以及生物洗涤法等。现将此三种目前最为常见的生物方法作如下比较：生物滴滤池具有以下特点：1、内装有惰性填料,它只起生物载体作用，其孔隙率
44、高、阻力小、使用寿命长,不需频繁更换；2、设有循环液装置，可调节湿度和pH值，供给营养和微量元素，生物相静止而液相流动，因而填料上可生存世代周期长、降解特殊气体的菌群，可承受比生物过滤器更大的处理负荷，且抗冲击负荷能力强,填料不易堵塞、压降小； 3、污染物的吸收和生物降解在同一反应器内进行，设备简单，操作条件可灵活控制。4、安装有温度控制装置，当内部气体温度显示下降至微生物的正常生长温度时，控制系统发信号给热风机，使其工作以提高池内的温度。当气体低于20 OC时，热风机开始运转，直至温度达到微生物适宜温度为止，一般为25 OC左右。与生物滤池相比，生物滴滤池的反应条件易于控制（通过调节循环液的
45、pH 值、温度等参数控制） 。故在处理卤代烃及含硫、氮等污染物微生物降解后会产生酸性代谢产物，因此使用生物滴滤池比使用生物滤池更有效。由于单位体积填料层中微生物浓度高，所以生物滴滤池更适合处理高负荷有机废气使用。12鉴于以上特点，生物滴滤器已成为处理挥发性大气污染物的应用热点。表 2.1 生物滤床和生物滴滤池处理气体的比较生物法净化有机废气的机理是利用微生物通过代谢活动，将废气中的有机组成转化成简单的无机物（CO 2、水等）及细胞组成物质的过程。由于气、液相（或固体表面液膜）之间的有机物浓度梯度和水溶性的作用，废气中的污染物首先要经过气、液相间的传质过程，然后在液相中被微生物降解，产生的代谢产
46、物一部分溶于液相，一部分作为细胞物质或细胞代谢能源，还有一部分（如 CO2）则从液相转移到气相，废气中的污染物通过上述过程不断减少，从而被净化。特定的气态污染物都有其特定的适宜处理微生物群落，根据营养来源来分，能进行气态污染物降解的微生物可分为自养菌和异养菌两类。自养茵主要适于进行无机物的转化，如硝化、反硝化和硫酸茵可在无有机碳和氮的条件下靠氨、硝酸盐和硫化氢、硫及铁离子的氧化获得能量，进行生长繁殖。但是由于自养茵的新陈代谢活动较慢，它只适于较低浓度无机废气的处理：异养菌是通过对有机物的氧化代谢来获得能量和营养物质的，在适宜的温度、PH 值和氧条件下，它们能较快地完成污染物的降解：因此，这类微
47、生物多用于有机废气的净化处理。目前适于生物处理的气态污染物主要有乙醇、硫醉、酚、甲酚、吲哚、脂肪酸、乙醛、酮、二硫化碳、氨和胺等。下表是三种处理技术的特点和优缺点对比：生物滤池 生物滴滤池工艺处理效率80% 处理效率 50%80% 处理效率50%废气成分苯：甲苯混合二甲苯醇：甲醇，丁醇醛：甲醛羧酸：丁酸胺：三甲基胺糠醛气味无机物：氨酮：丙酮芳香烃：苯乙烯，苯酰胺吡啶酯：乙酸乙酯酚：苯酚，氯化苯酚硫醚：二甲基硫醚硫氰化物硫酚硫醇：甲硫醇无机物：H 2S饱和烃：甲烷，戊烷环烃：环已烷醚：乙醚卤化物：二氯甲烷三氯乙烷四氯乙烷硝基化合物二氧杂环乙烷醇：甲醇，乙醇异丙醇乙二醇苯酚乙二醇醚酯：乙酸酮：丙酮
48、醛：甲醛有毒和较难生物降解的有机物13表 2.2 三种处理技术的特点和优缺点对比方式 特点 优点 缺点 应用范围生物滤池单一反应器；微生物和液相固定气/液表面积比值高；设备简单；运行费用低反应条件不易控制；进气浓度发生变化适应慢；占地面积大适于处理化肥厂、污水处理厂以及工业农业产生的污染物浓度介于0.5-1.0g/m3 的废气生物洗涤塔两个反应器；微生物悬浮于液体中；液相流动设备紧凑；低压力损失；反应条件易于控制传质表面积低；需大量提供氧才能维持高降解率；需处理剩余污泥；投资和运行费用高适于处理工业产生的污染物浓度介于 1-5g/m3 的废气生物滴滤池单个反应器；微生物固定，液相流动与生物洗涤
49、塔相比设备简单传质表面积低；需处理剩余污泥；运行费用高适于处理化肥厂、污水处理厂以及农业产生的污染物浓度低于0.5/m3 的废气与生物过滤塔相比，生物滴滤池的反应条件(pH 值、湿度)易于控制(通过调节循环液的 pH 值、湿度)，故在处理卤代烃、含硫、含氮等微生物降解过程中会产生酸性代谢产物的污染物时，生物滴滤池较生物过滤塔更有效。另外，由于生物滴滤池的反应条件由人为控制，所以滤池中的环境更适于微生物的生长和繁殖，单位体积填料的生物量较生物过滤塔多，也更适于净化负荷较高的废气。表 2.3 三种装置工作条件对比装置类型 工作介质 冲洗系统 基本净化阶段 供养源 适用范围生物滤池固定于天然载体或混合肥料、及土壤的微生物无循环 过滤层吸附、 微生物降解 生物过滤 层气量大、浓度低的污染气体生物滴滤塔固定在惰性材料上的微生物、水循环通过水表层扩散在生物膜内降解外加营养负荷较高以及降解后会产生酸性物质的污染气体生物洗涤器 水、活性污 循环吸附器内水吸投加的无气量较小、143 设计资料3.1 硫化氢的设计
