CN102247749B - 硫酸盐法制浆生产线臭气处理方法及系统 - Google Patents

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Abstract

硫酸盐法制浆生产线臭气处理方法及系统，离子氧发生器将空气中的氧分子电离成原子氧、羟基自由基、单线态氧和带正、负电荷的离子氧群，收集到的硫酸盐法制浆生产线排放的臭气与氧分子电离后的离子氧群混合，使臭气中的有毒有害污染物变为无毒无害的物质，处理后的臭气经填料洗涤区内的至少一层生物膜分解、而未被分解的臭气被所述多孔固体填料所吸收。具有除臭效果显著、造价低、能耗小、运行费用省、无二次污染的特点。

Description

硫酸盐法制浆生产线臭气处理方法及系统
技术领域
本发明涉及硫酸盐法制浆生产线排放的废气处理方法及系统，尤其是涉及硫酸盐法制浆生产线排放的异味性气体处理的方法及系统。
背景技术
制浆造纸是以植物纤维为原料的化工生产过程，为了完成过程中的物理、化学反应，生产上常常以水为载体或介质，生产过程的各种反应、燃料的燃烧过程，会放出多种废气，如带味的、挥发性有机物和CO2等。制浆造纸工业向大气散逸的污染物质主要有硫化合物、氯化合物、氮化合物、无机粉尘、有机气体。逸散的废气主要有两种类型：其中一种是具有恶臭性气体，如硫化氢、甲硫醇、二甲硫醇和二甲二硫醚、二氧化硫、三氧化硫、氮氧化物等，这种类型的废气主要来自硫酸盐法制浆及碱回收过程。
硫酸盐法制浆过程中产生的有异味气体，其主要成分是总还原性硫化物（TRS）。目前解决这些气味污染的较有效办法就是将它们收集起来烧掉。《中国造纸》2010年2期54～56页，发表了《制浆造纸高浓臭气燃烧系统的改造》一文，介绍了一种臭气燃烧处理系统：蒸煮和蒸发在生产过程中产生的高浓臭气经过公共水封槽收集后用蒸汽喷射器抽吸，然后送入臭气液滴分离器，将臭气的冷凝水分离，通过防爆器预防臭气爆炸，再送到火焰捕捉器，火焰捕捉器作用是避免臭气在焚烧时发生回火而造成设备爆炸事故，臭气经主燃烧器喷到碱回收炉燃烧处理。当碱回收炉发生故障时，通过自动控制系统，臭气将被自动切换，经过另一套臭气液滴分离器、防爆器、火焰捕捉器送到备用燃烧器—火炬燃烧器焚烧，以确保臭气不会飘散到空气中。火炬燃烧器以轻油助燃进行臭气焚烧。从两台臭气液滴分离器和火炬燃烧器出来的重污冷凝水，用重污水泵送到重污水槽，进入原有重污水汽提处理系统，汽提后的清污水循环回用于造纸工艺，不凝气体进入高浓臭气收集处理系统，汽提出来的甲醇送石灰窑燃烧。
专利CN102019133A公开了一种臭气环保处理的方法及装置。在由燃烧器、阻火器、储气罐、洗涤器、收集槽、阀门和重污冷凝水泵组成臭气收集、洗涤、储存、燃烧的专用装置中,将制浆厂蒸发站真空泵排放的气水混合物收集到收集槽,气水混合物在收集槽内分离,液体经重污冷凝水泵排出,臭气送入臭气洗涤器;臭气在臭气洗涤器内经喷淋水洗涤后送往臭气储气罐内贮存,储气罐内的臭气送往臭气燃烧器燃烧,臭气洗涤器喷淋水进入收集槽经重污冷凝水泵排出,与蒸发站的重污冷凝水合并进入污水处理系统。
臭气燃烧处理方案适用于处理高浓度、小气量的可燃性臭气，由于管道内不凝气流极易燃烧，必须对潜在的爆炸危险采取一切可能的预防措施，整个系统经常使用火焰消除器和安全隔膜等安全装置，存在系统复杂，投资较大。对低浓度的臭气进行燃烧，需使用助燃燃料，生产成本高，浪费能源，易形成二次污染。另外设备易腐蚀，由于系统复杂，安全连锁控制要求很高，一旦其中某一个条件不满足，就将导致臭气直接外排，对周围环境带来影响。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题是，提供一种硫酸盐法制浆生产线臭气的处理系统及方法。
