CN108815997A - 一种含汞污染土壤间接热脱附尾气净化处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及尾气净化技术领域，提供了一种含汞污染土壤间接热脱附尾气净化处理方法，包括S1‑S6六个步骤。本发明通过多级喷淋塔组、冷凝装置、气液分离装置、尾气处理装置、循环水回用装置以及废水处理装置的配合可以逐渐降低尾气中的温度，降低了能耗，将尾气处理装置设在靠后的工序中，能够减轻尾气处理装置的负荷，使得其可以循环使用，通过循环水回用装置能够节省资源。

Description

一种含汞污染土壤间接热脱附尾气净化处理方法
技术领域
本发明涉及尾气净化技术领域，具体为一种含汞污染土壤间接热脱附尾气净化处理方法。
背景技术
在含汞矿物的矿山开采生产及其在冶炼厂的冶炼过程中会产生大量的汞的有机物和无机物、如氯化汞、硫酸汞、雷汞等，在一些特殊行业汞的污染情况尤为严重，如水银法氯碱厂、用汞盐做触媒的有机化工厂、燃煤工业窑炉等。目前国内对于一般行业的汞污染治理手段如下：在燃煤汞排放中，针对燃煤导致的汞污染，一般采取燃烧前脱除和燃烧后烟气中脱除，燃烧后烟气脱除一般采用除尘器协同脱汞、湿法烟气脱硫装置协同脱汞、烟气脱硝装置协同脱汞、吸附剂喷射技术脱汞等；在化工行业针对汞蒸气则采用冷凝法、液体吸收法、固体吸收法、联合净化法等方式。以上汞污染治理手段均是国内工业生产过程中产生污染并进行相应的污染控制治理。而在目前的土壤修复领域，针对被汞污染渗透土壤，为将汞彻底从土壤中分离出来，根据汞及其化合物能够在一定温度挥发的特点，一般采用间接脱附技术，将汞污染土壤加热，使土壤中汞及其化合物从土壤中得以挥发或分离，土壤中的汞污染物在负压条件下从土壤中分离出来。在该过程中产生大量热脱附气，热脱附气主要成分是水蒸气、粉尘、汞及其化合物以及空气，需要采取有效措施进行尾气净化处理，确保尾气达标排放，避免二次污染。
目前针对含汞的热脱附尾气净化技术并不多见，急需开发适用含汞热脱附尾气的净化方法，能真正实现废水废气零排放、系统能耗低、运行稳定的尾气装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种含汞污染土壤间接热脱附尾气净化处理方法，通过多级喷淋塔组、冷凝装置、气液分离装置、尾气处理装置、循环水回用装置以及废水处理装置的配合可以逐渐降低尾气中的温度，降低了能耗，将尾气处理装置设在靠后的工序中，能够减轻尾气处理装置的负荷，使得其可以循环使用，通过循环水回用装置能够节省资源。
为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：一种含汞污染土壤间接热脱附尾气净化处理方法，包括如下步骤：
S1，采用多级喷淋塔组将尾气逐步降低，并将所述尾气中的粉尘除去；
S2，采用冷凝装置将经过所述多级喷淋塔组处理后的尾气进一步降温，并收集凝结的含汞化合物；
S3，采用气液分离装置将经过所述冷凝装置处理后的尾气中的液滴分离并收集；
S4，采用尾气处理装置将经过所述气液分离装置处理后的尾气中的残余汞化合物清除；
S5，采用循环水回用装置将所述多级喷淋塔组中产生的液体处理后再回用至所述多级喷淋塔组中；
S6，采用废水处理装置处理所述循环水回用装置中产生的废水和废渣。
进一步，所述S1步骤中，所述多级喷淋塔组包括一级喷淋塔和二级喷淋塔，未经处理的尾气在第一引风机产生的负压下由所述一级喷淋塔的第一烟气入口进入塔内，在塔内依次经过第一喷淋层和第一填料层处理后，形成的浆液落入塔底的第一浆液池中，处理后的尾气再进一步从所述二级喷淋塔的第二烟气入口进入塔内，在塔内依次经过第二填料层、第二喷淋层以及除雾层处理后，形成的浆液落入塔底的第二浆液池中，处理后的尾气进一步通往所述冷凝装置中。
进一步，所述第一烟气入口处、所述第二烟气入口处、所述第一喷淋层以及所述第二喷淋层均采用耐高温合金材料。
进一步，所述S2步骤中，所述冷凝装置包括冷凝器以及水冷机，经过所述多级喷淋塔处理后的尾气在所述冷凝器中气液换热，进一步降温，气态的含汞化合物凝结成液态富集于所述冷凝器底部，并自流进入第一收集器中，采用所述水冷机对所述冷凝器中的冷媒介质进行冷却。
