CN107500443A - 一种新型脱硫海水曝气装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种新型脱硫海水曝气装置及方法，属于环境水处理领域。一种新型脱硫海水曝气装置，包括：调节池；曝气池，所述曝气池的两端分别设有进水管道和排水管道，所述进水管道经管道混合器接调节池的出水口；所述曝气池为封闭型曝气池，其顶部设有排气口A，所述排气口A经碱性吸收罐连接所述管道混合器；所述曝气池内部设有膜组件，所述膜组件的进气口通过鼓风机连接氧气发生器。本发明还涉及一种新型脱硫海水曝气方法。本发明采用封闭式疏水膜曝气方法处理脱硫海水，不仅可以提高氧气的利用效率，降低曝气量和动力消耗，同时可以避免二氧化硫气体进入大气中，避免二次污染。同时本发明设有逸出气体二次溶解装置，有利于充分利用氧气。
Description
技术领域
本发明涉及一种新型脱硫海水曝气装置及方法，具体涉及烟气海水脱硫系统中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
目前，燃煤发电是我国最主要的能源供给方式。此外，还有大量工业燃煤锅炉和船舶动力燃煤锅炉等，燃煤锅炉产生的烟气含有高浓度的SO2，为了防止烟气中SO2引起雾霾等环境污染，必须采取相应处理措施。在众多烟气脱硫工艺中，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，具有诸多优点，因此在沿海燃煤电厂和船舶锅炉燃气处理中应用较多。
海水脱硫工艺主要是利用海水的天然弱碱性(pH约为8)吸收烟气中SO2的一种湿法烟气脱硫工艺。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。按照相关规定，脱硫海水pH必须达到6.8以上才能排入自然海域，为了使出水pH达标排放，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，在空气的吹脱和夹带作用下使海水中的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，由于空气中氧气含量较低，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。即传统的海水脱硫工艺中的敞开式空气曝气处理，为实现脱硫海水的pH和溶解氧达到排放标准，存在曝气量大和SO2溢出等问题。此外，为了恢复海水的pH，大量温室气体CO2被吹托进入大气中，在全球变暖的今天，不符合绿色环保理念。
因此，为了避免因曝气池内SO2溢出引起的二次污染以及CO2的排放，必须开发出更加经济和环保的新型处理工艺。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种新型脱硫海水曝气装置及方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种新型脱硫海水曝气装置，包括：
调节池，用于混合脱硫海水与海水冷却水；
曝气池，所述曝气池的两端分别设有进水管道和排水管道，所述进水管道经管道混合器接调节池的出水口；所述曝气池为封闭型曝气池，其顶部设有排气口A，所述排气口A经碱性吸收罐连接所述管道混合器；所述曝气池内部设有膜组件，所述膜组件的进气口通过鼓风机连接氧气发生器。
进一步的，所述膜组件的进气口设在所述膜组件的底端，所述膜组件的排气口B设在所述膜组件的顶端。
进一步的，所述曝气池的顶部外侧还设有压力表，用于监测所述曝气池内的气压。
进一步的，所述曝气池内还设有搅拌装置，在搅拌装置的作用下，曝气池内的海水可大量挥发出需排出混合气体，加速海水pH恢复过程。
进一步的，所述氧气发生器为臭氧发生器，可以加速亚硫酸根氧化速度，减小反应时间，有利于减小占地面积和膜组件投资成本。
进一步的，所述膜组件为中空纤维式膜组件或平板式膜组件，优选为中空纤维式膜组件。
进一步的，本发明中曝气器采用膜组件，且所述膜组件的滤膜为疏水性微孔膜，采用疏水膜，不仅可以有效避免海水穿透，避免引起膜污染，同时可以保证臭氧在海水中均匀分布，提高臭氧利用率。
一种利用所述的新型脱硫海水曝气装置进行脱硫海水曝气的方法，包括以下步骤：
步骤1，脱硫海水由脱硫塔排出后，与海水冷却水进入所述调节池中混合均匀，调节混合海水pH值至4～5，然后在水泵或重力作用下经过管道混合器进入曝气池中。
