1 前言

自70年代中期開始，由于城市污水處理廠臭味氣體濃度低, 主要采用的除臭方法為吸附法，常用的吸附劑有非浸漬活性炭、浸漬活性炭和微生物多孔物三大類[1]。這些吸附劑雖然都具有一定程度的臭味去除能力，但都不可避免地存在著某些缺點(diǎn)，如：非浸漬活性炭去除H2S能力低，壽命短；浸漬活性炭去除有機(jī)物能力低，且極易產(chǎn)生放熱反應(yīng)而增加活性炭床層著火的可能性。生物除臭系統(tǒng)存在占地面積較大，投資較高的缺點(diǎn)。為此，人們一直致力于各種吸附劑及吸附設(shè)備技術(shù)的改良研究，在九十年代中期，美國(guó)卡爾岡炭素公司研制并生產(chǎn)了吸附技術(shù)先進(jìn)的臭味控制系統(tǒng)——系列催化型活性炭及吸附設(shè)備，該系列臭味控制系統(tǒng)已被應(yīng)用在美國(guó)污水處理廠的除臭領(lǐng)域，除臭效果得到各方的肯定。

2 催化型活性炭的技術(shù)原理

催化型活性炭是一種新型的吸附劑，能較好地吸附臭味中的有機(jī)物和H2S。 其主要技術(shù)原理為：

（1）催化型活性炭未被化學(xué)劑浸漬，與化學(xué)浸漬炭相比，具有較大的目標(biāo)化合物吸附空間，故吸附有機(jī)物氣體的能力明顯增大。

（2）催化型活性炭是煙煤基帶增強(qiáng)催化能力的粒狀活性炭，促進(jìn)氧化反應(yīng)能力特別強(qiáng)，在吸附過程中，催化型活性炭將H2S與氧都吸附在其表面上，發(fā)生氧化作用生成90%以上的H2SO4和少量的H2SO3和S（如表1）。

表1 催化型活性炭氧化反應(yīng)式及生成物比例表

（3）催化型活性炭吸附臭味氣體后，90%以上的生成物——H2SO4極易于吸附且易溶于水，基于這種特性，當(dāng)催化型活性炭吸附飽和后，可通過，溶解生成物H2SO4并將其排出炭床而達(dá)到再生的目的，使炭床恢復(fù)吸附能力，也就是說，催化型活性炭床有可反復(fù)水洗再生，反復(fù)用于吸附，壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)，另外，由于配套除臭設(shè)備專為提高吸附效率和為水洗再生提供方便而設(shè)計(jì)，故水洗是在線進(jìn)行的，操作簡(jiǎn)便，節(jié)省人力。

3 催化型活性炭的性能參數(shù)

經(jīng)多次在污水處理廠現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定，在現(xiàn)場(chǎng)H2S濃度通常不超過20ppm的條件下，對(duì)非浸漬活性炭、浸漬活性炭和催化型活性炭的性能進(jìn)行了比較（見表2）。

表2 非浸漬活性炭、浸漬活性炭和催化型活性炭的特性比較表

表2數(shù)據(jù)表明，催化型活性炭的去除能力為0.055 （g H2S/cm3活性炭）比非浸漬活性炭的高出0.04（g H2S/cm3活性炭），而接近于浸漬炭產(chǎn)品的0.06 （g H2S/cm3活性炭）。

4 催化型活性炭除臭系統(tǒng)介紹

4.1 催化型活性炭除臭系統(tǒng)的種類

目前，由美國(guó)卡爾岡炭素公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的催化型活性炭除臭系統(tǒng)有四種類型：泰坦臭味控制系統(tǒng)、鳳凰臭味控制系統(tǒng)、高流量凡特臭味控制系統(tǒng)和凡特PE除臭設(shè)備。