进一步，所述S3步骤中，气液分离装置包括气液分离器，经过所述冷凝装置处理后的尾气夹带的液滴在所述气液分离器中分离，并自流进入第二收集器中。
进一步，所述S4步骤中，所述尾气处理装置包括活性炭吸附器、第二引风机以及排气筒，经过所述气液分离装置处理后的尾气经过所述活性炭吸附器吸附，除去残余汞化合物，在由所述第二引风机抽出后经所述排气筒排放至大气。
进一步，所述S5步骤中，所述循环水回用装置包括多相分离池以及空冷式换热器，所述多级喷淋塔产生的浆液通入所述多相分离池中分离出液体通入空冷式换热器中进行换热，温度降低后采用第一水泵回用至所述多级喷淋塔中。
进一步，所述废水处理装置包括酸碱加药机以及压滤机，所述循环水回用装置处理后产生的浮油经过所述酸碱加药机处理后采用第二水泵回用至所述多级喷淋塔中，所述循环水回用装置处理后产生的滤渣通过所述压滤机脱水处理后再进行加热处理。
进一步，采用控制装置对S1-S6步骤中的装置的运行参数进行调整和运行状态进行检测。
进一步，所述控制装置包括热电偶、压力变送器、流量计、调节阀以及切断阀，采用所述热电偶对S1-S6中的装置的加热量进行检测，采用所述压力变送器对S1-S6中的装置的压力量进行检测，采用所述流量计对S1-S6中的装置的流量进行检测，采用所述调节阀对S1-S6中的装置的各参数进行调节，采用所述切断阀对S1-S6中的装置的电源进行管理。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过多级喷淋塔组、冷凝装置、气液分离装置、尾气处理装置、循环水回用装置以及废水处理装置的配合可以逐渐降低尾气中的温度，降低了能耗，将尾气处理装置设在靠后的工序中，能够减轻尾气处理装置的负荷，使得其可以循环使用，通过循环水回用装置能够节省资源。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种含汞污染土壤间接热脱附尾气净化处理系统的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种含汞污染土壤间接热脱附尾气净化处理方法的步骤流程图；
附图标记中：1-一级喷淋塔；2-二级喷淋塔；3-冷凝器；4-水冷机；5-气液分离器；6-循环水回用装置；60-多相分离池；61-空冷式换热器；7-废水处理装置；80-第一收集器；81-第二收集器；9-活性炭吸附器；10-第二引风机；11-排气筒；12-控制装置；a-未经处理的尾气。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1和图2，本发明实施例还提供一种含汞污染土壤间接热脱附尾气净化方法，包括如下步骤：S1，采用多级喷淋塔组将尾气逐步降低，并将所述尾气中的粉尘除去；S2，采用冷凝装置将经过所述多级喷淋塔组处理后的尾气进一步降温，并收集凝结的含汞化合物；S3，采用气液分离装置将经过所述冷凝装置处理后的尾气中的液滴分离并收集；S4，采用尾气处理装置将经过所述气液分离装置处理后的尾气中的残余汞化合物清除；S5，采用循环水回用装置6将所述多级喷淋塔组中产生的液体处理后再回用至所述多级喷淋塔组中；S6，采用废水处理装置7处理所述循环水回用装置6中产生的废水和废渣。在本实施例中，尾气先进入多级喷淋塔再进入冷凝装置，可以逐级降低尾气的温度，避免了一次性降低而带来的能量损耗，而且通过多级喷淋塔还可以除掉尾气中的绝大部分的粉尘，再经过冷凝装置的冷凝，根据含汞化合物气体的特性，低温可以使之冷凝为液态，从而富集到冷凝装置的底部，便于被处理掉。另外，本方法将尾气处理装置放在各工序中较为靠后的位置，是因为在前几个工序中尾气中的粉尘、含汞化合物等都已经被处理得差不多了，再由尾气处理装置进行精处理后就可以排放到自然环境中了，而且还会减轻尾气处理装置的负担，使之能够寿命延长，可以多次使用。采用的循环水回用装置6能够将多级喷淋塔工序中产生的液体进行处理后再利用，节省了水资源。
