CN115138199A - 一种含硫复杂废气的系统处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种处理含硫复杂废气的方法。针对废气中同时存在H2S、CS2、VOCs等多种成分，采用碱吸收+两级生物+氧化吸收的处理工艺，通过化学吸收与生物转化相结合方式，对废气进行高效治理。其中，生物法作为核心，基于微生物的丰富代谢特征，使用筛选的高效功能微生物菌群对H2S、CS2、VOCs进行同步转化脱除，转化形成单质硫或无毒的硫酸盐，并结合化学氧化等工艺，实现对废气中污染物的彻底去除，经净化的气体达到排放标准。该方法具有工艺设备简单、能耗低、运行费用低、无二次污染、去除效率高等优势。
Description
技术领域
本发明涉及气体处理技术领域，具体为一种含硫复杂废气的系统处理方法。
背景技术
含硫化合物在工业上的广泛使用，工业废水中的硫元素常常会以 H2S、CS2、VOCs等形式进入废气。这几类气体具有恶臭气味，且有较强毒性，因此，必须要对其进行处理达标后，才能排放。目前废气的处理方法有多种，如酸碱吸收法、化学吸附法、催化燃烧法、催化氧化法、生物法等。
酸碱洗净法主要用来去除无机化合物含量较多的废气，如H2S和氨，这种方法需要消耗大量酸碱和水，运行费用较高，并且对含有机物的废气去除效果很差。活性炭过滤法是通过物理吸附作用，以蒸气为脱附剂来去除废气中的有机物，该方法操作简单，但只适用于相对浓度较低的气体，否则活性炭使用寿命会大大缩短。活性炭纤维吸附法是利用一种性能优于活性炭的高效活性吸附材料和环保工程材料，以蒸气为脱附剂，将吸附在活性炭纤维中的有机溶剂脱附带入冷凝罐，经过冷凝，将有机溶剂和水蒸汽的混合物冷凝、分离后，达到气体溶剂回收的目的。该方法适用于有回收价值的尾气处理，对经济价值较低的混合物脱附液处理较困难。催化氧化法是利用强氧化性物质能对废气中的有机物进行降解处理，比如采用臭氧(O3)法、等离子催化氧化法等，主要通过投加或产生的O-、OH-等快速降解废气中的有机物，从而迅速脱臭，降解速度快，效率高，无二次污染。生物法是在适宜条件下，利用生物除臭塔内填料载体上微生物的作用去除废气中的有机异味物质。异味气体物质先被填料吸收，然后被填料上附着的微生物氧化分解，从而完成异味气体的净化过程。具有成熟、可靠、有效，特别是占地面积小等优点，适合处理VOC浓度较低的废气和恶臭异味。
针对上述含硫复杂气体而言，目前通常采用的方法包括化学吸收、普通生物降解或多种方法的简单串联，这样往往很难达到理想的处理效果，而且系统稳定性差，很难长时间稳定运行。造成处理效果不佳的主要原因是，废气中存在大量水溶性差、生物毒性强的物质，如 CS2、硫醇等，造成吸附效果差，生物降解率低。本发明针对目前存在的主要问题，采用生物硫颗粒强化水溶性差的组分吸附，利用对有机硫高耐受的微生物菌群进行降解，达到处理效率高、系统稳定性强的目的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种含硫复杂废气的系统处理方法，采用碱洗塔、生物脱硫塔、生物除味塔、氧化塔、水洗塔等6级处理单元的串联来实现对含硫复杂废气的处理，达到排放标准。
为了达到上述目的，本发明通过多单元的集成化系统实现；所述的集成化系统包括碱洗塔、生物脱硫塔、生物除味塔、氧化塔、水洗塔等主要组成部分；所述的集成化系统中的废气流向为：废气进入碱洗塔、生物脱硫塔、生物除味塔、氧化塔、水洗塔、排烟筒高空排放，其中各塔之间由引风机连接。
