CN105366795B - 一种脱硫海水水质恢复装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种脱硫海水水质恢复装置和方法，属于烟气海水脱硫系统中环境水处理领域。一种脱硫海水水质恢复装置，包括：调节池；封闭式曝气池，且所述封闭式曝气池内部设有曝气装置；所述封闭式曝气池上方设有排气口A；鼓风机；SO2检测仪，设于排气口A后；排气口A后还设有阀门B和阀门C：阀门C后还设有吸收塔和碱液循环泵、自动控制装置。本发明还涉及一种脱硫海水水质恢复方法。本发明所述装置和方法可以监控封闭式曝气池排出的混合气体中SO2浓度，同时可以通过自动控制装置实现对排出气体的SO2脱除处理，确保排出气体中SO2能够达标排放，可有效避免二次污染。

Description

一种脱硫海水水质恢复装置和方法
技术领域
本发明涉及一种脱硫海水水质恢复装置和方法，属于烟气海水脱硫系统中环境水处理领域。
背景技术
燃煤发电作为一种技术成熟、运行可靠的能量来源，在我国能源结构中长期占居主导地位。除了燃煤电厂以外，还存在大量工业燃煤锅炉和船舶动力燃煤锅炉等，燃煤锅炉运行时，会产生大量含有SO2的烟气，为了防止烟气中SO2污染环境，必须采取相应处理措施。其中，海水脱硫工艺不需额外消耗淡水和吸收剂，无副产品和废弃物，工艺简单，维护方便，节省投资和运行费用，具有诸多优势，因此在燃煤电厂和船舶锅炉燃气处理中应用较多。
海水脱硫工艺是利用自然海水的弱碱性(pH为7.4～8.8)吸收烟气中SO2的一种湿法烟气脱硫工艺，海水吸收的SO2最终生成硫酸盐，硫酸盐是是海水中主要成分之一，因此，SO2的吸收对海水产生的影响很小。该工艺主要包括两步化学反应：SO2被海水吸收转化成SO3 2-，然后经曝气将SO3 2-氧化成稳定的SO4 2-，吸收SO2后产生的酸性氢离子被CO3 2-和HCO3 -中和并生产CO2气体，为了使出水pH达到相关排放标准(pH≥6.8)，一般通过对脱硫海水进行空气曝气的方式，一方面通过空气中的氧气将SO3 2-氧化成稳定的SO4 2-，另一方面，在空气的吹脱作用下使海水中的CO2溢出，最终促进海水pH的恢复。
由于在低pH时，氧气对SO3 2-氧化速率很低，因此一般在进入曝气池前向脱硫海水中掺混一定比例海水(来自冷却水)，以提高曝气池内海水初始pH，这就造成空气需求量巨大、能耗高和占地面积大的缺点。为了节约成本，一般控制曝气池内初始pH为3～5，由于曝气池内初始pH较低，此时大量曝气很容易造成脱硫海水中的SO2溢出，引起二次污染。
因此，为了避免因曝气池内SO2溢出引起的二次污染，必须开发出更加经济和环保的新型处理工艺。
发明内容
为解决传统曝气工艺存在的SO2溢出问题，本发明的目的在于提供一种防止SO2引起二次污染的脱硫海水水质恢复装置和方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种脱硫海水水质恢复装置，包括：
调节池；
封闭式曝气池，其一端与所述调节池连接，且所述封闭式曝气池内部设有曝气装置；所述封闭式曝气池末端上方设有排气口A，所述排气口A(6)连接排气管道A；
鼓风机，其设于所述封闭式曝气池的外部，且所述鼓风机一端与所述曝气装置连接，另一端连接有空气过滤器；
SO2检测仪，设于所述排气管道A上，用于检测SO2浓度；
其中，
排气管道B和排气管道C分别与所述排气管道A连接，且所述排气管道B上设有阀门B，所述排气管道C上设有阀门C；
所述脱硫海水水质恢复装置还包括：
吸收塔，其底端在所述阀门C后连接所述排气管道C；所述吸收塔内部从下到上依次设有布气器、支撑层、填料和布水喷嘴，所述吸收塔顶部设有排气口B；
