CN108554140A - 一种烟气生物脱硫脱硝除尘方法 - Google Patents

一种烟气生物脱硫脱硝除尘方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种烟气生物脱硫脱硝除尘方法，属于烟气污染物治理技术领域。它解决了现有烟气污染物去除成本高等问题。本发明包括如下步骤：先经旋风除尘器除粉尘；然后喷污水降温后和污水一起进入填料反应塔内发生气液分离；烟气和空气混合向上流动进入缺氧填料段，并与填料反应塔顶部向下流动的活性污泥液充分接触进行脱硫、脱硝、除尘及除臭反应，含有活性污泥的污水与从缺氧填料段流下的活性污泥液形成混合液，向下流动进入好氧填料段，并与填料反应塔底部流进的空气充分接触进行除臭反应。本发明利用易得的污水作为烟气降温介质，污水在给高温烟气降温的同时，会释放臭气，为生物法的进行提供有机碳源，实现以废治废，节省成本。

Description

一种烟气生物脱硫脱硝除尘方法
技术领域
本发明属于烟气污染物治理技术领域，具体涉及一种烟气生物脱硫脱硝除尘方法。
背景技术
烟气来自煤、固废等物质的燃烧，温度较高，常含有硫氧化物、氮氧化物及粉尘等污染物，烟气中的污染物是造成雾霾污染的主要污染物，需要脱除以防止大气污染。
目前，单独的烟气脱硫和脱硝技术种类多样且较为成熟，烟气脱硫主要采用碱液洗涤塔；脱硝主要采用SNCR法(选择性非催化还原法)，是指无催化剂的作用下，在适合脱硝反应的“温度窗口”内(850℃-1000℃的温度范围)喷入含氨基的还原剂(尿素、氨水或液氨)将烟气中的氮氧化物还原为无害的氮气和水；除尘主要采用袋式除尘器或电除尘器。这些技术存在下列缺点：
碱液洗涤塔：需要消耗大量碱性物质及水；
SNCR法：需要消耗大量尿素或氨水，且需在高温下运行，浪费大量热能，运行成本高；
袋式除尘器：为了避免烟气中的水分结露致使粉尘堵塞布袋，需要较高的烟气温度，导致热能浪费；另外烟气经过袋式除尘器除尘后只能将粉尘颗粒物浓度降至20mg/m3，不能实现超低排放(≤5mg/m3)；
电除尘器：要实现超低排放(≤5mg/m3)只能用湿式电除尘器，但要求进口粉尘颗粒物浓度必须很低，前面必须配置袋式除尘器，烟气除尘工序变得复杂。
申请人因此提出了一种节省资源、生态且脱硫脱硝除尘效果好的烟气生物脱硫脱硝除尘装置。该烟气生物脱硫脱硝除尘装置包括旋风除尘器、进烟管道、污水喷淋装置、填料反应塔、活性污泥液沉淀池、活性污泥液输送装置、出气管道、除雾装置及引风机，所述的填料反应塔用于生物脱硫脱硝除尘，其包括上下设置的缺氧填料段和好氧填料段，缺氧填料段和好氧填料段之间设置有烟气进口，填料反应塔的顶部设置有进液口及出气口，活性污泥液沉淀池通过连接管与填料反应塔底部密闭连通，进烟管道的两端与旋风除尘器及填料反应塔的烟气进口连通，污水喷淋装置与进烟管道连接，活性污泥液输送装置能将活性污泥液沉淀池内的活性污泥液输送至填料反应塔顶部的进液口，出气管道的一端与上述的出气口连接，另一端依次与除雾装置及引风机连接，所述的活性污泥液沉淀池上还设置有控氧阀。用上述装置可以对烟气进行生物脱硫脱硝除尘。
发明内容
本发明的目的是针对现有烟气脱硫、脱硝及除尘所存在的上述缺点，而提供一种烟气生物脱硫脱硝除尘方法，取代通过脱硫塔、SNCR脱硝装置、袋式除尘器及电除尘器进行脱硫、脱硝及除尘，实现以废治废，节省大量脱硫用碱性物质、脱硝用氨水/尿素和电能(电除尘需耗大量电能)且实现烟气污染物的超低排放。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：