所述的碱洗塔，吸收液为1％-20％的液碱。对气体进行喷淋处理，碱液吸收H2S及其它水溶性强的废气组分，H2S转化为硫化物溶解于液相中；
所述的碱吸收过程中，废气经塔下部进入，顶部排出，碱液经上部进入，喷淋后经过填料层聚集在塔下部，最后碱液经泵被重新提升至塔上部；
所述的碱洗塔中填料为拉西环、鲍尔环、弧鞍形和矩鞍形等填料；
所述的吸收H2S后的碱液，随着吸收H2S量不断增加，pH逐渐下降，当pH降至10以下后，进行排放，更换新鲜的1％-20％液碱溶液；
所述的生物脱硫塔，废气经碱洗后，进入生物脱硫塔中，废气中的CS2、硫醇等水溶性差的物质被填料层中的生物硫颗粒吸附，并被吸附在硫颗粒上的功能微生物菌群进行降解转化，最终形成无环境风险的硫酸盐类物质；
所述生物脱硫塔中的脱硫液为碳酸钠-碳酸氢钠的缓冲液， pH8.5-10，钠离子浓度为0.3mol-3.0mol；
所述生物脱硫塔中的脱硫液采用上进下出的方式，由泵提升，循环喷淋，废气采用下进上出的方式经过生物脱硫塔；
所述生物脱硫塔中填料为拉西环、鲍尔环、弧鞍形和矩鞍形等填料；
所述生物脱硫塔中生物硫颗粒通过化学吸附于填料表面，其中生物硫颗粒的粒径1-10微米，硫元素含量不高于90％；
所述生物脱硫塔中功能微生物菌群吸附于硫颗粒表面，功能微生物通过适应驯化含硫污水处理厂好氧工段的菌群得到，主要包括嗜碱性硫氧化细菌；
所述生物除味塔，前处理单元排出废气进入生物除味塔，利用富含功能微生物对废气中未被处理的VOCs类物质进行吸附、降解、转化，形成无环境风险的物质。
所述生物除味塔中循环液采用上进下出的方式，由泵提升，循环喷淋，废气采用下进上出的方式经过生物除味塔；
所述生物除味塔中的循环液pH7.5-8.5，氯化铵0.5-5.0g/L，硝酸钾0.3-3.0g/L，磷酸氢二钾0.3-6.0g/L；
所述生物除味塔中填料层为1-3层，填料为碎木屑、树皮、沸石、矿渣、活性炭等；
所述生物除味塔中功能微生物菌群吸附于填料表面，功能微生物通过适应驯化污水处理厂好氧工段的菌群得到，主要包括异养型细菌；
所述氧化塔，废气经前三级处理后，所含的主要污染物已经去除接近完全，为了进一步巩固去除效果，利用氧化试剂进行喷淋处理，使废气中恶臭气体被完全吸收氧化去除。
所述氧化塔中氧化试剂采用上进下出的方式，由泵提升，循环喷淋，废气采用下进上出的方式经过氧化塔；
所述氧化塔中氧化试剂为1％-30％次氯酸钠溶液；
所述氧化塔中填料为拉西环、鲍尔环、弧鞍形和矩鞍形等填料；
所述水洗塔，对废气进行进一步水洗净化，去除废气气流中夹带的氧化剂、气溶胶、颗粒等物质，进一步提高废气的洁净度。
所述水洗塔中填料为拉西环、鲍尔环、弧鞍形和矩鞍形等填料；
所述水洗塔中水采用上进下出的方式，由泵提升，循环喷淋，废气采用下进上出的方式经过水洗塔；
经上述6处理单元后，废气经负压风机鼓入排烟筒中，气体达标排放。
所述的集成化系统，可根据气体的组成省略某个或某些工段。
在上述过程中，主要涉及的原理主要是化学吸收和生物转化。具体的反应方程式为：
H2S+OH-→HS-+H2O 化学吸收
H2S+2OH-→S2-+2H2O 化学吸收
HS-+2O2→SO4 2-+H+ 生物转化
CS2+4O2+2H20→2SO4 2-+CO2+4H+ 生物转化
有机物+O2→代谢产物+CO2+H20 生物转化
有益效果
本发明提供了一种含硫复杂废气的系统处理方法。与现有技术相比具备以下有益效果：
