CN105399241A - 一种无二次污染的脱硫海水水质恢复装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种无二次污染的脱硫海水水质恢复装置和方法，属于环境水处理领域。一种无二次污染的脱硫海水水质恢复装置，包括：调节池；封闭式曝气池；所述封闭式曝气池上方设有排气口；鼓风机，其设于所述封闭式曝气池的外部，且所述鼓风机的进风口连接有空气过滤器，所述鼓风机的出风口与曝气装置连接；排气口后设有SO2检测仪，SO2检测仪后设有阀门B和阀门C；所述脱硫海水水质恢复装置还包括：脱硫塔。本发明还涉及一种无二次污染的脱硫海水水质恢复方法。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。

Description

一种无二次污染的脱硫海水水质恢复装置和方法
技术领域
本发明涉及一种无二次污染的脱硫海水水质恢复装置和方法，属于环境水处理领域。
背景技术
燃煤发电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，这些锅炉运行时都会产生大量含有SO2的烟气，如果不进行处理将会引起大气污染。海水脱硫工艺在沿海地区烟气脱硫中广泛应用，该技术不需额外消耗淡水和吸收剂，无副产品和废弃物，工艺简单。
海水脱硫工艺是利用自然海水的弱碱性吸收烟气中SO2的一种烟气脱硫工艺，海水吸收的SO2最终生成硫酸盐，硫酸盐是一种无害物质，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-，然后通过对海水曝气，空气中的氧气将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)，需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。因此，脱硫海水pH恢复的关键因素包括两方面：一方面是将SO3 2-氧化成稳定的SO4 2-，另一方面是将海水中CO2驱离出海水，使海水pH得以恢复。
目前主要采用敞开式空气曝气法进行脱硫海水水质恢复处理，在曝气池中通过向脱硫海水中大量鼓入空气，海水中的SO3 2-被空气中的氧气氧化成稳定的SO4 2-，由于大量H+的生产，促进CO3 2-和HCO3 -转化为CO2气体，然后在空气的吹脱和夹带作用下CO2从海水中溢出。
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，随着环保要求越发严格，如何避免SO2溢出引起二次污染，开发无二次污染的海水水质恢复工艺具有重要环境和经济效益。
发明内容
为克服传统曝气工艺中存在的因SO2溢出引起二次污染的缺点，本发明的目的在于提供一种无二次污染的脱硫海水水质恢复装置和方法，本发明可以保证曝气池内在较低pH时进行氧化，有利于节约占地面积。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种无二次污染的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铺设有曝气装置；所述封闭式曝气池上方设有排气口，所述排气口连接排气管道A；
鼓风机，其设于所述封闭式曝气池的外部，且所述鼓风机的进风口连接有空气过滤器，所述鼓风机的出风口与所述曝气装置连接；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。
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与排气管道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：
脱硫塔，所述脱硫塔顶端设有脱硫塔海水入口、脱硫塔烟气出口，所述脱硫塔底端设有脱硫塔海水出口、脱硫塔烟气入口；所述脱硫塔海水出口与所述调节池连接；所述脱硫塔烟气入口与所述阀门C之间依次设有单向阀门和引风机；其中，所述阀门C连接所述引风机的进风口，所述引风机的出风口连接所述单向阀门，所述单向阀门同时连接所述脱硫塔烟气入口。引风机的设置，也可以有效避免封闭式曝气池内气压过大，从而避免封闭式曝气池局部漏气和脱硫海水中溶解过饱和气体。排气管道C上同时设有引风机和单向阀，保证混合气体顺利进入烟道，同时防止烟气逆向进入封闭式曝气池中。
