徐樹剛 研究員 工研院 環安中心
一、前言 如何經濟有效的處理二硫化碳(CS2)、硫化氫(H2S)等臭味氣體，一直是排放此類廢氣之工廠(如造紙工廠與皮革工廠)所苦惱的問題，常用之CS2與H2S廢氣處理技術有加藥洗滌(如次氯酸鈉或氫氧化鈉)與添著活性碳吸附(如活性碳添著硫酸銅或氫氧化鈉)等，其臭味處理能力雖佳，然因需消耗大量化學藥劑與活性碳，對多數工廠而言，操作成本昂貴。近幾年，廢氣生物處理技術應用逐漸成熟，除多數人較熟悉的生物濾床外，生物滴濾塔為另一種廣泛應用之廢氣處理技術，本文中將介紹Biofiltration2002研討會中，有關應用滴濾塔處理技術處理CS2與H2S臭味氣體的實際案例。這些案例，證明了生物滴濾塔可長期有效的處理此類臭味氣體，並有操作成本十分低廉與操作安全性較高之優點。 生物滴濾塔的操作方式，乃將CS2或H2S廢氣導入填充生物擔體(多為人工材質)的反應塔中，藉由附著於生物擔體上的微生物將廢氣所含CS2與H2S好氧分解成硫酸鹽，再隨持續灑入生物滴濾塔之循環水排出塔外。循環水為維持生物滴濾塔正常操作之重要因子，除可提供塔內微生物新陳代謝所需水分外，並可於其中添加液鹼與營養鹽，以維持生物滴濾塔內良好的微生物生長環境，圖一為生物滴濾塔示意圖。大體而言，影響生物滴濾塔的操作因子有：生物擔體比表面積、循環水pH值、循環水量(微生物膜含水率控制)、反應器溫度、碳來源濃度與營養鹽供應等。
二、應用案例介紹 以下將針對Biofiltration2002論文集中，有關滴濾塔應用於H2S與CS2臭味氣體處理之實廠案例進行介紹，並指出各家技術所列特點。 (一)BioGAT[1]1. 微生物將CS2、H2S轉化為硫酸以產生能源。由於污染物質傳的限制，空塔停留時間較長的生物滴濾塔有較好的CS2、H2S洗除效果。一般而言，大約每1~2年需清理填充塔內部一次。 2. 高度14m，內部有四填充層填充生物擔體，每一模組化滴濾塔可處理15,000~25,000m3/hr的硫化氫臭味氣體。對於CS2、H2S污染物負荷與處理效率關係，已依實際經驗數據製成圖表，供工程人員設計參考。 3. BioGAT公司經由選擇適當的微生物菌種，可使生物滴濾塔循環水於低pH值狀態下，微生物仍能發揮良好H2S分解能力，減少因調整循環水pH值至中性時，所需額外添加的化學藥品量(一般添加小蘇打調整pH值)，僅需於部分循環水溢流排放時，以磷酸鹽將其調整至中性即可，可節省大量的藥品消耗量，減少操作成本。 4. 使微生物外層附著之水膜過厚，不利污染物傳輸至生物膜，反之，若循環水流量太小，微生物所需水分將無法獲得適當補充，微生物代謝CS2、H2S所產生的硫酸鹽易累積，此兩種狀況均會對微生物新陳代謝造成影響。
BioGAT公司宣稱，其已掌握適當的循環水量，並可藉由監測循環水的比導電度，掌握循環水汰換時機。 5. 在 150~200mg/m3條 件 下 ， 處 理 效 率 可 達 到 95% 以 上 ， CS2的 濃 度 在300~450mg/m3條件下，處理效率可達90%以上。
(二)Bioway[2]1. Bioway公司V-SPRING生物滴濾塔產品，主要應用於CS2廢氣處理，該產品特色有：生物擔體填充段可達三層、使用嗜酸性微生物、微生物擔體為無機物、特殊循環水系統設計可使營養鹽與循環水均勻分布各生物擔體填充層、自動pH值控制。Bioway公司宣稱，該產品於循環水在極酸的條件下(pH值<1)，仍能有效的處理CS2廢氣， 2. Bioway公司藉由風險評估的方法—推估當地環境所能承受的CS2排放量，來設計V-SPRING產品所需達到的處理效率，與日常維護頻率。其所提供的案例為一80,000m3/hr的廢氣，CS2濃度為400~800mg/m3(平均650mg/m3)的廢氣。於正常處理狀況下，CS2處理效率可達90%以上，每月停止操作一天以進行生物滴濾塔保養維護，每次停止操作後重新啟動，滴濾塔處理效率為40%，但1日後即可迅速的達到90%。 3. Bioway公司，針對其V-SPRING產品進行各種影響生物滴濾塔操作性能測試。於進流負荷方面，短時間無CS2廢氣進流，會對V-SPRING產品的處理效率造成影響，但1~4日即可恢復原處理效果；循環水停止運轉後，經35小時後即影響V-SPRING產品的處理效率；使用河水的處理效率較使用製程回收水為高；不刻意維持pH值於中性條件，並不會對V-SPRING產品造成影響；進流CS2濃度變化，對V-SPRING處理效率的影響輕微。 4. Bioway公司成功應用V-SPRING反應器，處理纖維工廠CS2、H2S臭味氣體，廢氣風量51,000m3/hr、CS2濃度250 ppm、H2S濃度250 ppm，處理效率80~90%。 (三)加州大學硌山磯分校（UCLA）[3]1. 滴濾塔因需要較長的空塔停留時間，故其所需體積往往為化學氧化洗滌的數十倍，但UCLA化學與環境工程系發現，H2S在低濃度條件下(<30 ppm)，滴濾塔僅需1.6~2.2秒的短空塔停留時間，同樣可達到95%以上的處理效率，此時處理負荷約95~105g/m3-hr。 2. UCLA將一化學洗滌塔實廠(空塔停留時間1.6~2.2秒)，直接改裝成滴濾塔(處理風量與空塔停留時間不變)，原內部填充濾材改為PU發泡擔體，增大生物擔體比表面積以供大量微生物附著生長。在長達1年的操作期間，UCLA測試不同循環水pH值、不同H2S進流負荷，對生物滴濾塔處理H2S廢氣之影響。發現循環水在中性(pH7~8)與酸性(pH<3)條件下，前者H2S廢氣處理效率顯著低於後者，而H2S進流負荷在100g/m3hr內時，H2S處理效率均可維持在98%以上。 3. 初步估計，將化學洗滌改為滴濾塔進行H2S臭味處理，每年可節省美金2~7萬元的操作維護費用。
三、結語 (一)由上述3個實廠案例顯示，生物滴濾塔於適當操作條件下，CS2與H2S等臭味 氣體處理效率可達90%以上，可將具毒性的H2S與CS2污染物轉化成無害的硫酸鹽。 (二)應用滴濾塔處理H2S與CS2臭味氣體，其操作成本低廉，值得國內有相同問題 的工廠採用，以避免臭味氣體擴散，影響附近居民健康。 |
發表於 2007-10-24 19:29
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