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1、催化型吸附活性炭除臭技术的原理 作者：周永毅 来源：网易给排水 发表时间：2006-05-10 浏览次数： 409 字号：大 中 小内容摘要 本文介绍了催化型吸附活性炭除臭技术的原理，几种催化型吸附活性炭除臭装置的构造特点及其在美国的应用状况，并通过催化型吸附活性炭在广州某污水处理厂的现场试验结果，证明该种活性炭具良好的 H2S 去除能力，是一种值得推广的新型除臭技术。 1 前言 自 70 年代中期开始，由于城市污水处理厂臭味气体浓度低, 主要采用的除臭方法为吸附法，常用的吸附剂有非浸渍活性炭、浸渍活性炭和微生物多孔物三大类1 。这些吸附剂虽然都具有一定程度的臭味去除能力，但都不可避免地存在着
2、某些缺点，如：非浸渍活性炭去除 H2S 能力低，寿命短；浸渍活性炭去除有机物能力低，且极易产生放热反应而增加活性炭床层着火的可能性。生物除臭系统存在占地面积较大，投资较高的缺点。为此，人们一直致力于各种吸附剂及吸附设备技术的改良研究，在九十年代中期，美国卡尔冈炭素公司研制并生产了吸附技术先进的臭味控制系统催化型活性炭及吸附设备，该系列臭味控制系统已被应用在美国污水处理厂的除臭领域，除臭效果得到各方的肯定。2 催化型活性炭的技术原理催化型活性炭是一种新型的吸附剂，能较好地吸附臭味中的有机物和 H2S。 其主要技术原理为：（1）催化型活性炭未被化学剂浸渍，与化学浸渍炭相比，具有较大的目标化合物吸附
3、空间，故吸附有机物气体的能力明显增大。（2 ）催化型活性炭是烟煤基带增强催化能力的粒状活性炭，促进氧化反应能力特别强，在吸附过程中，催化型活性炭将 H2S 与氧都吸附在其表面上，发生氧化作用生成 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应式及生成物比例表吸 附 氧 化 反 应 式 生成物所占比例H2S+2O2 = H2SO4 90%2H2S+3O2 = 2H2SO3 5%4H2S+O2 = 2H2S+2S+ 2H2O 5%（其中 S 含量极少）（3）催化型活性炭吸附臭味气体后，90%以上的生成物H 2SO4 极易于吸附且易溶于水，基于这种特
4、性，当催化型活性炭吸附饱和后，可通过水洗炭床，溶解生成物 H2SO4 并将其排出炭床而达到再生的目的，使炭床恢复吸附能力，也就是说，催化型活性炭床有可反复水洗再生，反复用于吸附，寿命长的优点，另外，由于配套除臭设备专为提高吸附效率和为水洗再生提供方便而设计，故水洗是在线进行的，操作简便，节省人力。3 催化型活性炭的性能参数经多次在污水处理厂现场测定，在现场 H2S 浓度通常不超过 20ppm 的条件下，对非浸渍活性炭、浸渍活性炭和催化型活性炭的性能进行了比较（见表 2）。 表 2 非浸渍活性炭、浸渍活性炭和催化型活性炭的特性比较表未浸渍 NaOH 浸渍 KOH 浸渍 催化型粒子密度, mg/m
5、L 0.52 0.55 0.55 0.56粒度（目） 46 46 46 46平均颗粒直径，mm 3.6 3.6 3.6 3.6H2S 去除能力（g H2S/cm3 活性炭） 0.015 0.06 0.06 0.055燃点温度（） 380-425 200-225 200-225 380-425化学再生剂 无 50% NaOH 45% KOH 水再生时间 无 6 天 6 天 2 天处理方法 掩埋 掩埋 掩埋 返回再生或掩埋*去除 H2S 的床层寿命（天） 1.0 4.5* 4.5* 20.0*有机物的床层寿命（天） 1.0 0.7 0.7 1.0备注: *: 第一次床层耗竭的媒介处理（无烧碱再生）
6、。*: 基于最少 5 次有效水洗。*: 根据活性炭再生条件而定。表 2 数据表明，催化型活性炭的去除能力为 0.055 （g H2S/cm3 活性炭）比非浸渍活性炭的高出 0.04（g H2S/cm3 活性炭），而接近于浸渍炭产品的 0.06 （g H2S/cm3 活性炭）。 4 催化型活性炭除臭系统介绍4.1 催化型活性炭除臭系统的种类目前，由美国卡尔冈炭素公司设计生产的催化型活性炭除臭系统有四种类型：泰坦臭味控制系统、凤凰臭味控制系统、高流量凡特臭味控制系统和凡特 PE 除臭设备。（1）泰坦臭味控制系统能有效处理 H2S 浓度10 ppm 的低浓度气体和带臭味有机物如甲硫醇和二甲基二硫醚。
7、其突破了活性炭吸附器的传统设计，采用径向流吸附技术，与传统深床层除臭设备相比，体积小，吸附速度快，处理能力高，H 2S 去除率达 99.9%。非常适合去除流量大的臭味气体，如市政污水泵站、污水提升泵站、污水处理厂中的格栅池、淤泥澄清池、带式压滤机室等的臭味。（2）凤凰臭味控制系统适合处理流量大、H 2S 浓度为50ppm 的臭味气体，凤凰系统的工作原理是由多个装有催化型活性炭的径向流浅床层炭罐组成，这些炭罐一层一层的分开排列在立式反应室中，臭气从上到下通过装有径流式炭罐的立式反应室，当气体通过径流式炭层时，H 2S 经催化转变成 H2SO4 ，处理过的气流通过内置分布管向上流动经出口全部排出，