1、根据生物硫颗粒对含硫有机物吸附能力强的特点，强化水溶性差物质的快速吸收，并耦合特异性微生物进行充分降解，达到对CS2、有机硫的充分处理，不产生二次污染；
2、采用两级生物处理的方式，最大量的将污染物转化为二氧化碳、硫酸根等可直排物质，降低三废的排放量；
3、生物脱硫单元采用嗜碱体系对含硫物质的处理，提高含硫物质的吸收和降解效率，降低后续单元压力，节约成本；
4、针对多污染组分共存的废气，采用多种方法联合处理，提高处理的稳定性以及对突发情况的抗冲击性，而且可根据实际情况进行灵活调节，维护少，操作简单。
附图说明
图1为本发明中用于处理含硫复杂废气的工艺流程图。主要有6 级处理单元组成，分别为：碱洗塔、生物脱硫塔、生物除味塔、氧化塔、水洗塔以及排烟筒；
具体实施方式
以下结合图1，通过具体实施例对本发明做进一步的阐述。
所述的一种处理含硫复杂气体的方法，包括多单元的集成化系统，包含碱洗塔、生物脱硫塔、生物除味塔、氧化塔、水洗塔以及排烟筒。
实施例1
利用本发明处理废气总量约为4.0万m3/h，其中含H2S约22～30ppm，CS2约40～50ppm，VOCs约800～1100ppm。
本发明中一种处理含硫复杂气体的方法包括以下步骤：
1、废气经风机进入生物脱硫塔；废气自下而上通过生物脱硫塔的填料层，废气与pH9.5、钠离子浓度1.0mol的脱硫液逆向接触，废气中的90％以上的CS2等被脱硫液、生物硫磺和微生物吸收或吸附，并被降解为二氧化碳、硫酸根等物质；
2、废气自生物脱硫塔的顶端排出，经风机进入生物除臭塔；废气自下而上通过生物除臭的填料层，废气与pH8.5的循环液逆向接触，废气中残留的有机成分被微生物吸附、氧化，生成二氧化碳、水等物质；
3、废气自生物脱硫塔的顶端排出，经风机进入氧化塔；废气自下而上通过氧化塔的填料层，废气与10％次氯酸钠逆向接触，废气中少量未被处理的物质被次氯酸钠氧化；
4、废气自氧化塔的顶端排出，经风机进入水洗塔；废气自下而上通过水洗塔的填料层，废气与喷淋液逆向接触，废气中少量的次氯酸钠等被吸收；废气经高空烟囱排放。
本实施例中，废气处理效果如表1所示。
实施例2
利用本发明处理废气总量约为8000m3/h，其中含H2S约20～ 30ppm，CS2约0～10ppm，VOCs约150～300ppm。
本发明中一种处理含硫复杂气体的方法包括以下步骤：
1、废气经风机进入生物脱硫塔；废气自下而上通过生物脱硫塔的填料层，废气与pH8.5、钠离子浓度0.5mol的脱硫液逆向接触，废气中的98％以上的CS2等被脱硫液、生物硫磺和微生物吸收或吸附，并被降解为二氧化碳、硫酸根等物质；
2、废气自生物脱硫塔的顶端排出，经风机进入氧化塔；废气自下而上通过氧化塔的填料层，废气与10％次氯酸钠逆向接触，废气中少量未被处理的物质被次氯酸钠氧化；
3、废气自氧化塔的顶端排出，经风机进入水洗塔；废气自下而上通过水洗塔的填料层，废气与喷淋液逆向接触，废气中少量的次氯酸钠等被吸收；废气经高空烟囱排放。
本实施例中，废气处理效果如表2所示。
实施例3
利用本发明处理废气总量约为15000m3/h，其中含H2S约2500～ 3000ppm，CS2约170～200ppm，VOCs约900～1000ppm。
本发明中一种处理含硫复杂气体的方法包括以下步骤：
1、废气自下而上通过碱洗塔的填料层，与20％碱液接触，废气中超过98％的H2S被吸收，废气中水溶性强的成分，尤其是有机酸类物质也被快速吸收；
