CN106076042B - 河湖泊涌底泥碳化制陶尾气多级净化处理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种河湖泊涌底泥碳化制陶尾气多级净化处理系统，所述尾气来源于采用河湖泊涌底泥作为原料、采用生物质燃料制备陶粒时产生的尾气，所述尾气多级净化处理系统包括与尾气输出管道相通的多管式脉冲布袋加旋风除尘系统，与所述多管式脉冲布袋加旋风除尘系统相连、用于急速冷却尾气的急却冷凝系统，与所述急却冷凝系统相连的光触媒催化系统，与所述光触媒催化系统相连的生物喷淋系统，与所述生物喷淋系统相连的活性炭吸附过滤系统，以及与所述活性炭吸附过滤系统相连、用于排出干净尾气的负压风机和分布式排气装置。

Description

河湖泊涌底泥碳化制陶尾气多级净化处理系统
技术领域
本发明属于尾气治理技术领域，尤其涉及一种河湖泊涌底泥碳化制陶尾气多级净化处理系统。
背景技术
河湖泊涌污染底泥是城市污水处理过程中产生的一种固体废物，富含病原体、微生物等，环境危害性大，处理不当很容易引起二次污染。我国河湖泊涌污染底泥量大，处理处置方式主要采用填埋、土地利用及少量焚烧等方式。这些处理方法，一方面不能从根本上降低有害物质的含量，容易造成二次生态环境污染，另一方面，河湖泊涌污染底泥没有得到有效的利用。
陶粒具有质轻、强度高等优点，是一种应用领域广泛的材料。传统方法制备陶粒时，需要消耗大量的粘土。由于我国粘土资源越来越紧张，因此寻找能够粘土的可替代资源显得尤为重要。河湖泊涌污染底泥烧结制取陶粒，提供了一个新的泥底资源化的方向。目前，有企业尝试以生物污泥或河湖泊涌污染底泥作为主要原材料制备陶粒，制备可用作建筑填充料的底泥陶粒。
为了获得性能较好的陶粒，需要在陶粒烧制过程中对预热、烧结温度进行严格控制，特别是制备质轻、多孔、可用作轻质建材如墙体砌块材料或墙体保温材料的陶粒时，为了保证其孔隙，对预热、烧结的要求更为严苛。由于陶粒原料(底泥)的特殊性，烧纸过程可能会产生大量的毒害气体，若直接排放，将会破坏环境，影响人类健康。此外，制陶过程需要大量的能源供热，根据充分利用能源，减少浪费，实现资源的可持续发展，在陶粒烧制的能源利用上，人们作出了各种方案的节能措施，如采用谷糠作为生物燃料。而为了满足高热量的需求，单位时间的谷糠投料量会非常大，因此导致一部分的谷糠不能充分燃烧，同时烧尽的灰烬由于质轻也会随着尾气一起外排，粉尘量大。若不做处理，其会降低空气质量，威胁人类健康。因此，针对采用河湖泊涌底泥作为原料、采用谷糠作为生物燃料制备陶粒时产生的尾气，提供一种高效的尾气净化装置及其净化方法显得非常重要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种河湖泊涌底泥碳化制陶尾气多级净化处理系统，旨在解决现有的采用谷糠燃料制备底泥陶粒时，产生的尾气毒害物质多、粉尘量大，若不处理会破坏环境、影响人类健康的问题。
本发明是这样实现的，一种河湖泊涌底泥碳化制陶尾气多级净化处理系统，所述尾气来源于采用河湖泊涌底泥作为原料、采用生物质燃料制备陶粒时产生的尾气，所述尾气多级净化处理系统包括与尾气输出管道相通的多管式脉冲布袋加旋风除尘系统，与所述多管式脉冲布袋加旋风除尘系统相连、用于急速冷却尾气的急却冷凝系统，与所述急却冷凝系统相连的光触媒催化系统，与所述光触媒催化系统相连的生物喷淋系统，与所述生物喷淋系统相连的活性炭吸附过滤系统，以及与所述活性炭吸附过滤系统相连、用于排出干净尾气的负压风机和分布式排气装置。
