CN105709581A - 小型锅炉烟气生物净化装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种小型锅炉烟气生物净化装置,属于大气污染控制技术领域。该装置包括进气单元、洗涤单元、洗涤液生物净化单元和若干气液管道,该装置通过去除烟气中细小颗粒物质、调节烟气中氧气含量,使烟气中污染物最大限度地被洗涤塔内洗涤液洗涤,洗涤废液经冷却及厌氧反应器内的微生物净化后循环回洗涤塔作为洗涤液,厌氧反应器所产废气可与除尘后烟气混合,经洗涤塔洗涤净化后排放。利用该装置,不仅可实现上述设施排放氮氧和硫氧化物的脱除净化,同时可有效降低烟气中氧气及其温度对厌氧微生物的抑制作用,具有工艺设备简单,运行成本低,二次污染产生量少等特点,可应用于小型锅炉烟气的净化。
Description
技术领域
本发明涉及大气污染控制技术领域,特别是指一种小型锅炉烟气生物净化装置。
背景技术
当前,我国处于工业化增长阶段,SO2和NOx的排放量逐年增加。据调查,我国SO2和NOx排放主要来自化石燃料的燃烧。SO2和NOx是形成酸雨的罪魁祸首,对人类生存环境产生极大地危害。
烟气同时脱硫脱销技术是20世纪80年代为了降低现有烟气脱硫、脱氮技术过高的净化费用,在现有烟气脱硫和烟气脱氮技术上发展起来的新型技术。其中较为常见的是湿法FGD+SCR组合技术。鉴于SO2易溶于碱性溶液的特性,湿法烟气同时脱硫脱销技术对烟气中SO2普遍较高。因此,烟气脱氮技术成为该组合技术中的瓶颈。目前,在烟气脱氮技术的研究上,SCR和SNCR技术得到了一定规模的工业化应用,然而这两种技术存在着投资与运行费用高、催化剂易失效、操作温度范围窄、易排放二次污染等缺点,现阶段研究热点偏重于能耗及运行费用相对低廉、无二次污染物排放的生物脱硝技术。
专利201210559329.2公开了一种同时脱除NOx、SO2和PM2.5的装置。该装置包括控制系统、生物滴滤塔和微生物活性再生器。烟气通过生物滴滤塔设有生物膜的填料层被净化。生物滴滤塔喷淋液采用微生物活性再生器内液体。该装置克服了环境中氧对厌氧微生物的抑制问题,但未解决NOx处理效率低等问题。同样地,专利200810053158.X公布了一种微生物营养液及应用在工业废气中SO2和NOx的同步脱除的方法和装置。该发明采用含营养元素和乳酸钙组成的营养液作为生物滴滤塔喷淋液,可将工业废气的脱硫与脱氮一起解决,节省了投资成本。然而,上述方法的一个共同缺点是烟气中NOx的主要成分-NO气体均直接通入生物反应器中,由于NO气体不容于水,所以这些装置都存在脱氮效率低的缺点。为此,专利201110353719.X提出在烟气中加入O3,使烟气中NO被O3氧化成易溶于水的NO2后通入生物反应器,进行反硝化反应,生产N2后排放。该法虽然能提供氧气NOX的净化效率,然而高运行成本是实际应用过程中应考虑的因素。同样地,针对NO不易溶于水的特性,国内外学者提出利用亚铁络合物例如Fe2+(EDTA2-),来吸收NO。但是该法存在吸收剂容易被氧化的缺点,而氧化后的Fe3+(EDTA3-)无法络合NO。此外,亚铁络合物的再生方法以及如何维持厌氧微生物的最适生境是决定该法有效性的关键。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种小型锅炉烟气生物净化装置。
该装置包括进气单元、洗涤单元、洗涤液生物净化单元和气液管道;