一种烟气生物脱硫脱硝除尘方法，其特征在于，它包括如下步骤：
燃烧产生的高温烟气先经过旋风除尘器除去大部分粉尘到达进烟管道；
然后向进烟管道内的高温烟气喷含有活性污泥的污水，高温烟气温度下降，降温的烟气和含有活性污泥的污水一起进入到能进行生物脱硫脱硝除尘的填料反应塔内发生气液分离；
污水可以为生活污水、工业污水及垃圾渗滤液等。
烟气进口与缺氧填料段及好氧填料段是相通的，烟气和含有活性污泥的污水是通过进烟管道进入到填料反应塔内的。
烟气和含有活性污泥的污水进入到填料反应塔内后，烟气和从填料反应塔底部进入到填料反应塔塔内的空气(空气里面的氧气已被好氧填料段的微生物消耗掉)混合向上流动进入填料反应塔的缺氧填料段，并与填料反应塔顶部向下流动的活性污泥液充分接触进行脱硫、脱硝、除尘及除臭反应，含有活性污泥的污水与从缺氧填料段流下的活性污泥液形成混合液，向下流动进入填料反应塔的好氧填料段，并与填料反应塔底部流进的空气(含有氧气)充分接触进行除臭反应；
活性污泥内含有好氧微生物和厌氧微生物。
活性污泥液沉淀池通过连接管与填料反应塔连接。
烟气经脱硫、脱硝、除尘及除臭反应后从填料反应塔的顶部流出，经过与填料反应塔的顶部连接的高效除雾器除去其中含有的雾气后，再经引风机抽送至高空排放；混合液从填料反应塔的底部流出后，在活性污泥液沉淀池与填料反应塔之间设置的连接管内与逆向流动的空气继续接触、反应，然后进入封闭的活性污泥液沉淀池。
在上述的一种烟气生物脱硫脱硝除尘方法中，所述的活性污泥液沉淀池内的污泥一部分通过活性污泥液输送装置输送到填料反应塔顶部循环使用，另一部分送至设置在填料反应塔一侧的污泥脱水机进行泥水分离形成泥饼和滤液。
泥饼可以焚烧、作为肥料或填埋处置，滤液可排入污水收集系统(污水管网等)内。
在上述的一种烟气生物脱硫脱硝除尘方法中，所述的高温烟气经含有活性污泥的污水喷淋后，温度下降，此时烟气的温度为30℃～40℃。
在上述的一种烟气生物脱硫脱硝除尘方法中，所述的活性污泥液输送装置包括活性污泥液泵及活性污泥液管，活性污泥液管的一端与活性污泥液泵连接，另一端与填料反应塔的顶部连接。
在上述的一种烟气生物脱硫脱硝除尘方法中，所述的污泥脱水机为叠螺式污泥脱水机。
在上述的一种烟气生物脱硫脱硝除尘方法中，所述的活性污泥液沉淀池还设置有溢流管道，所述的溢流管道与一污水收集系统连通，活性污泥液沉淀池内多余的液体能通过溢流管道进入到污水收集系统内。
与烟气一起进入到填料反应塔内的含有活性污泥的污水最后也会进入到活性污泥液沉淀池内，这样活性污泥液沉淀池内的液体会越来越多，通过溢流管道就能将多余的液体排入污水收集系统(污水管网)内。
在上述的一种烟气生物脱硫脱硝除尘方法中，所述的活性污泥液沉淀池上还设置有控氧阀，设置在溢流管道上，其能控制进入活性污泥液沉淀池及填料反应塔整个系统内的空气量。
生物法是利用微生物的吸附作用和新陈代谢作用去除气体(烟气)和液体(污水)污染物的方法。生物法需要在适宜的温度下才能高效进行，例如在30℃～40℃之间。燃烧产生的高温烟气温度较高，如何降温是个难题，本发明利用易得的污水(如生活污水、工业污水、垃圾渗滤液等)作为烟气降温介质，污水在给高温烟气降温的同时，会释放臭气(主要成分为有机物)，为生物法的进行提供有机碳源，实现以废制废。