步骤2，当曝气池中的海水水位超过膜组件的顶端，开启氧气发生器，产生的氧气通过鼓风机鼓入膜组件的进气口，同时打开膜组件的排气口B，排出膜组件内的空气后关闭所述排气口B；
步骤3，保持膜组件内的气压与曝气池内的气压相同，采用疏水膜吸收方法，通过氧气的扩散作用，将氧气通过膜组件均匀的溶解在海水中，从而实现海水中亚硫酸根的氧化过程和海水pH恢复过程，达标后的海水排出曝气池；
步骤4，曝气池内的海水挥发出混合气体，包括CO2、SO2和O2，所述混合气体通过排气口A进入碱性吸收罐中，去除CO2和SO2，剩余O2通过管道混合器进行二次利用。其中，管道混合器的设置，可通过强化混合吸收，将曝气池中溢出的残余SO2进行再次吸收。
进一步的，所述碱性吸收罐内盛有石灰乳或氢氧化钠溶液。
本发明的有益效果为：
(1)本发明所述脱硫海水曝气装置结构简单，脱硫海水曝气方法的工艺简单。
(2)采用疏水膜吸收方法处理脱硫海水，通过巨大的膜面积直接提供氧气与海水的接触，无需鼓泡曝气，不仅可以有效降低系统能耗，同时提高氧化效率。
(3)采用封闭式曝气系统，可以充分利用氧气，提高氧气的利用效率。
(4)设置排出气体碱性吸收罐，作为逸出气体二次溶解装置，可以避免SO2和CO2气体进入大气中，防止空气污染。
(5)本发明采用膜组件作为曝气器，疏水膜供气，同时采用臭氧为氧化剂，不仅可以大幅提高氧化效率，同时可以提高氧化剂利用率，减小占地面积；此外，可以有效避免大量SO2在曝气过程中的溢出，从而减小碱性吸收罐的处理负荷。
附图说明
图1为本发明所述新型脱硫海水曝气装置结构示意图；
其中，1-调节池，2-管道混合器，3-曝气池，4-膜组件，5-氧气发生器，6-鼓风机，7-压力表，8-排气口A，9-碱性吸收罐，10-搅拌装置，11-进气口，12-排气口B。
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。
一种新型脱硫海水曝气装置，如图1所示，包括：
调节池1，用于混合脱硫海水与海水冷却水；
曝气池3，所述曝气池3的两端分别设有进水管道和排水管道，所述进水管道经管道混合器2接调节池1的出水口；所述曝气池3为封闭型曝气池，其顶部设有排气口A8，所述排气口A8经碱性吸收罐9连接所述管道混合器2；所述曝气池3内部设有膜组件4，所述膜组件4的进气口11通过鼓风机6连接氧气发生器5。
所述膜组件4的进气口11设在所述膜组件的底端，所述膜组件4的排气口B12设在所述膜组件4的顶端。
所述曝气池3的顶部外侧还设有压力表7，用于监测所述曝气池3内的气压。
所述曝气池3内还设有搅拌装置10。
所述氧气发生器5可为臭氧发生器。
所述膜组件4为中空纤维式膜组件。所述膜组件4的滤膜为疏水性膜微孔膜。
某新建沿海燃煤电厂，采用本发明所述的脱硫海水曝气装置进行脱硫海水曝气的方法，包括以下步骤：
步骤1，脱硫海水由脱硫塔排出后，与海水冷却水按照1:1的比例进入所述调节池1中，混合均匀，然后在水泵作用下经过管道混合器2进入曝气池3中；
步骤2，当曝气池3中的海水水位超过膜组件4的顶端，开启氧气发生器5，产生的氧气通过鼓风机6鼓入膜组件4的进气口，同时打开膜组件4的排气口B12，排出膜组件4内的空气后关闭所述排气口B12；
步骤3，保持膜组件4内的气压与曝气池3内的气压相同，采用疏水膜吸收方法，无需鼓泡曝气，通过氧气的扩散作用，将氧气通过膜组件4均匀的溶解在海水中，从而实现海水中亚硫酸根的氧化过程和海水pH恢复过程，达标后的海水排出曝气池3；
步骤4，在搅拌装置10的作用下，曝气池3内的海水挥发出混合气体，包括CO2、SO2和O2，所述混合气体通过排气口A8进入碱性吸收罐9中，去除CO2和SO2，剩余O2通过管道混合器进行二次利用。
其中，所述碱性吸收罐9内盛有石灰乳或氢氧化钠溶液。
本发明所述方法可以采用臭氧作为氧化剂。
本发明采用封闭式疏水膜曝气方法处理脱硫海水，不仅可以提高氧气的利用效率，降低曝气量和动力消耗，同时可以避免二氧化硫气体进入大气中，避免二次污染。同时本发明设有逸出气体二次溶解装置，有利于充分利用氧气和避免大气污染。该方法可以应用于其他工业锅炉、轮船等烟气脱硫中脱硫海水的水质恢复处理。
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 (9)
1.一种新型脱硫海水曝气装置，其特征在于，包括：