本发明提供的河湖泊涌底泥碳化制陶尾气多级净化处理系统，采用多管式脉冲布袋加旋风除尘系统和活性炭吸附过滤系统协同去除尾气中的粉尘和毒害气体，采用急却冷凝系统对产生的尾气在第一时间进行急速冷却，破坏高温条件下毒害气体的生成条件，抑制毒害气体的产生，进一步的，通过光触媒催化系统和生物喷淋系统，将毒害气体和臭气进行分解吸收，最大程度提高外排尾气的质量，使得净化后的尾气满足排放标准，可直接排放。
附图说明
图1是本发明实施例提供的河湖泊涌底泥碳化制陶尾气多级净化处理系统示意图。
具体实施方式
为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
结合图1，本发明实施例提供了一种河湖泊涌底泥碳化制陶尾气多级净化处理系统，所述尾气来源于采用河湖泊涌底泥作为原料、采用生物质燃料碳化制备陶粒时产生的尾气，所述尾气多级净化处理系统包括与尾气输出管道1相通的多管式脉冲布袋加旋风除尘系统2，与所述多管式脉冲布袋加旋风除尘系统2相连的急却冷凝系统3，与所述急却冷凝系统3相连的光触媒催化系统4，与所述光触媒催化系统4相连的生物喷淋系统5，与所述生物喷淋系统5相连的活性炭吸附过滤系统6，以及与所述活性炭吸附过滤系统6相连、用于排出干净尾气的负压风机7和分布式排气装置8。
由于原料和燃料的特殊性，烧结残余的粉尘、未燃尽的生物质燃料包括但不限于谷糠颗粒和灰烬随废弃一起进入所述尾气输出管道1，使得所述尾气输出管道1的粉尘量非常高，粉尘浓度可达45mg/m3以上，采用常规的尾气除尘装置不能实现高效除尘效果。本发明实施例中，采用所述多管式脉冲布袋加旋风除尘系统2对经由所述尾气输出管道1进入的气体进行快速除尘。具体的，所述多管式脉冲布袋加旋风除尘系统2包括与所述尾气输出管道1依次连接的陶瓷芯多管除尘器、集冷装置和脉冲布袋除尘装置。
其中，所述陶瓷芯多管除尘器由陶瓷填充的多管道组成，经由所述陶瓷芯多管除尘器导电粒子除尘处理后，粉尘去除率可高达95％以上。所述脉冲布袋除尘装置导电粒子由多个层叠的倒扣布袋组成，所述倒扣布袋下端封住、上端设置通孔。所述倒扣布袋的数量可以根据所述尾气单位面积流量进行设置。进一步优选的，所述倒扣布袋中，所述通孔的孔径为8-12mm，相邻的所述通孔相隔4-5mm。该优选的倒扣布袋，一方面，通过合适的通孔的孔径有效降低阻力，加快除尘效率；另一方面，通过合适的通孔间距，防止布袋在承受高风速时产生破裂。
由于碳化制备底泥陶粒时温度很高，因此，经所述尾气输出管道1出来的尾气温度高达1200℃以上，经所述陶瓷芯多管除尘器处理后的温度高达300-400℃，若不做处理，长期使用会影响后续脉冲布袋除尘装置的使用寿命；且高温条件、加上底泥烧结过程中产生的废气，给其他毒害气体如二噁英的产生提供了有利条件。有鉴于此，为了有效降低挥发性有机废气的含量、并控制毒害气体的进一步产生，本发明实施例在进行大量除尘后，采用集冷装置进行快速降温处理，将温度快速将至80-90℃。
所述陶瓷芯多管除尘器导电粒子、集冷装置和所述脉冲布袋除尘装置导电粒子通过负压管道连接，且经所述陶瓷芯多管除尘器导电粒子除尘后的气体、经输送管道从所述脉冲布袋除尘装置的上端进入所述脉冲布袋除尘装置导电粒子，并通过通孔进入所述倒扣布袋对粉尘进行滤出。本发明实施例经所述多管式脉冲布袋加旋风除尘系统2处理后，粉尘去除率可高达99.6％以，经该步骤排放气体中的粉尘浓度可低至0.4mg/m3。