其中,进气单元包括空气进气管、气体流量控制器、气泵、除尘装置、烟气探测仪和监控仪;空气进气管与烟气管道并联连接;空气进气管上沿气流方向依次装有气体流量控制器和气泵,烟气管道上沿烟气流动方向依次装有除尘装置、烟气探测仪和气体流量控制器,监控仪根据烟气探测仪所测氧气浓度控制气泵,通过气泵调节使洗涤塔进气管道中空气与烟气混合气中氧气含量在7%-15%;
洗涤单元包括一号洗涤塔和二号洗涤塔;每个洗涤塔包含喷淋装置、无机填料、放空管、水质监测仪、液体流量控制器、水泵和监控仪;喷淋装置位于洗涤塔上部,洗涤塔中上部装有无机填料,放空管和水质监测仪位于洗涤塔底部,且放空管和水质监测仪相对设置,液体流量控制器设置在洗涤塔下部外侧管道上;混合烟气由一号洗涤塔中下部进入,穿过一号洗涤塔中无机填料后由塔顶管线排入二号洗涤塔中下部,穿过二号洗涤塔中无机填料后由塔顶气体排放管排放;洗涤塔底部洗涤液中一部分经液体流量控制器和水泵输送至位于塔顶的喷淋装置进行喷淋;一号洗涤塔内另一部分洗涤液经液体流量控制器和水泵流入二号洗涤塔底部;二号洗涤塔内另一部分洗涤液经液体流量控制器和水泵流入温度控制器,经温度控制器调节后洗涤液温度为30-35℃;调节后洗涤液经液体流量控制器和水泵流入洗涤液生物净化单元;
洗涤液生物净化单元包含厌氧生物反应器和缓释碳填料,缓释碳填料填充在厌氧生物反应器中;厌氧生物反应器出水一部分经液体流量控制器和水泵和洗涤液回流管道输送至洗涤塔进行循环喷淋,其余的出水经液体流量控制器和水泵、废液排放管排放;厌氧生物反应器所产含硫氮臭气经臭气回流管道、气体流量控制器和气泵输送至洗涤塔进气管道与烟气混合进入一号洗涤塔。
烟气在每个洗涤塔中的空塔停留时间为30-60秒;每个洗涤塔中喷淋密度为0.5-5.00m3洗涤液/m3填料·h。
一号洗涤塔内洗涤液的pH值及半胱氨酸或乙二胺四乙酸根离子浓度由水质监测仪、监控仪、水质调节液进料管中溶液和水泵控制,且pH值控制在7.8-8,半胱氨酸或乙二胺四乙酸根离子浓度控制在5-30mmol/L;二号洗涤塔内洗涤液的pH值及半胱氨酸或乙二胺四乙酸根离子浓度由水质监测仪、监控仪、水质调节液进料管中溶液和水泵控制,且pH值控制在7.5-7.8,半胱氨酸或乙二胺四乙酸根离子浓度控制在5-30mmol/L。
缓释碳填料中聚乳酸和淀粉所占质量比为85%-95%,磷元素所占质量比为0.5%-2%,钾元素所占质量比为1%-2%,铁粉所占质量比为1.5%-7%,钙元素所占质量比为2%-4%。
一号洗涤塔和二号洗涤塔内无机填料为陶粒、瓷环、卵石或者粗碎石,一号洗涤塔和二号洗涤塔内洗涤液体积为无机填料体积的1/3-1/2。
经温度控制器调节后洗涤液在厌氧生物反应器内的水力停留时间为2-10天。
厌氧生物反应器内接种经活化的厌氧消化污泥,厌氧生物反应器内缓释碳填料每2-6个月更换一次。
洗涤液在整个净化装置系统内水力停留时间为15-25天。
本发明的上述技术方案的有益效果如下:
该装置能有效去除烟气中的NO,同时可有效克服烟气温度及高氧气含量对厌氧微生物活性抑制问题,可实现洗涤液循环利用,二次污染排放低,设备操作简单,运行费用低的目标,具有良好的社会效益、经济效益和环境效益。
(1)利用本发明装置可使烟气中一氧化氮部分氧化成易溶于水的二氧化氮,未氧化的一氧化氮亦可通过亚铁溶液吸收,因此洗涤塔出气中氮氧化物含量极低;
(2)本发明中厌氧生物反应器所产含硫氮臭气回流至洗涤塔进气口与烟气混合后可在洗涤塔内得到充分净化,可降低二次污染物排放;
(3)洗涤液中污染物可在厌氧生物反应器中降解并产生部分碱度,可适当减少调节洗涤液pH值所需药品;
(4)三价铁离子可在厌氧生物反应器中被还原为二价铁,因此可维持本烟气生物净化装置对烟气中一氧化氮的良好净化性能;