调节池(1)，用于混合脱硫海水与海水冷却水；
曝气池(3)，所述曝气池(3)的两端分别设有进水管道和排水管道，所述进水管道经管道混合器(2)接调节池(1)的出水口；所述曝气池(3)为封闭型曝气池，其顶部设有排气口A(8)，所述排气口A(8)经碱性吸收罐(9)连接所述管道混合器(2)；所述曝气池(3)内部设有膜组件(4)，所述膜组件(4)的进气口(11)通过鼓风机(6)连接氧气发生器(5)。
2.根据权利要求1所述的新型脱硫海水曝气装置，其特征在于，所述膜组件(4)的进气口(11)设在所述膜组件的底端，所述膜组件(4)的排气口B(12)设在所述膜组件(4)的顶端。
3.根据权利要求1所述的新型脱硫海水曝气装置，其特征在于，所述曝气池(3)的顶部外侧还设有压力表(7)，用于监测所述曝气池(3)内的气压。
4.根据权利要求1所述的新型脱硫海水曝气装置，其特征在于，所述曝气池(3)内还设有搅拌装置(10)。
5.根据权利要求1所述的新型脱硫海水曝气装置，其特征在于，所述氧气发生器(5)为臭氧发生器。
6.根据权利要求1所述的新型脱硫海水曝气装置，其特征在于，所述膜组件(4)为中空纤维式膜组件或平板式膜组件。
7.根据权利要求1所述的新型脱硫海水曝气装置，其特征在于，所述膜组件(4)的滤膜为疏水性微孔膜。
8.一种利用权利要求1-7任一项所述的新型脱硫海水曝气装置进行脱硫海水曝气的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，脱硫海水由脱硫塔排出后，与海水冷却水进入所述调节池(1)中混合均匀，然后在水泵或重力作用下经过管道混合器(2)进入曝气池(3)中；
步骤2，当曝气池(3)中的海水水位超过膜组件(4)的顶端，开启氧气发生器(5)，产生的氧气通过鼓风机(6)鼓入膜组件(4)的进气口，同时打开膜组件(4)的排气口B(12)，排出膜组件(4)内的空气后关闭所述排气口B(12)；
步骤3，保持膜组件(4)内的气压与曝气池(3)内的气压相同，采用疏水膜吸收方法，通过氧气的扩散作用，将氧气通过膜组件(4)均匀的溶解在海水中，从而实现海水中亚硫酸根的氧化过程和海水pH恢复过程，达标后的海水排出曝气池(3)；
步骤4，曝气池(3)内的海水挥发出混合气体，包括CO2、SO2和O2，所述混合气体通过排气口A(8)进入碱性吸收罐(9)中，去除CO2和SO2，剩余O2通过管道混合器进行二次利用。
9.根据权利要求1所述的新型脱硫海水曝气装置，其特征在于，所述碱性吸收罐(9)内盛有石灰乳或氢氧化钠溶液。
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| CN (1) | CN107500443A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110575743A (zh) * | 2019-03-18 | 2019-12-17 | 山东交通学院 | 一种船舶用脱硫装置 |
| CN111804139A (zh) * | 2020-07-22 | 2020-10-23 | 唐山伟德船用设备有限公司 | 一种应用于船舶的ptfe高压膜接触器脱碳装置 |
| US11596899B1 (en) * | 2021-12-20 | 2023-03-07 | Saudi Arabian Oil Company | Hollow fiber membrane module and method of making and using same |
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| AU2009201496A1 (en) * | 1998-02-05 | 2009-05-14 | Design Technology & Irrigation Limited | Water purification apparatus |
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2017
- 2017-10-16 CN CN201710958678.4A patent/CN107500443A/zh active Pending
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