为了解决上述技术问题，一方面，本发明提供一种硫酸盐法制浆生产线臭气处理系统，其基本技术方案为：
该处理系统具有离子氧发生器，在常温常压下产生高能脉冲放电，用于将空气中的氧分子电离成原子氧、羟基自由基、单线态氧和带正、负电荷的离子氧群；该处理系统还具有净化反应腔，所述净化反应腔设有离子氧群进口和臭气进口，净化反应腔通过离子氧群进口与离子氧发生器联接；通过臭气进口与臭气收集系统联接，净化反应腔的出口与后述离子流洗塔底臭气导入平流腔联接。净化反应腔用于将收集到的硫酸盐法制浆生产线排放的臭气与氧分子电离后的原子氧，羟基自由基,单线态氧和带正、负电荷的离子氧群混合，所述臭气经过所述净化反应腔时，臭气的分子链被断开，发生一系列氧化还原反应，使臭气中的有毒有害污染物变为无毒无害的物质；
该处理系统还具有离子流洗塔，包括塔底臭气导入平流腔、导入平流腔上方的组合填料洗涤区、附于填料洗涤区内的至少一层生物膜、位于填料洗涤区上方的散水喷淋装置、位于塔顶部的多孔固体填料辅助吸附区、位于导入平流腔下部的排水管，使所述净化反应腔输出的臭气在所述离子流洗塔中被分解，而未被分解的臭气被所述多孔固体填料所吸收； 
该处理系统还具有与所述离子流洗塔输出口相连接的离心风机及排气管道。
进一步地，所述离子氧发生器前设有空气过滤系统，用于电离前的空气过滤。
进一步地，所述离子氧发生器前设有均风装置，用于将电离前的空气均匀分配进入离子氧发生器。
进一步地，该处理系统还具有控制部件，包括电气控制柜、变频器及可编程器件，用于控制气体的分配、所述离子氧发生器、散水喷淋装置、离心风机的运行。
进一步地，该处理系统所述生物膜包括硫氧化菌生物膜、硝化细菌生物膜。
另一方面，本发明还提供一种硫酸盐法制浆生产线臭气处理方法，其基本技术方案包括以下步骤：
S1：空气经离子氧发生器在常温常压下高能脉冲放电，空气中的氧分子电离成原子氧、羟基自由基、单线态氧和带正、负电荷的离子氧群；
S2：将收集到的硫酸盐法制浆生产线排放的臭气与步骤S1氧分子电离后的原子氧，羟基自由基，单线态氧和带正、负电荷的离子氧群混合，使所述臭气的分子链被断开，经氧化还原反应，使臭气中的有毒有害污染物变为无毒无害的物质；
S3：经步骤S2处理后的臭气，在离子流洗塔中经至少一层生物膜被分解，而未被分解的臭气被多孔固体填料所吸收；
S4：经步骤S3处理后的臭气排入大气中。
进一步地，步骤S1电离前的空气经过过滤和均风装置，除去粉尘和均匀分配风量。
进一步地，所述生物膜分解包括含硫臭气在步骤S3中被硫氧化菌氧化分解成S、SO3 2-、SO4 2-。
进一步地，所述生物膜分解包括含氮臭气在步骤S3中被硝化细菌氧化分解成NH4+、NO2-、NO3-。 
进一步地，所述生物膜分解过程控制系统pH值在6～8。
在不冲突的情况下，以上改进方案可以单独或组合实施。
本发明带来的有益效果：由于臭气与氧分子电离后的原子氧，羟基自由基,单线态氧和带正、负电荷的离子氧群混合，经过净化反应腔时，臭气的分子链被断开，发生一系列氧化还原反应，使臭气中的有毒有害污染物变为无毒无害的物质；再经离子流洗塔中的生物膜被分解、吸附，因此具有除臭效果显著、造价低、能耗小、运行费用省、无二次污染的特点。
附图说明    
下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容作进一步详细说明：
图1为本发明实施例臭气处理系统结构示意图；
图2为本发明实施例臭气处理方法流程图。
具体实施方式