作为本发明实施例的一个优化方案，所述S1步骤中，所述多级喷淋塔组包括一级喷淋塔1和二级喷淋塔2，未经处理的尾气a在第一引风机产生的负压下由所述一级喷淋塔1的第一烟气入口进入塔内，在塔内依次经过第一喷淋层和第一填料层处理后，形成的浆液落入塔底的第一浆液池中，处理后的尾气再进一步从所述二级喷淋塔2的第二烟气入口进入塔内，在塔内依次经过第二填料层、第二喷淋层以及除雾层处理后，形成的浆液落入塔底的第二浆液池中，处理后的尾气进一步通往所述冷凝装置中。在本实施例中，采用两级喷淋塔对尾气进行先一步的处理，其中一级喷淋塔1能够将尾气的温度由350℃降低至90℃左右，在二级喷淋塔2中能够将尾气的温度进一步降低至60℃左右，如此再进入冷凝器3就中进一步降温就不会对冷凝器3造成太大的负荷，在一级喷淋塔1中气速度控制在3～5m/s，二级喷淋塔2中气速度控制在2～3m/s，如此能够保证尾气与喷淋塔中的喷淋液进行充分的接触，可除掉尾气中99.5％的粉尘。除去的粉尘与液体混合形成的浆液会落入到第一浆液池和第二浆液池中进行收集，等待处理后再次利用。最初时，会利用第一引风机产生负压将尾气吸入一级喷淋塔1中，以防止尾气自然进入缓慢，影响清除的效率。
进一步优化上述方案，所述第一烟气入口处、所述第二烟气入口处、所述第一喷淋层以及所述第二喷淋层均采用耐高温合金材料。在本实施例中，采用耐高温合金材料可以避免高温对它们的影响，例如铁基高温合金、镍基高温合金和钴基高温合金，以延长一级喷淋塔1和二级喷淋塔2的使用寿命。
作为本发明实施例的一个优化方案，所述S2步骤中，所述冷凝装置包括冷凝器3以及水冷机4，经过所述多级喷淋塔处理后的尾气在所述冷凝器3中气液换热，进一步降温，气态的含汞化合物凝结成液态富集于所述冷凝器3底部，并自流进入第一收集器80中，采用所述水冷机4对所述冷凝器3中的冷媒介质进行冷却。在本实施例中，冷凝器3能够将二级喷淋塔2中过来的尾气降低至5℃，气态的含汞化合物凝结成液态，富集到冷凝器3底部，通过自流作用进入第一收集器80中，冷凝器3的冷媒介质采用水冷机4进行冷却。
作为本发明实施例的一个优化方案，所述S3步骤中，气液分离装置包括气液分离器5，经过所述冷凝装置处理后的尾气夹带的液滴在所述气液分离器5中分离，并自流进入第二收集器81中。在本实施例中，该气液分离器5可以将30μm以上的水滴除掉，使得气液分离后尾气中液滴小于75mg/Nm3，液滴可以通过自流进入到第二收集器81中。
作为本发明实施例的一个优化方案，所述S4步骤中，所述尾气处理装置包括活性炭吸附器9、第二引风机10以及排气筒11，经过所述气液分离装置处理后的尾气经过所述活性炭吸附器9吸附，除去残余汞化合物，在由所述第二引风机10抽出后经所述排气筒11排放至大气。在本实施例中，活性炭可以将残余的含汞化合物吸附，即可达到排放标准，此时的引风机为第二引风机10，由第二引风机10将达到标准的气体抽出后，经过排气筒11排放至大气环境中。由于该活性炭吸附时剩余的含汞化合物已经很少了，所以不会造成活性炭的报废，使其能够多次使用。
作为本发明实施例的一个优化方案，所述S5步骤中，所述循环水回用装置6包括多相分离池60以及空冷式换热器61，所述多级喷淋塔产生的浆液通入所述多相分离池60中分离出液体通入空冷式换热器61中进行换热，温度降低后采用第一水泵回用至所述多级喷淋塔中。在本实施例中，多相分离池60中通过“絮凝沉淀+气浮”的方式完成混合液的分离，优选的，多相分离池60中采用隔板、刮板机以及搅拌器进行滤渣和混合液的分离，该技术为现有技术，此处不作详细介绍，分离后的液体则送至循环水空冷式换热器61中进行换热，溶液温度降至到30℃后经过第一水泵回用至一级喷淋塔1和二级喷淋塔2中作为喷淋降温水使用。
作为本发明实施例的一个优化方案，所述废水处理装置7包括酸碱加药机以及压滤机，所述循环水回用装置6处理后产生的浮油经过所述酸碱加药机处理后采用第二水泵回用至所述多级喷淋塔中，所述循环水回用装置6处理后产生的滤渣通过所述压滤机脱水处理后再进行加热处理。在本实施例中，经过循环水回用装置6处理后会产生的废水，即混合油类物质的浮油，以及废渣，即剩下的滤渣，其中浮油经过酸碱加药处理并处理合格后由第一水泵排至第一浆液池中作为喷淋水再次使用，滤渣则通过压滤机脱水处理后转移至间接热脱附系统中进行深度加热处理。
作为本发明实施例的一个优化方案，采用控制装置12对S1-S6步骤中的装置的运行参数进行调整和运行状态进行检测。在本实施例中，通过控制装置12来调整运行参数和检测运行状态，它还能够与PLC以及计算机配合使用，可以使得系统更加自动化，便于工作人员对整个系统的把控。