进一步的，所述的无二次污染的脱硫海水水质恢复装置，还包括自动控制装置，其分别连接所述SO2检测仪、阀门B、阀门C和引风机，根据所述SO2检测仪的检测结果，控制所述阀门B和阀门C开闭，并根据所述SO2检测仪的检测结果和所述封闭式曝气池内气压控制所述引风机的开闭。
进一步的，所述单向阀门的进气口连接所述引风机的出风口，所述单向阀门的出气口连接所述脱硫塔烟气入口。
进一步的，所述脱硫塔内部设有喷淋装置。
进一步的，所述喷淋装置设于所述脱硫塔内部的中上方。
进一步的，所述喷淋装置包括2～5个喷淋层，且每个喷淋层上均设有若干个喷嘴。
进一步的，所述曝气装置铺设在所述封闭式曝气池的内部底端或内部顶端。
一种使用所述的无二次污染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，海水冷却水由脱硫塔海水入口进入脱硫塔内，将烟气中的SO2吸收，然后通过所述脱硫塔海水出口排出形成脱硫海水；
步骤2，将所述脱硫海水与海水冷却水引入所述调节池，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3，将所述混合脱硫海水引入所述封闭式曝气池，所述封闭式曝气池内铺设有曝气装置；
步骤4，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5，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浓度达到排放标准时，根据所述自动控制装置的控制，关闭阀门C，打开阀门B，所述混合气体通过排气管道B直接排入大气中；
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，关闭阀门B，打开阀门C、引风机和单向阀门，所述混合气体进入脱硫塔的烟道与烟气混合，然后通过脱硫塔烟气入口进入脱硫塔，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脱硫塔的烟气出口排出。
进一步的，步骤3中，所述调节池内的混合脱硫海水在重力作用下进入所述封闭式曝气池。
进一步的，步骤3中，在所述封闭式曝气池内，所述混合脱硫海水按照水平推流方式流经所述曝气装置。
本发明的有益效果为：
本发明采用封闭式曝气系统对脱硫海水进行氧化处理，同时在封闭式曝气池上设有排气口，通过排气口的SO2在线检测仪测定排出混合气体中SO2浓度，根据测定结果控制排出混合气体后续处理方式。如果排出混合气体中SO2满足排放标准，则直接排入大气中，如果排出混合气体中SO2不满足排放标准，则将排出混合气体排入脱硫塔进行二次吸收，确保SO2达标排放。同时无需单独设置吸收塔，节约设备和占地面积，操作简单。
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，可有效避免因SO2溢出引起的二次污染。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阀门、引风机的自动关闭，从而节约整个系统运行成本。
由于曝气池曝气量远小于燃煤锅炉的烟气量，因此将排出混合气体引入烟道与烟气混合进行二次吸收不会对现有脱硫系统产生明显不利影响，易于对现有系统进行改造。另外，引风机的设置，也可以有效避免封闭式曝气池内气压过大，从而避免封闭式曝气池局部漏气和脱硫海水中溶解过饱和气体。本发明不仅适用于电厂烟气脱硫，也适用于船舶和其他燃煤工业锅炉的脱硫海水水质恢复处理。
附图说明
图1为本发明所述无二次污染的脱硫海水水质恢复装置结构示意图；
其中，1-脱硫塔海水入口，2-脱硫塔，3-脱硫塔海水出口，4-调节池，5-封闭式曝气池，6-空气过滤器，7-鼓风机，8-曝气装置，9-排气口，10-SO2检测仪，11-阀门B，12-阀门C，13-引风机，14-单向阀门，15-脱硫塔烟气入口，16-脱硫塔烟气出口。
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。
一种无二次污染的脱硫海水水质恢复装置，其特征在于，包括：
调节池4；
封闭式曝气池5，其一端与所述调节池4连接，且所述封闭式曝气池2内部铺设有曝气装置8；所述曝气装置8铺设在所述封闭式曝气池5的内部底端或内部顶端。所述封闭式曝气池5上方设有排气口9，所述排气口9连接排气管道A；