（1）泰坦臭味控制系統(tǒng)能有效處理H2S濃度<10 ppm的低濃度氣體和帶臭味有機(jī)物如甲硫醇和二甲基二硫醚。其突破了活性炭吸附器的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)，采用徑向流吸附技術(shù)，與傳統(tǒng)深床層除臭設(shè)備相比，體積小，吸附速度快，處理能力高，H2S去除率達(dá)99.9%。非常適合去除流量大的臭味氣體，如市政污水泵站、污水提升泵站、污水處理廠中的格柵池、淤泥澄清池、帶式壓濾機(jī)室等的臭味。

（2）鳳凰臭味控制系統(tǒng)適合處理流量大、H2S濃度為<50ppm的臭味氣體，鳳凰系統(tǒng)的工作原理是由多個(gè)裝有催化型活性炭的徑向流淺床層炭罐組成，這些炭罐一層一層的分開排列在立式反應(yīng)室中，臭氣從上到下通過裝有徑流式炭罐的立式反應(yīng)室，當(dāng)氣體通過徑流式炭層時(shí)，H2S 經(jīng)催化轉(zhuǎn)變成H2SO4 ，處理過的氣流通過內(nèi)置分布管向上流動(dòng)經(jīng)出口全部排出，在水再生階段，疏松吸附的易溶于水的H2SO4 被水洗掉，活性炭恢復(fù)吸附H2S 的能力，該系統(tǒng)的分層式設(shè)計(jì)使當(dāng)一個(gè)反應(yīng)室被水再生時(shí)，其它反應(yīng)室可以繼續(xù)處理臭氣，整個(gè)系統(tǒng)可以連續(xù)操作。設(shè)備材質(zhì)為聚丙烯和聚乙烯等防腐材料，均可長(zhǎng)期抵擋H2S腐蝕，且已經(jīng)過防紫外線處理，適于室外安裝。

（3）高流量凡特臭味控制系統(tǒng)適合安裝在空間小的市政臭污水收集系統(tǒng)，其處理流量少、要求占地面積小，安裝使用方便，只需接上電和水，打開開關(guān)，除臭系統(tǒng)就開始運(yùn)行，能有效處理濃度為10～15ppmH2S 氣體和帶臭味有機(jī)物如甲硫醇和二甲基二硫醚。若與酸洗系列設(shè)備組合，也可去除氨味和其它異味。

（4）凡特PE除臭設(shè)備是理想的小型除臭設(shè)備，適合處理空氣量<330m3/h、含有機(jī)物為主的低濃度臭味氣體，在廁所臭氣、實(shí)驗(yàn)室有機(jī)廢氣和油罐廢氣處理等均取得較好的效果。
 
4.2 催化型活性炭除臭系統(tǒng)的組成

催化型活性炭除臭系統(tǒng)基本組成為進(jìn)風(fēng)管、引風(fēng)機(jī)、催化型活性炭除臭設(shè)備、排氣管和水洗炭床管路系統(tǒng)，工藝過程如下：

5 催化型活性炭除臭系統(tǒng)的技術(shù)應(yīng)用

5.1 催化型活性炭除臭系統(tǒng)在美國(guó)的應(yīng)用狀況

自1994年以來，催化型活性炭除臭系統(tǒng)開始被廣泛應(yīng)用于美國(guó)的市政設(shè)施中，例如：Altoona 廢水處理廠、Aurora 污水處理廠、東海灣泵站、Escambia泵站、芝加哥東部地區(qū)公廁、Wheaton 地區(qū)公廁、Fairfax 污水處理廠等等的臭味去除。上述用戶均對(duì)催化型活性炭除臭系統(tǒng)的除臭效果感到滿意，認(rèn)為是值得依賴的、可替代傳統(tǒng)除臭設(shè)備的高效除臭系統(tǒng)。到目前為止，已有約1000套的催化型活性炭除臭系統(tǒng)在美國(guó)投入應(yīng)用， 而且正受到越來越多的除臭用戶的青睞。