进一步，所述控制装置12包括热电偶、压力变送器、流量计、调节阀以及切断阀，采用所述热电偶对S1-S6中的装置的加热量进行检测，采用所述压力变送器对S1-S6中的装置的压力量进行检测，采用所述流量计对S1-S6中的装置的流量进行检测，采用所述调节阀对S1-S6中的装置的各参数进行调节，采用所述切断阀对S1-S6中的装置的电源进行管理。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种含汞污染土壤间接热脱附尾气净化方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，采用多级喷淋塔组将尾气逐步降低，并将所述尾气中的粉尘除去；
S2，采用冷凝装置将经过所述多级喷淋塔组处理后的尾气进一步降温，并收集凝结的含汞化合物；
S3，采用气液分离装置将经过所述冷凝装置处理后的尾气中的液滴分离并收集；
S4，采用尾气处理装置将经过所述气液分离装置处理后的尾气中的残余汞化合物清除；
S5，采用循环水回用装置将所述多级喷淋塔组中产生的液体处理后再回用至所述多级喷淋塔组中；
S6，采用废水处理装置处理所述循环水回用装置中产生的废水和废渣。
2.如权利要求1所述的一种含汞污染土壤间接热脱附尾气净化处理方法，其特征在于：所述S1步骤中，所述多级喷淋塔组包括一级喷淋塔和二级喷淋塔，未经处理的尾气在第一引风机产生的负压下由所述一级喷淋塔的第一烟气入口进入塔内，在塔内依次经过第一喷淋层和第一填料层处理后，形成的浆液落入塔底的第一浆液池中，处理后的尾气再进一步从所述二级喷淋塔的第二烟气入口进入塔内，在塔内依次经过第二填料层、第二喷淋层以及除雾层处理后，形成的浆液落入塔底的第二浆液池中，处理后的尾气进一步通往所述冷凝装置中。
3.如权利要求2所述的一种含汞污染土壤间接热脱附尾气净化处理方法，其特征在于：所述第一烟气入口处、所述第二烟气入口处、所述第一喷淋层以及所述第二喷淋层均采用耐高温合金材料。
4.如权利要求1所述的一种含汞污染土壤间接热脱附尾气净化处理方法，其特征在于：所述S2步骤中，所述冷凝装置包括冷凝器以及水冷机，经过所述多级喷淋塔处理后的尾气在所述冷凝器中气液换热，进一步降温，气态的含汞化合物凝结成液态富集于所述冷凝器底部，并自流进入第一收集器中，采用所述水冷机对所述冷凝器中的冷媒介质进行冷却。
5.如权利要求1所述的一种含汞污染土壤间接热脱附尾气净化处理方法，其特征在于：所述S3步骤中，气液分离装置包括气液分离器，经过所述冷凝装置处理后的尾气夹带的液滴在所述气液分离器中分离，并自流进入第二收集器中。
6.如权利要求1所述的一种含汞污染土壤间接热脱附尾气净化处理方法，其特征在于：所述S4步骤中，所述尾气处理装置包括活性炭吸附器、第二引风机以及排气筒，经过所述气液分离装置处理后的尾气经过所述活性炭吸附器吸附，除去残余汞化合物，在由所述第二引风机抽出后经所述排气筒排放至大气。
7.如权利要求1所述的一种含汞污染土壤间接热脱附尾气净化处理方法，其特征在于：所述S5步骤中，所述循环水回用装置包括多相分离池以及空冷式换热器，所述多级喷淋塔产生的浆液通入所述多相分离池中分离出液体通入空冷式换热器中进行换热，温度降低后采用第一水泵回用至所述多级喷淋塔中。
8.如权利要求1所述的一种含汞污染土壤间接热脱附尾气净化处理方法，其特征在于：所述废水处理装置包括酸碱加药机以及压滤机，所述循环水回用装置处理后产生的浮油经过所述酸碱加药机处理后采用第二水泵回用至所述多级喷淋塔中，所述循环水回用装置处理后产生的滤渣通过所述压滤机脱水处理后再进行加热处理。
9.如权利要求1所述的一种含汞污染土壤间接热脱附尾气净化处理方法，其特征在于：采用控制装置对S1-S6步骤中的装置的运行参数进行调整和运行状态进行检测。
10.如权利要求9所述的一种含汞污染土壤间接热脱附尾气净化处理方法，其特征在于：所述控制装置包括热电偶、压力变送器、流量计、调节阀以及切断阀，采用所述热电偶对S1-S6中的装置的加热量进行检测，采用所述压力变送器对S1-S6中的装置的压力量进行检测，采用所述流量计对S1-S6中的装置的流量进行检测，采用所述调节阀对S1-S6中的装置的各参数进行调节，采用所述切断阀对S1-S6中的装置的电源进行管理。
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