1工程简介
与高碑店污水处理厂二期工程配套的碱液吸收法沼气脱硫工程投入运行，由于设计参数与实际运行不符，即原设计中沼气中H2S的含量为50～100ppm，而试运行期间沼气中H2S的含量已经增加到3000～9000ppm，远远超出沼气脱硫系统的设计值，产生碱液循环泵使用后不久就会出现泵体灼热、泵内结晶严重等现象，同时存在碱液更换频繁、脱硫效率不佳、除湿不彻底、有安全隐患等问题。因此，经过中试研究，并应用该技术创新成果在国内排水行业首次建成湿式催化氧化法沼气脱硫工程。2011年底随着高碑店厂厌氧消化系统的恢复运行，湿式催化氧化法沼气脱硫工程在国内首次投入运行。该工程设计沼气流量为1100m3／h，设计进气硫化氢浓度为9000ppm，设计出气硫化氢浓度为350ppm，脱硫系统压力损失小于80mmH2O。该工程采用2个系列，共4座塔。每系列2座塔，分为一级塔与二级塔，串联运行，沼气首先进入一级塔，然后进入二级塔。满负荷时两系列同时运行。每塔沼气量550m3／h，直径1m，塔高10m，碱液循环量30m3／h。消化池产生的沼气经沼气管道，从底部进入脱硫塔，碱液由脱硫塔顶喷淋而下，气液两相采用逆流接触，碱液与沼气中的H2S在催化剂的作用下完成化学吸收反应，经过脱硫塔净化的沼气自脱硫塔上部管路送往现况气柜。
2存在问题与改进措施
沼气脱硫工程按照设计的工艺参数投入运行后，一周内就取得了与中试相一致的脱硫效果，沼气中硫化氢浓度从7000ppm下降到30ppm，去除率达到99％以上。运行半年后，随着部分设备设施故障、为保障职工健康改变工艺参数、劳动强度大造成管理困难等原因，脱硫效果逐渐下降。为此，针对运行过程中出现的问题，进行了相应的技术改造，以改进原设计中的不足，保障该工程的高效稳定运行。
2．1完善工艺设施
运行过程中，发现再生池液面曝气不均，存在“开锅”现象，停运清池后，发现曝气系统管线锈蚀，该管线材质为镀锌钢管，受碱液腐蚀严重，曝气管上安装的曝气头已经全部脱落。其次，需经常对碱液管线上的阀门进行操作，但该管线为PVC材质，操作过程中存在开裂跑液的现象；部分碱液管位于室外，受日照等影响容易老化；冬季运行过程中，由于设备故障停运时，部分管线冻裂。因此，为了在保证曝气效果的前提下，减少曝气系统的维护工作量，重新设计了曝气系统，即将原有倒伞形曝气器改为穿孔管曝气方式。并从运行安全和稳定考虑，所有管线更换为316不锈钢材质。
2．2改造自控系统
原设计的加药自控系统根据碱液池的液位高度自动补加以保证液位恒定，并通过人工定期补加实现碱液池pH满足工艺要求。由于再生系统通过气浮池进行溢流，液位高度始终不变，因此不能实现自动补药功能。人工定期加药造成工人操作频繁，而且pH波动较大，超出设计要求。因此，增加了自动定时加药和pH在线仪表反馈相结合的自动加药系统，保证了pH控制在设定范围内，并显著减少了工人的劳动强度。
2．3优化工艺参数
部分药剂有一定毒性，安全防护和管理要求较高，对职工健康有潜在风险，并且产生二次污染。因此，停止了该药剂的投加，但停止投加后，处理效果下降，其主要原因是催化剂的载氧能力减弱，反应效果下降。针对上述情况，停止投加有毒药剂后，通过增加催化剂投加量，催化剂浓度从5mg／L提高到30mg／L；通过增加蒸汽量，碱液温度从30℃提高到了40℃；通过增加碳酸钠投加量，碱液pH从8．2提高到8．8，从而提高催化效果。
2．4改进操作步骤
运行一段时间后，发现二系列出气硫化氢浓度接近0，而一系列出气硫化氢浓度在1500～2000ppm。经过设置在脱硫后的沼气总管道流量计单独对两个系列的脱硫塔进行过气量检测，发现一系列的过气量为总气量的90％，而二系列仅为20％左右，可见二系列脱硫塔有堵塞情况。经分析，气浮机故障，造成气浮效果较差、碱液中含硫泥量大是脱硫塔堵塞的主要原因。根据脱硫系统设计，在气浮池内硫泥经气浮机气浮后，在气浮池液体表面形成硫泡沫，然后利用刮沫机将硫泡沫刮入脱硫系统储泥池，通过排泥泵将硫泥排到脱水储泥池，与污泥混合后脱水外运。但是气浮机设备腐蚀严重，经常发生故障，造成脱泥不及时。经过测试发现，硫单质具有一定的沉降性能，在无气浮机气浮的情况下易沉淀于气浮池底部。因此，将气浮排泥改为沉淀排泥。具体改造方案如下：①在两侧池组的泄空管到中间部位安装闸板阀门，将两侧池组的泄空管道分为两部分；②将东西两侧气浮池的泄空管线分别与东西两台排泥泵的进泥管道相连。使两侧的排泥泵，分别负责两侧气浮池的下排泥；③更改排泥泵的自动运行程序，将自控改为可设定排泥次数与单次排泥时间的方式。
3实施效果
通过上述改造后，设施正常运行，工人劳动强度明显下降，职工健康和环境安全得到保障，处理效果稳定，及时解决并完善了应用过程中出现的问题，促进技术成果的快速转化。
4结论
本次改造中通过完善工艺设施，解决设施腐蚀，保障正常运行；通过优化工艺参数，选用无毒高效药剂，促进了绿色发展；通过改造自控系统，实现自动加药，减少了劳动强度；通过改进沉淀排泥技术，实现排泥通畅，解决了脱硫塔堵塞。上述技术改造措施及时解决完善了应用过程中出现的问题，使沼气脱硫工程高效稳定运行，促进了技术成果的工程化转化。
作者：王佳伟 陈静轩 李佟 杜爽 刘小杏 刘伟岩 单位：北京城市排水集团有限责任公司