为了进一步降低温度、控制毒害气体产生，本发明实施例在快速滤除颗粒粉尘后，采用急却冷凝系统3对从所述多管式脉冲布袋加旋风除尘系统2出来的尾气进行快速降温处理。通过急却冷凝系统3，高温废气在行走的过程中被快速降温，当温度将至挥发性有机废气的凝结点时，部分气态废气特别是挥发性有机废气转化为液态，进而通过气液分离从尾气中分离出来。同时，温度的降低，破坏了其他废气成分之间发生反应的高温条件，从而阻止了其他有害气体的产生。
优选的，本发明实施例所述急却冷凝系统3采用在8-10s内将尾气温度由降至40-50℃的急却冷凝设备。由此可以高效降低尾气中的有机废气特别是挥发性有机废气，并抑制高温条件下其他毒害气体的产生。
本发明实施例特定尾气中含有大量的恶臭气体，如：氮、三甲胺、硫化氢、甲硫氢、甲硫醇、二甲二硫、二硫化碳和苯乙烯，硫化物、VOC类、苯、甲苯、二甲苯等。如不对这些废气进行有效处理，则会对环境和人类健康造成威胁。因此，本发明实施例采用所述光触媒催化系统4，通过高能高臭氧UV紫外线光束照射恶臭气体和纳米材料发生光催化，从而将恶臭气体催化裂解成二氧化碳、水等低分子化合物。
具体的，所述光触媒催化系统4设置有光催化设备和设置在所述光催化设备上的紫外设备设置，所述光催化设备由光催化纳米材料制成。由于光催化反应受光催化材料影响较大，而本发明特定废气中的恶臭气体含量又较高，因此，优选的，所述光催化纳米材料采用二氧化钛。进一步优选的，所述光催化纳米材料选用具有特定晶形和粒径大小的纳米级角柱锐钛型二氧化钛，来提高光催化活性。进一步优选的，所述光触媒催化系统的条件设置为：在波长为150-253.7nm、光能量为472-747KJ/mol的紫外光照射下，采用纳米级角柱锐钛型二氧化钛作为催化剂，催化反应8-12s，以获得更好的除臭杀菌效果。
通过本发明实施例所述光触媒催化系统4不仅可以有效降低有害气体的含量，具体包括挥发性有机物(VOC)、硫化氢、氨气、硫醇类等主要污染物，以及其他恶臭气体，而且，还能通过UV光束裂解，破坏微生物结构，达到消除消杀微生物的作用。
本发明实施例中，经所述光触媒催化系统4未除去的少量有害气体，可以通过所述生物喷淋系统5去除；同时，进一步去除尾气中的微小粉尘。具体的，所述生物喷淋系统5包括从下往上依次设置的储液设备、填料层、喷淋层，且在所述储液设备和所述喷淋层之间设置有进气口，在所述喷淋层上方设置有排气口，在所述喷淋层与所述排气口之间设置有脱水喷雾设备，所述储液设备和所述喷淋层之间通过设置有泵的管道连接。通过所述进气口进来的尾气，经过所述填料层时，与所述喷淋层喷下的液体进行接触，将尾气净化(吸收粉尘、降解有害气体)，气体经所述脱水喷雾设备脱水后经排气口排出。所述填料层的设置，可增大气液的接触面积，使气体与液滴充分接触,增强传质效率，达到净化效果。为了实现多级净化，提高净化效果，可以重复设置多组填料层-喷淋层。进一步的，本发明采用特定的药水进行喷淋，具体的，所述喷淋层喷出的溶剂为含空气除臭剂的药水，所述药水不仅能有效地吸咐空气中的异味分子，同时也能使被吸附的异味分子的立体构型发生改变，削弱了异味分子中的化合键，使得异味分子的不稳定性增加，容易发生化学反应，最后生成无味、无毒的物质。如硫化氢在药水的作用下反应生成硫酸根离子和水；氨在药水的作用下，生成氮气和水。进一步优选的，为了提供合适的反应浓度，所述药水中，所述空气除臭剂和水的质量比为1：900-1100，更优选为1：1000。优选浓度的药水，经过填料层时，可在填料表面形成包覆膜，当尾气经过时，可以更充分地促进两者地充分接触，从而提高净化效率。
通过所述生物喷淋系统5，可将尾气中残余的有毒气体分解，同时，将微小尘粒湿水沉降。