8、在水再生阶段，疏松吸附的易溶于水的 H2SO4 被水洗掉，活性炭恢复吸附 H2S 的能力，该系统的分层式设计使当一个反应室被水再生时，其它反应室可以继续处理臭气，整个系统可以连续操作。设备材质为聚丙烯和聚乙烯等防腐材料，均可长期抵挡 H2S 腐蚀，且已经过防紫外线处理，适于室外安装。（3）高流量凡特臭味控制系统适合安装在空间小的市政臭污水收集系统，其处理流量少、要求占地面积小，安装使用方便，只需接上电和水，打开开关，除臭系统就开始运行，能有效处理浓度为 1015ppmH2S 气体和带臭味有机物如甲硫醇和二甲基二硫醚。若与酸洗系列设备组合，也可去除氨味和其它异味。（4）凡特 PE 除臭设备是理想
9、的小型除臭设备，适合处理空气量330m 3/h、含有机物为主的低浓度臭味气体，在厕所臭气、实验室有机废气和油罐废气处理等均取得较好的效果。4.2 催化型活性炭除臭系统的组成催化型活性炭除臭系统基本组成为进风管、引风机、催化型活性炭除臭设备、排气管和水洗炭床管路系统，工艺过程如下：5 催化型活性炭除臭系统的技术应用5.1 催化型活性炭除臭系统在美国的应用状况自 1994 年以来，催化型活性炭除臭系统开始被广泛应用于美国的市政设施中，例如：Altoona 废水处理厂、Aurora 污水处理厂、东海湾泵站、Escambia 泵站、芝加哥东部地区公厕、 Wheaton 地区公厕、Fairfax 污水处
10、理厂等等的臭味去除。上述用户均对催化型活性炭除臭系统的除臭效果感到满意，认为是值得依赖的、可替代传统除臭设备的高效除臭系统。到目前为止，已有约 1000 套的催化型活性炭除臭系统在美国投入应用， 而且正受到越来越多的除臭用户的青睐。5.2 催化型活性炭除臭系统在我国的应用前景分析5.2.1 除臭控制系统的总需求增大多年来，我国污水处理厂的臭气污染都没有采取治理措施，直到 1993 年 7 月 19 日国家环保局颁布了恶臭污染物排放标准（GB-14554-93）后，臭气的污染控制问题才开始引起人们的重视，但至今为止，已采取臭气污染治理设施的单位很少。2000 年全国设市城市达到近 700 个，建
11、制镇达到近 2 万多个，全国城镇人口达 4 亿左右，城市化水平约为 35%。预计 2010 年，全国设市城市达到近 1000 个，建制镇达到近 2.5 万多个，全国城镇人口达 6 亿左右，城市化水平约为 45%2。随着我国城市化进程加快，城市人口的逐步增长、城市面积的不断扩张，必然引起污水处理量的增加，带动污水处理厂处理容量扩大，除臭系统的总需求量随之增大,而使用先进的除臭系统-催化型活性炭除臭系统更是我国现代化发展的需要。近年来，我国污水处理厂的气味控制均采用传统的吸附设备为主，有一定的除臭效果，但不稳定，而且吸附剂吸附饱和后再生操作麻烦，因此造成运行费用高，并且，再生液和耗竭的吸附剂对环境
12、会造成二次污染。催化型活性炭除臭系统则在同类的吸附系统中具有领先水平，除臭效率高，设备占地面积小，安装简单，吸附剂可连续水洗再生反复使用，从而使成本降低，操作简便，不造成二次污染，这些都将会促使催化型活性炭除臭系统在除臭领域中占据了相当重要的位置，并形成一种势不可挡的趋势，因而在我国有广阔的应用前景。6、催化型活性炭的现场试验情况 自 2003 年 3 月至 6 月，我公司在广州猎德污水厂生物反应池现场连续做了催化型活性炭吸附效果试验(见表 3)。表 3 试验结果对比催化型活性炭吸附法大气温度（） 1533实验进风口流量（m 3/h） 4.23.85测定条件进口浓度（ppm） 2.6143平均
13、出口浓度（ppm） 0.0测定结果平均 H2S 去除率（%） 100%试验结果表明，在进口浓度波动的条件下，采用催化型活性炭吸附法的 H2S 平均去除率为 100%，且除臭效果稳定。2003 年 6 月在该试验装置活性炭减量后显示吸附饱和的情况下，对其用自来水再生 16 小时，再生出水 PH 值由最初的酸性逐步升至中性，表明 H2S 被转化为 H2SO4 和 H2SO3。再生后继续试验，H 2S 出口浓度仍为 0.0ppm，表明该活性炭用自来水再生后吸附能力仍然良好。7 结论催化型活性炭除臭系统是对传统技术的更新改进产品，在同类的除臭设备中具有先进性，在未来的城市化高速发展进程中，其处理效率高、占地面积小、全自动化、维修量少等优点很适合我国国情，特别对于城市污水处理厂、垃圾处理厂、环卫处理站等更具现实意义。参考文献1 环保工作者实用手册编写组. 环保工作者实用手册. 冶金工业出版社.1993 年.2 高立新.塑料管在市政工程中的应用.给水排水,2003 年，（4）：6972 页.作者联系方式：周永毅（13710682508/855676155， ）