鼓风机7，其设于所述封闭式曝气池5的外部，且所述鼓风机7的进风口连接有空气过滤器6，所述鼓风机7的出风口与所述曝气装置5连接；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。
SO2检测仪10，设于所述排气管道A上，用于检测SO2浓度；
其中，
排气管道B与排气管道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B11，所述排气管道C上设有阀门C12；
所述脱硫海水水质恢复装置还包括：
脱硫塔2，所述脱硫塔2顶端设有脱硫塔海水入口1、脱硫塔烟气出口16，所述脱硫塔2底端设有脱硫塔海水出口3、脱硫塔烟气入口15；所述脱硫塔海水出口3与所述调节池4连接；所述脱硫塔烟气入口15与所述阀门C12之间依次设有单向阀门14和引风机13；其中，所述阀门C12连接所述引风机13的进风口，所述引风机13的出风口连接所述单向阀门14，所述单向阀门14同时连接所述脱硫塔烟气入口15。具体的，所述单向阀门14的进气口连接所述引风机13的出风口，所述单向阀门14的出气口连接所述脱硫塔烟气入口15。引风机的设置，也可以有效避免封闭式曝气池内气压过大，从而避免封闭式曝气池局部漏气和脱硫海水中溶解过饱和气体。排气管道C上同时设有引风机和单向阀，保证混合气体顺利进入烟道，同时防止烟气逆向进入封闭式曝气池中。
所述脱硫海水水质恢复装置还包括自动控制装置，其分别连接所述SO2检测仪10、阀门B11、阀门C12和引风机13，根据所述SO2检测仪10的检测结果，控制所述阀门B11和阀门C12开闭，并根据所述SO2检测仪10的检测结果和所述封闭式曝气池5内气压控制所述引风机13的开闭。通过自控控制装置实现阀门、引风机的自动关闭，从而节约整个系统运行成本。
所述脱硫塔2内部设有喷淋装置，所述喷淋装置设于所述脱硫塔2内部的中上方。所述喷淋装置包括2～5个喷淋层，且每个喷淋层上均设有若干个喷嘴。
一种使用所述的无二次污染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，海水冷却水由脱硫塔海水入口进入脱硫塔内将烟气中的SO2吸收，然后通过所述脱硫塔海水出口排出形成脱硫海水；
步骤2，将所述脱硫海水与海水冷却水引入所述调节池，在脱硫塔内海水冷却水与烟气充分接触，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3，所述调节池内的混合脱硫海水在重力作用下进入所述封闭式曝气池。所述封闭式曝气池内铺设有曝气装置，在所述封闭式曝气池内，所述混合脱硫海水按照水平推流方式流经所述曝气装置。
步骤4，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5，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浓度达到排放标准时，根据所述自动控制装置的控制，关闭阀门C，打开阀门B，所述混合气体通过排气管道B直接排入大气中；
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，关闭阀门B，打开阀门C、引风机和单向阀门，所述混合气体进入脱硫塔的烟道与烟气混合，然后通过脱硫塔烟气入口进入脱硫塔，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脱硫塔烟气出口排出。
本发明采用封闭式曝气系统对脱硫海水进行氧化处理，同时在封闭式曝气池上设有排气口，通过排气口的SO2在线检测仪测定排出混合气体中SO2浓度，根据测定结果控制排出混合气体后续处理方式。如果排出混合气体中SO2满足排放标准，则直接排入大气中，如果排出混合气体中SO2不满足排放标准，则将排出混合气体排入脱硫塔进行二次吸收，确保SO2达标排放。同时无需单独设置吸收塔，节约设备和占地面积，操作简单。
本发明不仅适用于电厂烟气脱硫，也适用于船舶和其他燃煤工业锅炉的脱硫海水水质恢复处理。
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 (10)

1.一种无二次污染的脱硫海水水质恢复装置，其特征在于，包括：