本发明的填料反应塔的填料采用比表面积大、易挂生物膜的类型，运行初期采用活性污泥作为菌种(烟气和含有活性污泥的污水一起进入到填料反应塔)，随着微生物的不断驯化、繁殖，会在填料反应塔内的填料表面形成一层生物膜并不断更新，从而扩大气液微生物反应的接触面积、增加活性污泥液中的微生物浓度，污染物的去除能力逐渐提高直至稳定。
微生物先是将污染物从气体中吸附到其细胞表面，然后再进行进一步反应。在缺氧及存在有机碳源(臭气)条件下，微生物使二氧化硫还原成单质硫进入活性污泥，而氮氧化物反硝化成无害的氮气进入气体，在反应的过程中臭气(有机碳源)也被消耗，从而实现了脱硫、脱硝及除臭。
而在好氧条件下，好氧填料段的微生物通过新陈代谢作用使过多的臭气转变为自身有机体(活性污泥的增殖)、二氧化碳及水，实现了除臭，同时也消耗了绝大部分氧气，使填料塔上部(缺氧填料段)形成缺氧状态。
烟气中的粉尘分为亲水性和憎水性两种，亲水性粉尘容易被水润湿而被活性污泥吸收去除，憎水性粉尘难以被水润湿，可被微生物分泌的黏液(为微生物胞外聚合物)吸附，实现了脱尘。
现有填料反应塔的顶部一般都配有除雾器，但效率不高，本发明另外增加高效除雾器，可大幅降低排放烟气中的雾气含量，减小对景观的影响。
通过设置控氧阀，可以调节进入到填料反应塔内的空气量。能使填料反应塔内的微生物很好的存活且当排放的气体中臭气含量超标时，可开大控氧阀，使更多空气被引风机抽入系统。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果:
利用易得的污水作为烟气降温介质，污水在给高温烟气降温的同时，会释放臭气(主要成分为有机物)，为生物法的进行提供有机碳源，实现以废治废；生物脱硫脱硝除尘取代脱硫塔脱硫、SNCR脱硝、袋式除尘器和电除尘器除尘，从而节省大量脱硫用碱性物质、脱硝用氨水/尿素和电除尘耗电，且能实现烟气污染物超低排放。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
图中，1、填料反应塔；2、进烟管道；3、缺氧填料段；4、好氧填料段；5、控氧阀；6、活性污泥液沉淀池；7、高效除雾器；8、污泥脱水机；9、活性污泥液泵；10、引风机；11、溢流管道；12、烟气进口；13、连接管。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
如图1所示，本发明提供的一种烟气生物脱硫脱硝除尘方法，它包括如下步骤：
燃烧产生的高温烟气先经过除尘装置除去大部分粉尘到达进烟管道2，所述的除尘装置为旋风除尘器(图中未示出)；
然后向进烟管道2内的高温烟气喷含有活性污泥的污水，高温烟气温度下降，此时烟气的温度为30℃～40℃；
降温的烟气和含有活性污泥的污水一起进入到能进行生物脱硫脱硝除尘的填料反应塔1内发生气液分离；
填料反应塔1中部设置有烟气进口12，填料反应塔1的上部为缺氧填料段3，下部为好氧填料段4，烟气进口12设置在缺氧填料段3和好氧填料段4之间。烟气进口12与缺氧填料段3及好氧填料段4是相通的，烟气和含有活性污泥的污水是通过烟气进口12进入到填料反应塔1内的；