碱液循环泵，其设于所述吸收塔的外侧底部，所述碱液循环泵的一端连接所述吸收塔的外侧底部，另一端连接所述布水喷嘴；
自动控制装置，其分别连接所述SO2检测仪、阀门B、阀门C和碱液循环泵，并根据所述SO2检测仪的检测结果，控制所述阀门B、阀门C和碱液循环泵的开闭。
进一步的，所述曝气装置设于所述封闭式曝气池内部底端。
进一步的，所述曝气装置设于所述封闭式曝气池内部顶端。
进一步的，所述填料为多孔填料。
一种使用上述权利要求任一项所述的脱硫海水水质恢复装置使得脱硫海水水质恢复的方法，包括以下步骤：
步骤1，将脱硫海水与冷却水海水引入调节池，并混合均匀得到混合脱硫海水，调节所述混合脱硫海水的pH为3～5；
步骤2，将所述混合脱硫海水引入封闭式曝气池，所述封闭式曝气池内设有曝气装置；
步骤3，空气经过空气过滤器过滤后进入鼓风机，在所述鼓风机的作用下，通过所述曝气装置将空气均匀鼓入所述混合脱硫海水中；
步骤4，在所述混合脱硫海水中氧的氧化作用下，所述混合脱硫海水中的SO2转换成SO4 2-，并产生酸性氢离子；所述酸性氢离子被CO3 2-和HCO3 -中和并生产CO2气体；CO2气体、空气和未转换完的SO2从所述混合脱硫海水中溢出形成混合气体，所述混合脱硫海水pH恢复到6.8以上，达到排放标准；
同时，所述封闭式曝气池产生的混合气体通过排气口A进入所述排气管道A，通过所述SO2检测仪的检测分析：
当所述混合气体中的SO2浓度超出排放标准时，根据所述自动控制装置的控制，打开阀门C，关闭阀门B，所述混合气体进入所述吸收塔，通过布气器，所述混合气体均匀进入填料中；同时打开所述碱液循环泵，在所述碱液循环泵的作用下，通过所述布水喷嘴，将碱液吸收液均匀喷洒在所述填料中，使得所述混合气体中的SO2被吸收，最后所述混合气体由所述吸收塔的排气口B排出；
当所述混合气体中的SO2浓度达到排放标准时，根据所述自动控制装置的控制，打开阀门B，关闭阀门C和碱液循环泵，所述混合气体通过排气管道B直接排入大气中。
进一步的，所述碱液吸收液为氢氧化钠溶液、石灰乳或碳酸钠溶液，优选的，所述碱液吸收液为质量浓度为1％～20％的氢氧化钠溶液。
进一步的，当所述碱液吸收液的pH达到7～8时，更换新的碱液吸收液。
本发明所述方法与传统敞开式空气曝气工艺相比具有以下优点：
本发明所述装置中，鼓风机进气口与空气过滤器相连，可以避免空气中杂质堵塞曝气装置的曝气头。本发明所述方法可以监控封闭式曝气池排出的混合气体中SO2浓度，同时可以通过自动控制装置实现对排出气体的SO2脱除处理，确保排出气体中SO2能够达标排放，可有效避免二次污染。此外，在排出气体中SO2可以达标排放时，由于可以通过自控控制装置实现吸收塔的自动关闭，从而节约整个系统运行成本。
附图说明
图1为本发明所述脱硫海水水质恢复装置的结构示意图；
其中，1-调节池，2-封闭式曝气池，3-空气过滤器，4-鼓风机，5-曝气装置，6-排气口A，7-SO2检测仪，8-阀门B，9-阀门C，10-吸收塔，11-布气器，12-支撑层，13-填料，14-排气口B，15-碱液循环泵，16-布水喷嘴，17-排气管道A，18-排气管道B，19-排气管道C。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一种脱硫海水水质恢复装置，其特征在于，包括：
调节池1；
封闭式曝气池2，所述曝气装置5可设于所述封闭式曝气池2内部底端，也可设于所述封闭式曝气池2内部顶端。所述封闭式曝气池2一端与所述调节池1连接，且所述封闭式曝气池2内部设有曝气装置5；所述封闭式曝气池2末端上方设有排气口A6，所述排气口A6连接排气管道A17；