经过所述生物喷淋系统5后的尾气，洁净度较高。为了进一步净化、从而获得符合排放标准的尾气，在所述生物喷淋系统5后设置有活性炭吸附过滤系统6。优选的，所述活性炭吸附过滤系统6的活性炭选用表面积为500-1000m2/克的活性炭，从而使得经由上述系统净化后的气体经所述活性炭吸附后，能够满足排放标准。所述活性炭的用量可根据尾气的流量进行调整。
最后，将所述活性炭吸附过滤系统6净化后的干净尾气，通过负压风机7经分布式排气装置8排出。
本发明实施例中，还包括用于连接各系统的管道，且所述管道气压呈负压状态，以便气体在整个系统中沿着多管式脉冲布袋加旋风除尘系统2-急却冷凝系统3-光触媒催化系统4-生物喷淋系统5-活性炭吸附过滤系统6-分布式排气装置8的路径行走。
本发明实施例提供的河湖泊涌底泥碳化制陶尾气多级净化处理系统进行尾气处理时，厂界环境噪声均符合《建筑施工场界环境噪声排放标准》(GB12523-2011)四类标准；厂界恶臭污染物排放标准满足《恶臭污染物排放标准》(GB14554-1993)三级标准；余水处理满足《污水综合排放标准》(GB8978-1996)二级标准。
本发明提供的河湖泊涌底泥碳化制陶尾气多级净化处理系统，采用多管式脉冲布袋加旋风除尘系统和活性炭吸附过滤系统协同去除尾气中的粉尘和毒害气体，采用急却冷凝系统对产生的尾气在第一时间进行急速冷却，破坏高温条件下毒害气体的生成条件，抑制毒害气体的产生，进一步的，通过光触媒催化系统和生物喷淋系统，将毒害气体和臭气进行分解吸收，最大程度提高外排尾气的质量，使得净化后的尾气满足排放标准，可直接排放。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种河湖泊涌底泥碳化制陶尾气多级净化处理系统，其特征在于，所述尾气来源于采用河湖泊涌底泥作为原料、采用生物质燃料碳化制备陶粒时产生的尾气，所述尾气的粉尘浓度为45mg/m3以上，所述尾气的温度为1200℃以上，所述尾气多级净化处理系统包括与尾气输出管道相通的多管式脉冲布袋加旋风除尘系统，与所述多管式脉冲布袋加旋风除尘系统相连、用于急速冷却尾气的急却冷凝系统，与所述急却冷凝系统相连的光触媒催化系统，与所述光触媒催化系统相连的生物喷淋系统，与所述生物喷淋系统相连的活性炭吸附过滤系统，以及与所述活性炭吸附过滤系统相连、用于排出干净尾气的负压风机和分布式排气装置；其中，所述多管式脉冲布袋加旋风除尘系统包括与所述尾气输出管道依次连接的陶瓷芯多管除尘器、集冷装置和脉冲布袋除尘装置，其中，所述脉冲布袋除尘装置由多个层叠的倒扣布袋组成，所述倒扣布袋下端封住、上端设置通孔；且经所述陶瓷芯多管除尘器除尘后的气体、经输送管道从所述脉冲布袋除尘装置的上端进入所述倒扣布袋中，所述倒扣布袋中，所述通孔的孔径为8-12mm，相邻的所述通孔相隔4-5mm。
2.如权利要求1所述的河湖泊涌底泥碳化制陶尾气多级净化处理系统，其特征在于，所述光触媒催化系统设置有光催化设备和设置在所述光催化设备上的紫外设备。
3.如权利要求2所述的河湖泊涌底泥碳化制陶尾气多级净化处理系统，其特征在于，所述光催化设备由光催化纳米材料制成，且所述光催化纳米材料为纳米级角柱锐钛型二氧化钛。
4.如权利要求3所述的河湖泊涌底泥碳化制陶尾气多级净化处理系统，其特征在于，所述光触媒催化系统的条件设置为：在波长为150-253.7nm、光能量为472-747KJ/mol的紫外光照射下催化反应8-12s。
5.如权利要求1所述的河湖泊涌底泥碳化制陶尾气多级净化处理系统，其特征在于，还包括用于连接各系统的管道，且所述管道气压呈负压状态。
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