(5)利用本发明装置可装置,不仅可实现上诉设施排放氮氧和硫氧化物的脱除净化,同时可有效降低烟气中氧气及其温度对厌氧微生物的抑制作用,具有工艺设备简单,运行成本低,二次污染产生量少等特点。
附图说明
图1为本发明的小型锅炉烟气生物净化装置结构示意图。
其中:1-空气进气管;2-气体流量控制器;3-气泵;4-除尘装置;5-烟气探测仪;6-监控仪;7-一号洗涤塔;8-喷淋装置;9-无机填料;10-放空管;11-水质探测仪;12-液体流量控制器;13-水泵;14-水质调节液进料管;15-二号洗涤塔;16-气体排放管;17-温度控制器;18-厌氧生物反应器;19-缓释碳填料;20-臭气回流管道;21-废液排放管;22-洗涤液回流管道。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明提供一种小型锅炉烟气生物净化装置。
如图1所示,该装置包括进气单元、洗涤单元、洗涤液生物净化单元和气液管道;
其中,进气单元包括空气进气管1、气体流量控制器2、气泵3、除尘装置4、烟气探测仪5和监控仪6;空气进气管1与烟气管道并联连接;空气进气管1上沿气流方向依次装有气体流量控制器2和气泵3,烟气管道上沿烟气流动方向依次装有除尘装置4、烟气探测仪5和气体流量控制器2,监控仪6根据烟气探测仪5所测氧气浓度控制气泵3;
洗涤单元包括一号洗涤塔7和二号洗涤塔15;每个洗涤塔包含喷淋装置8、无机填料9、放空管10、水质监测仪11、液体流量控制器12、水泵13和监控仪6;喷淋装置8位于洗涤塔上部,洗涤塔中上部装有无机填料9,放空管10和水质监测仪11位于洗涤塔底部,且放空管10和水质监测仪11相对设置,液体流量控制器12设置在洗涤塔下部外侧管道上;混合烟气由一号洗涤塔7中下部进入,穿过一号洗涤塔7中无机填料9后由塔顶管线排入二号洗涤塔15中下部,穿过二号洗涤塔15中无机填料9后由塔顶气体排放管16排放;洗涤塔底部洗涤液中一部分经液体流量控制器12和水泵13输送至位于塔顶的喷淋装置8进行喷淋;一号洗涤塔7内另一部分洗涤液经液体流量控制器12和水泵13流入二号洗涤塔15底部;二号洗涤塔15内另一部分洗涤液经液体流量控制器12和水泵13流入温度控制器17,经温度控制器17调节后洗涤液温度为30-35℃;调节后洗涤液经液体流量控制器12和水泵13流入洗涤液生物净化单元;
洗涤液生物净化单元包含厌氧生物反应器18和缓释碳填料19,缓释碳填料19填充在厌氧生物反应器18中;厌氧生物反应器18出水一部分经液体流量控制器12和水泵13和洗涤液回流管道22输送至洗涤塔进行循环喷淋,其余的出水经液体流量控制器12和水泵13、废液排放管21排放;厌氧生物反应器18所产含硫氮臭气经臭气回流管道20、气体流量控制器2和气泵3输送至洗涤塔进气管道与烟气混合进入一号洗涤塔7。
一号洗涤塔7内洗涤液的pH值及半胱氨酸或乙二胺四乙酸根离子浓度由水质监测仪11、监控仪6、水质调节液进料管14中溶液和水泵13控制,二号洗涤塔15内洗涤液的pH值及半胱氨酸或乙二胺四乙酸根离子浓度由水质监测仪11、监控仪6、水质调节液进料管14中溶液和水泵13控制。
实施例1