调节池(4)；
封闭式曝气池(5)，其一端与所述调节池(4)连接，且所述封闭式曝气池(2)内部铺设有曝气装置(8)；所述封闭式曝气池(5)上方设有排气口(9)，所述排气口(9)连接排气管道A；
鼓风机(7)，其设于所述封闭式曝气池(5)的外部，且所述鼓风机(7)的进风口连接有空气过滤器(6)，所述鼓风机(7)的出风口与所述曝气装置(5)连接；
SO2检测仪(10)，设于所述排气管道A上，用于检测SO2浓度；
其中，
排气管道B与排气管道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(11)，所述排气管道C上设有阀门C(12)；
所述脱硫海水水质恢复装置还包括：
脱硫塔(2)，所述脱硫塔(2)顶端设有脱硫塔海水入口(1)、脱硫塔烟气出口(16)，所述脱硫塔(2)底端设有脱硫塔海水出口(3)、脱硫塔烟气入口(15)；所述脱硫塔海水出口(3)与所述调节池(4)连接；所述脱硫塔烟气入口(15)与所述阀门C(12)之间依次设有单向阀门(14)和引风机(13)；其中，所述阀门C(12)连接所述引风机(13)的进风口，所述引风机(13)的出风口连接所述单向阀门(14)，所述单向阀门(14)同时连接所述脱硫塔烟气入口(15)。
2.根据权利要求1所述的无二次污染的脱硫海水水质恢复装置，其特征在于，还包括自动控制装置，其分别连接所述SO2检测仪(10)、阀门B(11)、阀门C(12)和引风机(13)，根据所述SO2检测仪(10)的检测结果，控制所述阀门B(11)和阀门C(12)开闭，并根据所述SO2检测仪(10)的检测结果和所述封闭式曝气池(5)内气压控制所述引风机(13)的开闭。
3.根据权利要求1所述的无二次污染的脱硫海水水质恢复装置，其特征在于，所述单向阀门(14)的进气口连接所述引风机(13)的出风口，所述单向阀门(14)的出气口连接所述脱硫塔烟气入口(15)。
4.根据权利要求1所述的无二次污染的脱硫海水水质恢复装置，其特征在于，所述脱硫塔(2)内部设有喷淋装置。
5.根据权利要求4所述的无二次污染的脱硫海水水质恢复装置，其特征在于，所述喷淋装置设于所述脱硫塔(2)内部的中上方。
6.根据权利要求4所述的无二次污染的脱硫海水水质恢复装置，其特征在于，所述喷淋装置包括2～5个喷淋层，且每个喷淋层上均设有若干个喷嘴。
7.根据权利要求1所述的无二次污染的脱硫海水水质恢复装置，其特征在于，所述曝气装置(8)铺设在所述封闭式曝气池(5)的内部底端或内部顶端。
8.一种使用上述权利要求任一项所述的无二次污染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，海水冷却水由脱硫塔海水入口进入脱硫塔内将烟气中的SO2吸收，然后通过所述脱硫塔海水出口排出形成脱硫海水；
步骤2，将所述脱硫海水与海水冷却水引入所述调节池，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3，将所述混合脱硫海水引入所述封闭式曝气池，所述封闭式曝气池内铺设有曝气装置；
步骤4，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5，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浓度达到排放标准时，根据所述自动控制装置的控制，关闭阀门C，打开阀门B，所述混合气体通过排气管道B直接排入大气中；
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，关闭阀门B，打开阀门C、引风机和单向阀门，所述混合气体进入脱硫塔的烟道与烟气混合，然后通过脱硫塔烟气入口进入脱硫塔，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脱硫塔烟气出口排出。
9.根据权利要求8所述的脱硫海水水质恢复的方法，其特征在于，步骤3中，所述调节池内的混合脱硫海水在重力作用下进入所述封闭式曝气池。
10.根据权利要求8所述的脱硫海水水质恢复的方法，其特征在于，步骤3中，在所述封闭式曝气池内，所述混合脱硫海水按照水平推流方式流经所述曝气装置。
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