如图2所示，硫酸盐法制浆生产线臭气处理过程包括以下步骤：空气经过滤均分后进入离子氧发生器，经在常温常压下高能脉冲放电，进行空气电离，空气中的氧分子电离成原子氧、羟基自由基、单线态氧和带正、负电荷的离子氧群；将收集到的硫酸盐法制浆生产线排放的臭气与上步骤氧分子电离后的原子氧，羟基自由基，单线态氧和带正、负电荷的离子氧群混合，使所述臭气的分子链被断开，经氧化还原反应，使臭气中的有毒有害污染物变为无毒无害的物质；经混合氧化步骤处理后的臭气，在离子流洗塔中进行生物分解，经至少一层生物膜被分解，而未被分解的臭气被多孔固体填料吸附；经填料吸附后的臭气经引风机排入大气中。
在图1所示的硫酸盐法制浆生产线臭气处理系统中，具有离子氧发生器3，其内装有空气过滤系统2，离子氧发生器3利用高压静电装置，在常温常压下产生高能脉冲放电，将空气过滤系统2过滤后的空气中的氧分子电离成原子氧(O)，羟基自由基(·OH)，单线态氧(1O2)和带正、负电荷的离子氧等离子氧群；该处理系统还具有净化反应腔4，从硫酸盐法制浆生产线排放的臭气经收集系统1进入净化反应腔4内，臭气与氧分子电离后的原子氧、羟基自由基、单线态氧和带正、负电荷的离子氧群混合，离子氧群中的原子氧等具有极强的氧化能力，可以将臭气中的有机物质在常温常压下迅速氧化，氧化所需时间极短。在氧化时，臭气的分子链被断开，发生一系列氧化还原反应，使臭气中的有毒有害污染物变为无毒无害的物质；该处理系统还具有离子流洗塔5，包括塔底臭气导入平流腔6、导入平流腔6上方的组合填料洗涤区8、附于填料洗涤区8内的硫氧化菌生物膜和硝化细菌生物膜、位于填料洗涤区8上方的散水喷淋装置7、位于塔顶部的多孔固体填料辅助吸附区9、位于导入平流腔下部的排水管，所述净化反应腔4输出的臭气在所述离子流洗塔5中被分解，而未被分解的臭气被所述多孔固体填料所吸收；该处理系统还具有与所述离子流洗塔5输出口相连接的离心风机10及排气管道，离心风机10使系统处于负压状态，从而导入离子氧和臭气，经过净化后的气体通过通风管道进入到大气中；该处理系统还具有控制部件，其包括电气控制柜、变频器及可编程器件，用于控制气体的分配、所述离子氧发生器、散水喷淋装置、离心风机的运行。
硫酸盐法制浆生产线排放的恶臭性气体，首先在负压的作用下与离子氧发生器3产生的原子氧(O)、羟基自由基(·OH)、单线态氧(1O2)和带正、负电荷的离子氧等离子氧群进入到净化反应腔4内混合，发生氧化和分解反应，此时大量可分解和氧化的臭气组份被降解，对一些高分子的恶臭气体，再送往离子流洗塔5中处理，在离子流洗塔5中，臭气经导入平流腔6进入组合填料洗涤区8，在组合填料洗涤区8完成对臭气的吸收、除尘的处理。洗涤区8设计为连续循环喷洒水，洗涤区8有多层组合填料，内附有硫氧化菌和硝化细菌生物膜。含硫臭气在洗涤区8被氧化分解成S、SO3 2-、SO4 2-，硫氧化菌的作用是能将硫化氢、甲硫醇、甲基化硫等还原性硫化物氧化为硫酸盐化合物。当恶臭气体为H2S时，硫氧化菌将H2S氧化成硫酸根；当恶臭气体为有机硫如甲硫醇时，则首先需要异养型微生物将有机硫转化成H2S，然后H2S再由硫氧化菌氧化成硫酸根。含氮臭气则被硝化细菌氧化分解成NH4+、NO2-、NO3-。
当臭气为NH3时，氨先与水反应生成氨水，然后，在有氧条件下，经亚硝酸细菌和硝酸细菌的硝化作用转为硝酸，硝酸盐还原细菌将硝酸盐还原为氮气。整个系统PH维持在6～8范围内，如PH值下降说明正常菌群破坏，需加碱调整PH至中性。恶臭成分被氧化分解后，生成了H2SO4和HNO3，喷洒水将这些酸冲洗干净，同时将脱落的生物膜和微生物死体及时排出，以保持适于微生物生长的良好环境。