烟气和含有活性污泥的污水进入到填料反应塔1内后，烟气和从填料反应塔1底部进入到塔内的空气混合向上流动进入缺氧填料段3与填料反应塔1顶部向下流动的活性污泥液充分接触进行脱硫、脱硝、除尘及除臭反应，含有活性污泥的污水与缺氧填料段3流下的活性污泥液形成混合液，向下流动进入好氧填料段4，并与填料反应塔1底部流进的空气充分接触进行除臭反应；
烟气完成脱硫、脱硝、除尘及除臭反应后从填料反应塔1的顶部流出经过除雾装置除去里面含有的雾气后经过引风机10送至高空排放。
在活性污泥液沉淀池6与填料反应塔1之间设置的连接管13。
混合液从填料反应塔1的底部流出后与连接管13内与之逆向流动的空气继续接触及反应后进入封闭的活性污泥液沉淀池6。除雾装置为高效除雾器7。
活性污泥液沉淀池6内的污泥一部分通过活性污泥液输送装置输送到填料反应塔1顶部循环使用，另一部分送至污泥脱水机8进行泥水分离形成泥饼和滤液。所述的污泥脱水机8为叠螺式污泥脱水机；所述的活性污泥液输送装置包括活性污泥液泵9及活性污泥液管，活性污泥液管的一端与活性污泥液泵9连接，另一端与填料反应塔1的顶部连接。活性污泥液泵9能通过活性污泥液管将活性污泥液抽送至填料反应塔1的顶部。
泥饼可以焚烧、作为肥料或填埋处置，滤液可排入污水收集系统(污水管网)内。
所述的活性污泥液沉淀池6还设置有溢流管道11，所述的溢流管道11与污水收集系统连通，活性污泥液沉淀池6内多余的液体能通过溢流管道11进入到污水收集系统内。
与烟气一起进入到填料反应塔1内的含有活性污泥的污水最后也会进入到活性污泥液沉淀池6内，这样活性污泥液沉淀池6内的液体会越来越多，通过溢流管道11就能将多余的液体排入污水收集系统(污水管网)内。
活性污泥液沉淀池6上还设置有控氧阀5，控氧阀5设置在溢流管道11上能控制进入活性污泥液沉淀池6及填料反应塔1整个系统内的空气量(氧气量)。空气可以通过溢流管道11、活性污泥液沉淀池6及连接管13进入到填料反应塔1内。
生物法是利用微生物的新陈代谢作用和吸附作用除去水中污染物的方法。生物法需要在适宜的温度下才能高效进行，例如在30～40℃之间。燃烧产生的高温烟气温度较高，如何降温是个难题，本发明利用易得的污水作为烟气降温介质，达到废物利用的功效，减轻环境污染治理压力，污水在给高温烟气降温的同时，会释放臭气，为生物法提供有机碳源(臭气)。
本发明的填料反应塔1的填料采用比表面积大、易挂生物膜的类型，运行初期采用活性污泥作为菌种(烟气和含有活性污泥的污水一起进入到填料反应塔1)，随着微生物的不断驯化、繁殖，会在填料反应塔1的填料表面形成一层生物膜并不断更新，从而扩大气液微生物反应的接触面积、增加活性污泥液中的微生物浓度，污染物的去除能力逐渐提高直至稳定。
微生物先是将污染物从气体中吸附到其细胞表面，然后再进行进一步反应。在缺氧及存在有机碳源(臭气)条件下，微生物使二氧化硫还原成单质硫进入活性污泥，而氮氧化物反硝化成无害的氮气进入气体，在反应的过程中臭气(有机碳源)也被消耗，从而实现了脱硫、脱硝及脱臭。
而存在好氧条件时，在好氧填料段4的微生物使过多的臭气与空气中的氧气发生氧化反应，生成二氧化碳和水，实现了脱臭，同时也消耗了绝大部分氧气，使进入到缺氧填料段3的空气中氧气大大减少或消耗完全而形成缺氧环境，且能对进入填料反应塔1中的烟气起到引流作用。
烟气中的粉尘分为亲水性和憎水性两种，亲水性粉尘容易被水润湿而被活性污泥吸收去除，憎水性粉尘难以被水润湿，可被微生物分泌的黏液(为微生物胞外聚合物)吸附，实现了脱尘。