使用上述烟气生物净化装置处理人工合成废气,废气性质如下:NOx820mg/m3、SO2450mg/m3、O24.5%、CO212%、进气温度为150oC,废气体积流量为2m3/h。废气在进入装置前预先与空气混合,使混合气中氧气含量在7%-10%之间;烟气在每座洗涤塔中的空塔停留时间为35秒;洗涤塔喷淋密度为3.5m3洗涤液/m3填料·h;一号洗涤塔7和二号洗涤塔15内洗涤液体积为无机填料9体积的1/2;一号洗涤塔7内洗涤液pH值及半胱氨酸根离子浓度分别控制在8和15mmol/L,二号洗涤塔15内洗涤液pH值及半胱氨酸根离子浓度分别控制在7.5和15mmol/L,一号洗涤塔7内洗涤液和二号洗涤塔15内洗涤液内初始Fe2+浓度均调节为5mmol/L;厌氧生物反应器18中缓释碳填料19中聚乳酸和淀粉所占质量比为85%,磷元素所占质量比为2%,钾元素所占质量比为2%,铁粉所占质量比为7%,钙元素所占质量比为4%;洗涤液在厌氧生物反应器18内的水力停留时间为3天。缓释碳填料19每2个月更换一次;厌氧生物反应器18所产含硫氮臭气全部输送至一号洗涤塔7进气口处。净化后废气性质如下:NOx45-65mg/m3、SO210-20mg/m3、O27-9%、CO24-9%、H2S0-3mg/m3。
实施例2
使用上述烟气生物净化装置处理某小型锅炉烟气,烟气性质如下:NOx1100-1500mg/m3、SO2400-600mg/m3、O24-6%、CO29-12%、进气温度为150-165oC,废气体积流量为5m3/h。烟气在每座洗涤塔中的空塔停留时间为45秒;洗涤塔喷淋密度为5m3洗涤液/m3填料·h;洗涤液在厌氧生物反应器18内的水力停留时间为5天。其他参数与实施例1相同。净化后废气性质如下:NOx30-50mg/m3、SO28-15mg/m3、O27-9%、CO24-8%、H2S0-2mg/m3。
实施例3
使用上述烟气生物净化装置处理某小型锅炉烟气,烟气性质与实施例2相同,废气体积流量为10m3/h。一号洗涤塔7内洗涤液pH值及半胱氨酸根离子浓度分别控制在8和25mmol/L,二号洗涤塔15内洗涤液pH值及半胱氨酸根离子浓度分别控制在7.5和25mmol/L,一号洗涤塔7内洗涤液和二号洗涤塔15内洗涤液内初始Fe2+浓度均调节为10mmol/L;洗涤液在厌氧生物反应器18内的水力停留时间为8天。其他参数与实施例2相同。净化后废气性质如下:NOx25-38mg/m3、SO28-13mg/m3、O27-9%、CO24-7%、H2S0-1mg/m3。
以上所述是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明所述原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种小型锅炉烟气生物净化装置,其特征在于:包括进气单元、洗涤单元、洗涤液生物净化单元和气液管道;
其中,进气单元包括空气进气管(1)、气体流量控制器(2)、气泵(3)、除尘装置(4)、烟气探测仪(5)和监控仪(6);空气进气管(1)与烟气管道并联连接;空气进气管(1)上沿气流方向依次装有气体流量控制器(2)和气泵(3),烟气管道上沿烟气流动方向依次装有除尘装置(4)、烟气探测仪(5)和气体流量控制器(2),监控仪(6)根据烟气探测仪(5)所测氧气浓度控制气泵(3);
洗涤单元包括一号洗涤塔(7)和二号洗涤塔(15);每个洗涤塔包含喷淋装置(8)、无机填料(9)、放空管(10)、水质监测仪(11)、液体流量控制器(12)、水泵(13)和监控仪(6);喷淋装置(8)位于洗涤塔上部,洗涤塔中上部装有无机填料(9),放空管(10)和水质监测仪(11)位于洗涤塔底部,且放空管(10)和水质监测仪(11)相对设置,液体流量控制器(12)设置在洗涤塔下部外侧管道上;混合烟气由一号洗涤塔(7)中下部进入,穿过一号洗涤塔(7)中无机填料(9)后由塔顶管线排入二号洗涤塔(15)中下部,穿过二号洗涤塔(15)中无机填料(9)后由塔顶气体排放管(16)排放;洗涤塔底部洗涤液中一部分经液体流量控制器(12)和水泵(13)输送至位于塔顶的喷淋装置(8)进行喷淋;一号洗涤塔(7)内另一部分洗涤液经液体流量控制器(12)和水泵(13)流入二号洗涤塔(15)底部;二号洗涤塔(15)内另一部分洗涤液经液体流量控制器(12)和水泵(13)流入温度控制器(17),经温度控制器(17)调节后洗涤液温度为30-35℃;调节后洗涤液经液体流量控制器(12)和水泵(13)流入洗涤液生物净化单元;