经测试，臭气经处理后主要成分去除率超过92%。臭气经处理后无感官臭味，并确保达到不影响周边大气环境，不产生明显异臭味的排放要求。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。对本领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术方案范围情况下，利用上述揭示的内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，均应属于权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种硫酸盐法制浆生产线臭气处理装置，其特征在于：
该处理装置具有离子氧发生器，在常温常压下产生高能脉冲放电，用于将空气中的氧分子电离成原子氧、羟基自由基、单线态氧和带正、负电荷的离子氧群；     
该处理装置还具有净化反应腔，所述净化反应腔设有离子氧群进口和臭气进口，净化反应腔通过离子氧群进口与离子氧发生器连接；通过臭气进口与臭气收集系统连接，净化反应腔的出口与后述离子流洗塔底臭气导入平流腔连接，净化反应腔用于将收集到的硫酸盐法制浆生产线排放的臭气与氧分子电离后的原子氧，羟基自由基,单线态氧和带正、负电荷的离子氧群混合，所述臭气经过所述净化反应腔时，臭气的分子链被断开，发生一系列氧化还原反应，使臭气中的有毒有害污染物变为无毒无害的物质； 
该处理装置还具有离子流洗塔，包括塔底臭气导入平流腔、导入平流腔上方的组合填料洗涤区、附于填料洗涤区内的至少一层生物膜、位于填料洗涤区上方的散水喷淋装置、位于塔顶部的多孔固体填料辅助吸附区、位于导入平流腔下部的排水管，使所述净化反应腔输出的臭气在所述离子流洗塔中被分解，而未被分解的臭气被所述多孔固体填料所吸收；
该处理装置还具有与所述离子流洗塔输出口相连接的离心风机及排气管道。
2.根据权利要求1所述的臭气处理装置，其特征在于：所述离子氧发生器前设有空气过滤系统，用于电离前的空气过滤。
3.根据权利要求1所述的臭气处理装置，其特征在于：所述臭气处理装置还具有控制部件，包括电气控制柜、变频器及可编程器件，用于控制气体的分配、所述离子氧发生器、散水喷淋装置、离心风机的运行。
4.根据权利要求1所述的臭气处理装置，其特征在于：所述生物膜包括硫氧化菌生物膜。
5.根据权利要求1所述的臭气处理装置，其特征在于：所述生物膜包括硝化细菌生物膜。
6.一种利用权利要求1所述臭气处理装置的臭气处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：空气经离子氧发生器在常温常压下高能脉冲放电，空气中的氧分子电离成原子氧、羟基自由基、单线态氧和带正、负电荷的离子氧群；
S2：将收集到的硫酸盐法制浆生产线排放的臭气与步骤S1氧分子电离后的原子氧，羟基自由基,单线态氧和带正、负电荷的离子氧群混合，使所述臭气的分子链被断开，经氧化还原反应，使臭气中的有毒有害污染物变为无毒无害的物质；
S3：经步骤S2处理后的臭气，在离子流洗塔中经至少一层生物膜被分解，而未被分解的臭气被多孔固体填料所吸收；
S4：经步骤S3处理后的臭气排入大气中。
7.根据权利要求6所述的臭气处理方法，其特征在于：步骤S1电离前的空气经过过滤和均风装置，除去粉尘和均匀分配风量。
8.根据权利要求6所述的臭气处理方法，其特征在于：所述生物膜分解包括含硫臭气在步骤S3中被硫氧化菌氧化分解成S、SO3 2-、SO4 2-。
9.根据权利要求6所述的臭气处理方法，其特征在于：所述生物膜分解包括含氮臭气在步骤S3中被硝化细菌氧化分解成NH4 +、NO2 -、NO3 -。
10.根据权利要求6、8或9任一权利要求所述的臭气处理方法，其特征在于：所述生物膜分解过程控制系统pH值在6～8。
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