鼓风机4，其设于所述封闭式曝气池2的外部，且其一端与所述曝气装置5连接，另一端连接有空气过滤器3；
SO2检测仪7，设于所述排气管道A17上，用于检测SO2浓度；
其中，
排气管道B18和排气管道C19分别与所述排气管道A17连接，且所述排气管道B18上设有阀门B8，所述排气管道C19上设有阀门C9；
所述脱硫海水水质恢复装置还包括：
吸收塔10，其底端在所述阀门C9后连接所述排气管道C19；所述吸收塔10内部从下到上依次设有布气器11、支撑层12、填料13和布水喷嘴16，所述吸收塔10顶部设有排气口B14；所述填料为多孔填料。
碱液循环泵15，其设于所述吸收塔10的外侧底部，所述碱液循环泵15的一端连接所述吸收塔10的外侧底部，另一端连接所述布水喷嘴16；
自动控制装置，其分别连接所述SO2检测仪7、阀门B8、阀门C9和碱液循环泵15，并根据所述SO2检测仪7的检测结果，控制所述阀门B8、阀门C9和碱液循环泵15的开闭。
一种使用上述权利要求任一项所述的脱硫海水水质恢复装置使得脱硫海水水质恢复的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，将脱硫海水与冷却水海水引入调节池，并混合均匀得到混合脱硫海水，调节所述混合脱硫海水的pH为3～5；
步骤2，将所述混合脱硫海水引入封闭式曝气池，所述封闭式曝气池内设有曝气装置；
步骤3，空气经过空气过滤器过滤后进入鼓风机，在所述鼓风机的作用下，通过所述曝气装置将空气均匀鼓入所述混合脱硫海水中；
步骤4，在所述混合脱硫海水中氧的氧化作用下，所述混合脱硫海水中的SO2转换成SO4 2-，并产生酸性氢离子；所述酸性氢离子被CO3 2-和HCO3 -中和并生产CO2气体；CO2气体、空气和未转换完的SO2从所述混合脱硫海水中溢出形成混合气体，所述混合脱硫海水pH恢复到6.8以上，达到排放标准；
同时，所述封闭式曝气池产生的混合气体通过排气口A进入所述排气管道A，通过所述SO2检测仪的检测分析：
当所述混合气体中的SO2浓度超出排放标准时，根据所述自动控制装置的控制，打开阀门C，关闭阀门B，所述混合气体进入所述吸收塔，通过布气器，所述混合气体均匀进入填料中；同时打开所述碱液循环泵，在所述碱液循环泵的作用下，通过所述布水喷嘴，将碱液吸收液均匀喷洒在所述填料中，由于填料的存在，大大增加了混合气体与填料表面吸收液的接触面积和接触时间，使得所述混合气体中的SO2被吸收，最后所述混合气体由所述吸收塔的排气口B排出；
当所述混合气体中的SO2浓度达到排放标准时，根据所述自动控制装置的控制，打开阀门B，关闭阀门C和碱液循环泵，所述混合气体通过排气管道B直接排入大气中。
其中，所述碱液吸收液可为氢氧化钠溶液、石灰乳或碳酸钠溶液，优选为质量浓度为1％～20％的氢氧化钠溶液。当所述碱液吸收液的pH达到7～8时，更换新的碱液吸收液，以确保吸收效率。
本发明将传统敞开式曝气池设计成封闭式曝气池，同时增设SO2吸收塔，在曝气池批排气口装设SO2在线监测设备，通过SO2在线监测数据反馈给自动控制系统，如果曝气池中逸出气体SO2超标，则通过阀门变换，将曝气池逸出气体排至备用的SO2吸收塔，在吸收塔内逸出气体中SO2被碱液吸收液吸收，从而避免溢出气体中的SO2污染空气。如果逸出气体中SO2达标，则直接排入大气。本发明中采用封闭式曝气池和辅助吸收塔相结合，可有效防止SO2逃逸，避免引起二次污染。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种脱硫海水水质恢复装置，其特征在于，包括：