现有填料反应塔1的顶部一般都配有除雾器，但效率不高，本发明采用高速旋转的高效除雾器7，可大幅降低烟气中的雾气含量，同时也去除了吸附在雾气中的污染物。
通过设置控氧阀5，可以调节进入到填料反应塔1内的空气量。当排放的烟气中臭气含量超标时，可开大控氧阀5，使更多空气(氧气)被引风机10抽入系统。
应该理解，在本发明的权利要求书、说明书中，所有“包括……”均应理解为开放式的含义，也就是其含义等同于“至少含有……”，而不应理解为封闭式的含义，即其含义不应该理解为“仅包含……”。
本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (7)

1.一种烟气生物脱硫脱硝除尘方法，其特征在于，它包括如下步骤：
燃烧产生的高温烟气先经过旋风除尘器除去大部分粉尘；
然后向进烟管道(2)内的高温烟气喷含有活性污泥的污水，高温烟气温度下降，降温的烟气和含有活性污泥的污水一起进入到能进行生物脱硫脱硝除尘的填料反应塔(1)内发生气液分离；
烟气和含有活性污泥的污水进入到填料反应塔(1)内后，烟气和从填料反应塔(1)底部进入到填料反应塔(1)塔内的空气混合向上流动进入填料反应塔(1)的缺氧填料段(3)，并与填料反应塔(1)顶部向下流动的活性污泥液充分接触进行脱硫、脱硝、除尘及除臭反应，含有活性污泥的污水与从缺氧填料段(3)流下的活性污泥液形成混合液，向下流动进入填料反应塔(1)的好氧填料段(4)，并与填料反应塔(1)底部流进的空气充分接触进行除臭反应；
烟气经脱硫、脱硝、除尘及除臭反应后从填料反应塔(1)的顶部流出，经过与填料反应塔(1)的顶部连接的高效除雾器(7)除去其中含有的雾气后，再经引风机(10)抽送至高空排放；混合液从填料反应塔(1)的底部流出后，在活性污泥液沉淀池(6)与填料反应塔(1)之间设置的连接管(13)内与逆向流动的空气继续接触、反应，然后进入封闭的活性污泥液沉淀池(6)。
2.根据权利要求1所述的一种烟气生物脱硫脱硝除尘方法，其特征在于，所述的活性污泥液沉淀池(6)内的污泥一部分通过活性污泥液输送装置输送到填料反应塔(1)顶部循环使用，另一部分送至设置在填料反应塔(1)一侧的污泥脱水机(8)进行泥水分离形成泥饼和滤液。
3.根据权利要求1所述的一种烟气生物脱硫脱硝除尘方法，其特征在于，所述的高温烟气经含有活性污泥的污水喷淋后，温度下降，此时烟气的温度为30℃～40℃。
4.根据权利要求2所述的一种烟气生物脱硫脱硝除尘方法，其特征在于，所述的活性污泥液输送装置包括活性污泥液泵(9)及活性污泥液管，活性污泥液管的一端与活性污泥液泵(9)连接，另一端与填料反应塔(1)的顶部连接。
5.根据权利要求2所述的一种烟气生物脱硫脱硝除尘方法，其特征在于，所述的污泥脱水机(8)为叠螺式污泥脱水机(8)。
6.根据权利要求1所述的一种烟气生物脱硫脱硝除尘方法，其特征在于，所述的活性污泥液沉淀池(6)还设置有溢流管道(11)，所述的溢流管道(11)与一污水收集系统连通，活性污泥液沉淀池(6)内多余的液体能通过溢流管道(11)进入到污水收集系统内。
7.根据权利要求6所述的一种烟气生物脱硫脱硝除尘方法，其特征在于，所述的活性污泥液沉淀池(6)上还设置有控氧阀(5)，控氧阀(5)设置在溢流管道(11)上，其能控制进入活性污泥液沉淀池(6)及填料反应塔(1)整个系统内的空气量。
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