2、自碱洗塔顶端排出分废气，经风机进入生物脱硫塔；废气自下而上通过生物脱硫塔的填料层，废气与pH9.5、钠离子浓度1.5mol 的脱硫液逆向接触，废气中的98％以上的CS2等被脱硫液、生物硫磺和微生物吸收或吸附，并被降解为二氧化碳、硫酸根等物质；
3、废气自生物脱硫塔的顶端排出，经风机进入生物除臭塔；废气自下而上通过生物除臭的填料层，废气与pH8.5的循环液逆向接触，废气中残留的有机成分被微生物吸附、氧化，生成二氧化碳、水等物质；
4、废气自生物脱硫塔的顶端排出，经风机进入氧化塔；废气自下而上通过氧化塔的填料层，废气与15％次氯酸钠逆向接触，废气中少量未被处理的物质被次氯酸钠氧化；
5、废气自氧化塔的顶端排出，经风机进入水洗塔；废气自下而上通过水洗塔的填料层，废气与喷淋液逆向接触，废气中少量的次氯酸钠等被吸收；废气经高空烟囱排放。
本实施例中，废气处理效果如表3所示。
表1实施例1中各采样口的气体组成分析：
表2为实施例2中各采样口的气体组成分析：
表3为实施例3中各采样口的气体组成分析：
Claims (10)
1.一种含硫复杂废气的系统处理方法，其特征在于，废气依次经过碱洗塔、生物脱硫塔、生物除味塔、氧化塔、水洗塔。
2.如权利要求1所述的一种含硫复杂废气的系统处理方法，其特征在于，废气经碱洗后进入生物脱硫塔，废气中的CS2、硫醇等水溶性差的物质被填料层中的生物硫颗粒吸附，并被吸附在硫颗粒上的功能微生物菌群进行降解转化，最终形成无环境风险的SO4 2-类物质；所述的碱洗塔，吸收液为1％-20％的液碱。
3.如权利要求1所述的生物脱硫塔，其特征在于，脱硫液为碳酸钠-碳酸氢钠的缓冲液，pH8.5-10，钠离子浓度为0.3mol-3.0mol；填料为拉西环、鲍尔环、弧鞍形和矩鞍形等填料；所述生物硫颗粒通过化学吸附于填料表面，其中生物硫颗粒的粒径1-10微米，硫元素含量不高于90％。
4.如权利要求1所述的生物脱硫塔，其特征在于，所述生物脱硫塔中功能微生物菌群吸附于硫颗粒表面，功能微生物通过适应驯化含硫污水处理厂好氧工段的菌群得到，主要包括嗜碱性硫氧化细菌。
5.如权利要求1所述的一种含硫复杂废气的系统处理方法，其特征在于，所述生物除味塔，前处理单元排出废气进入生物除味塔，利用富含功能微生物对废气中未被处理的VOCs类物质进行吸附、降解、转化，形成无环境风险的物质。
6.如权利要求5所述的生物除味塔，其特征在于，所述生物除味塔中的循环液pH7.5-8.5，氯化铵0.5-5.0g/L，硝酸钾0.3-3.0g/L，磷酸氢二钾0.3-6.0g/L；所述生物除味塔中填料层为1-3层，填料为碎木屑、树皮、沸石、矿渣、活性炭等。
7.如权利要求5所述的生物除味塔，其特征在于，所述生物除味塔中功能微生物菌群吸附于填料表面，功能微生物通过适应驯化污水处理厂好氧工段的菌群得到，主要包括异养型细菌。
8.如权利要求1所述的一种含硫复杂废气的系统处理方法，其特征在于，所述氧化塔，废气经前三级处理后，利用氧化试剂进行喷淋处理，使废气中残留组分被完全吸收氧化去除；所述氧化塔中氧化试剂为1％-30％次氯酸钠溶液；所述氧化塔中填料为拉西环、鲍尔环、弧鞍形和矩鞍形等填料。
9.如权利要求1所述的一种含硫复杂废气的系统处理方法，其特征在于，所述水洗塔对废气进行进一步水洗净化，去除废气气流中夹带的氧化剂、气溶胶、颗粒等物质，进一步提高废气的洁净度。
10.如权利要求1所述的一种含硫复杂废气的系统处理方法，其特征在于，所述的集成化系统，可根据气体的组成省略某个或某些工段。
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