调节池(1)；
封闭式曝气池(2)，其一端与所述调节池(1)连接，且所述封闭式曝气池(2)内部设有曝气装置(5)，所述曝气装置(5)设于所述封闭式曝气池(2)内部的顶端或底端；所述封闭式曝气池(2)上方设有排气口A(6)，所述排气口A(6)连接排气管道A(17)；
鼓风机(4)，其设于所述封闭式曝气池(2)的外部，且所述鼓风机(4)一端与所述曝气装置(5)连接，另一端连接有空气过滤器(3)；
SO2检测仪(7)，设于所述排气管道A(17)上，用于检测SO2浓度；
其中，
排气管道B(18)和排气管道C(19)分别与所述排气管道A(17)连接，且所述排气管道B(18)上设有阀门B(8)，所述排气管道C(19)上设有阀门C(9)；
所述脱硫海水水质恢复装置还包括：
吸收塔(10)，其底端在所述阀门C(9)后连接所述排气管道C(19)；所述吸收塔(10)内部从下到上依次设有布气器(11)、支撑层(12)、填料(13)和布水喷嘴(16)，所述填料(13)为多孔填料，所述吸收塔(10)顶部设有排气口B(14)；
碱液循环泵(15)，其设于所述吸收塔(10)的外侧底部，所述碱液循环泵(15)的一端连接所述吸收塔(10)的外侧底部，另一端连接所述布水喷嘴(16)；
自动控制装置，其分别连接所述SO2检测仪(7)、阀门B(8)、阀门C(9)和碱液循环泵(15)，并根据所述SO2检测仪(7)的检测结果，控制所述阀门B(8)、阀门C(9)和碱液循环泵(15)的开闭。
2.一种使用权利要求1 所述的脱硫海水水质恢复装置使得脱硫海水水质恢复的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，将脱硫海水与冷却水海水引入调节池，并混合均匀得到混合脱硫海水，调节所述混合脱硫海水的pH为3～5；
步骤2，将所述混合脱硫海水引入封闭式曝气池，所述封闭式曝气池内设有曝气装置；
步骤3，空气经过空气过滤器过滤后进入鼓风机，在所述鼓风机的作用下，通过所述曝气装置将空气均匀鼓入所述混合脱硫海水中；
步骤4，在所述混合脱硫海水中氧的氧化作用下，所述混合脱硫海水中的SO2转换成SO4 2-，并产生酸性氢离子；所述酸性氢离子被CO3 2-和HCO3 -中和并生产CO2气体；CO2气体、空气和未转换完的SO2从所述混合脱硫海水中溢出形成混合气体，所述混合脱硫海水pH恢复到6.8以上，达到排放标准；
同时，所述封闭式曝气池产生的混合气体通过排气口A进入所述排气管道A，通过所述SO2检测仪的检测分析：
当所述混合气体中的SO2浓度超出排放标准时，根据所述自动控制装置的控制，打开阀门C，关闭阀门B，所述混合气体进入所述吸收塔，通过布气器，所述混合气体均匀进入填料中；同时打开所述碱液循环泵，在所述碱液循环泵的作用下，通过所述布水喷嘴，将碱液吸收液均匀喷洒在所述填料中，使得所述混合气体中的SO2被吸收，最后所述混合气体由所述吸收塔的排气口B排出；
当所述混合气体中的SO2浓度达到排放标准时，根据所述自动控制装置的控制，打开阀门B，关闭阀门C和碱液循环泵，所述混合气体通过排气管道B直接排入大气中。
3.根据权利要求2所述的脱硫海水水质恢复的方法，其特征在于，所述碱液吸收液为氢氧化钠溶液、石灰乳或碳酸钠溶液。
4.根据权利要求3所述的脱硫海水水质恢复的方法，其特征在于，所述碱液吸收液为质量浓度为1％～20％的氢氧化钠溶液。
5.根据权利要求2所述的脱硫海水水质恢复的方法，其特征在于，当所述碱液吸收液的pH达到7～8时，更换新的碱液吸收液。
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