洗涤液生物净化单元包含厌氧生物反应器(18)和缓释碳填料(19),缓释碳填料(19)填充在厌氧生物反应器(18)中;厌氧生物反应器(18)出水一部分经液体流量控制器(12)和水泵(13)和洗涤液回流管道(22)输送至洗涤塔进行循环喷淋,其余的出水经液体流量控制器(12)和水泵(13)、废液排放管(21)排放;厌氧生物反应器(18)所产含硫氮臭气经臭气回流管道(20)、气体流量控制器(2)和气泵(3)输送至洗涤塔进气管道与烟气混合进入一号洗涤塔(7)。
2.根据权利要求1所述的小型锅炉烟气生物净化装置,其特征在于:所述气泵(3)调节使洗涤塔进气管道中空气与烟气混合气中氧气含量在7%-15%。
3.根据权利要求1所述的小型锅炉烟气生物净化装置,其特征在于:所述烟气在每个洗涤塔中的空塔停留时间为30-60秒;每个洗涤塔中喷淋密度为0.5-5.00m3洗涤液/m3填料·h。
4.根据权利要求1所述的小型锅炉烟气生物净化装置,其特征在于:所述一号洗涤塔(7)内洗涤液的pH值及半胱氨酸或乙二胺四乙酸根离子浓度由水质监测仪(11)、监控仪(6)、水质调节液进料管(14)中溶液和水泵(13)控制,且pH值控制在7.8-8,半胱氨酸或乙二胺四乙酸根离子浓度控制在5-30mmol/L;二号洗涤塔(15)内洗涤液的pH值及半胱氨酸或乙二胺四乙酸根离子浓度由水质监测仪(11)、监控仪(6)、水质调节液进料管(14)中溶液和水泵(13)控制,且pH值控制在7.5-7.8,半胱氨酸或乙二胺四乙酸根离子浓度控制在5-30mmol/L。
5.根据权利要求1所述的小型锅炉烟气生物净化装置,其特征在于:所述缓释碳填料(19)中聚乳酸和淀粉所占质量比为85%-95%,磷元素所占质量比为0.5%-2%,钾元素所占质量比为1%-2%,铁粉所占质量比为1.5%-7%,钙元素所占质量比为2%-4%。
6.根据权利要求1所述的小型锅炉烟气生物净化装置,其特征在于:所述一号洗涤塔(7)和二号洗涤塔(15)内无机填料(9)为陶粒、瓷环、卵石或者粗碎石,一号洗涤塔(7)和二号洗涤塔(15)内洗涤液体积为无机填料(9)体积的1/3-1/2。
7.根据权利要求1所述的小型锅炉烟气生物净化装置,其特征在于:所述经温度控制器(17)调节后洗涤液在厌氧生物反应器(18)内的水力停留时间为2-10天。
8.根据权利要求1所述的小型锅炉烟气生物净化装置,其特征在于:所述厌氧生物反应器(18)内接种经活化的厌氧消化污泥,厌氧生物反应器(18)内缓释碳填料(19)每2-6个月更换一次。
9.根据权利要求1所述的小型锅炉烟气生物净化装置,其特征在于:所述洗涤液在整个净化装置系统内水力停留时间为15-25天。
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2016
- 2016-04-26 CN CN201610266565.3A patent/CN105709581B/zh active Active
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