5.2 催化型活性炭除臭系統(tǒng)在我國(guó)的應(yīng)用前景分析

5.2.1 除臭控制系統(tǒng)的總需求增大

多年來，我國(guó)污水處理廠的臭氣污染都沒有采取治理措施，直到1993年7月19日國(guó)家環(huán)保局頒布了《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB-14554-93）后，臭氣的污染控制問題才開始引起人們的重視，但至今為止，已采取臭氣污染治理設(shè)施的單位很少。2000年全國(guó)設(shè)市城市達(dá)到近700個(gè)，建制鎮(zhèn)達(dá)到近2萬多個(gè)，全國(guó)城鎮(zhèn)人口達(dá)4億左右，城市化水平約為35%。預(yù)計(jì)2010年，全國(guó)設(shè)市城市達(dá)到近1000個(gè)，建制鎮(zhèn)達(dá)到近2.5萬多個(gè)，全國(guó)城鎮(zhèn)人口達(dá)6億左右，城市化水平約為45%[2]。隨著我國(guó)城市化進(jìn)程加快，城市人口的逐步增長(zhǎng)、城市面積的不斷擴(kuò)張，必然引起污水處理量的增加，帶動(dòng)污水處理廠處理容量擴(kuò)大，除臭系統(tǒng)的總需求量隨之增大,而使用先進(jìn)的除臭系統(tǒng)----催化型活性炭除臭系統(tǒng)更是我國(guó)現(xiàn)代化發(fā)展的需要。

②近年來，我國(guó)污水處理廠的氣味控制均采用傳統(tǒng)的吸附設(shè)備為主，有一定的除臭效果，但不穩(wěn)定，而且吸附劑吸附飽和后再生操作麻煩，因此造成運(yùn)行費(fèi)用高，并且，再生液和耗竭的吸附劑對(duì)環(huán)境會(huì)造成二次污染。催化型活性炭除臭系統(tǒng)則在同類的吸附系統(tǒng)中具有領(lǐng)先水平，除臭效率高，設(shè)備占地面積小，安裝簡(jiǎn)單，吸附劑可連續(xù)水洗再生反復(fù)使用，從而使成本降低，操作簡(jiǎn)便，不造成二次污染，這些都將會(huì)促使催化型活性炭除臭系統(tǒng)在除臭領(lǐng)域中占據(jù)了相當(dāng)重要的位置，并形成一種勢(shì)不可擋的趨勢(shì)，因而在我國(guó)有廣闊的應(yīng)用前景。

6、催化型活性炭的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)情況

自2003年3月至6月，我公司在廣州獵德污水廠生物反應(yīng)池現(xiàn)場(chǎng)連續(xù)做了催化型活性炭吸附效果試驗(yàn)(見表3)。

表3 試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比

試驗(yàn)結(jié)果表明，在進(jìn)口濃度波動(dòng)的條件下，采用催化型活性炭吸附法的H2S平均去除率為100%，且除臭效果穩(wěn)定。

2003年6月在該試驗(yàn)裝置活性炭減量后顯示吸附飽和的情況下，對(duì)其用自來水再生16小時(shí)，再生出水PH值由最初的酸性逐步升至中性，表明H2S被轉(zhuǎn)化為H2SO4和H2SO3。再生后繼續(xù)試驗(yàn)，H2S出口濃度仍為0.0ppm，表明該活性炭用自來水再生后吸附能力仍然良好。

7 結(jié)論

催化型活性炭除臭系統(tǒng)是對(duì)傳統(tǒng)技術(shù)的更新改進(jìn)產(chǎn)品，在同類的除臭設(shè)備中具有先進(jìn)性，在未來的城市化高速發(fā)展進(jìn)程中，其處理效率高、占地面積小、全自動(dòng)化、維修量少等優(yōu)點(diǎn)很適合我國(guó)國(guó)情，特別對(duì)于城市污水處理廠、垃圾處理廠、環(huán)衛(wèi)處理站等更具現(xiàn)實(shí)意義。

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