CN115254423A - 一种砖瓦窑协同处置污泥的低温恶臭烟气多污染物深度治理工艺及其装置 - Google Patents

一种砖瓦窑协同处置污泥的低温恶臭烟气多污染物深度治理工艺及其装置 Download PDF

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Abstract

本发明属于大气污染控制技术领域，具体涉及一种砖瓦窑协同处置污泥的低温恶臭烟气多污染物深度治理工艺及其装置。所述装置包括间接换热单元、多场耦合多污染物协同控制单元、均相氧化‑异相催化单元和排气筒，基于此装置的低温烟气深度治理工艺通过“湿法吸收‑湿电除尘‑除雾‑臭氧均相氧化‑异相催化臭氧氧化与分解”实现恶臭烟气的深度治理，满足排放标准及感官要求，避免企业因恶臭投诉而停产。采用本发明方法对混合恶臭烟气进行治理过程中，烟气热量循环利用，污染物实现以废治废，治理功能环环相扣且结构紧凑，具有能耗低、占地面积小、投资运行成本低、工艺简单易控、无二次污染、运行稳定可靠、净化效率高等优点。

Description

一种砖瓦窑协同处置污泥的低温恶臭烟气多污染物深度治理 工艺及其装置
技术领域
本发明属于大气污染控制技术领域，具体涉及一种砖瓦窑协同处置污泥的低温恶臭烟气多污染物深度治理工艺及其装置。
背景技术
砖瓦工业是建材工业的重要组成部分，同时固体废弃物不仅产生量大，而且涉及面非常广。利用砖瓦窑协同处置污泥等固废，可以同时解决原料来源与固废消纳的问题，减污降碳优势明显。但砖瓦窑协同处置污泥过程中除了产生颗粒物、二氧化硫、氮氧化物、氟化物等常规污染物外，还产生HCl、重金属、二噁英及恶臭物质等，成分复杂且具有恶臭气味，感官印象极差，会给大气带来严重的污染。
当前，协同处置污泥的砖瓦窑烟气温度低(80-200℃)、粘性大，主要以除尘脱硫为主，大多采用简易的双碱法脱硫除尘，少数则采用了湿电除尘，对其他污染物几乎无控制。砖瓦工业执行的排放标准是因污染控制水平低而在原标准的基础上放宽了4.13倍的国标，但有近80％的企业仍然不能满足要求。主要是因为砖瓦工业集约化与现代化水平低、利润空间小、环保投入不足且烟气治理技术缺乏。近年来，砖瓦窑协同处置污泥过程中因排放恶臭烟气而引起的扰民投诉问题日益突出。为应对投诉，多在烟气治理设施后直接串联恶臭废气治理装置，利用吸收法、生物法、吸附法等方式改善恶臭废气的排放。但由于恶臭烟气成分复杂，简单的套用恶臭废气治理装置不仅适配性差、效果不佳，而且极大增加了企业的经济负担。可见，亟需开发经济适用的混合恶臭烟气深度治理工艺。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种砖瓦窑协同处置污泥的低温恶臭烟气多污染物深度治理装置，并基于该装置提出了相应的低温恶臭烟气多污染物深度治理工艺。该工艺根据烟气温度、污染物成分特征设计，可同步去除烟气中的颗粒物、二氧化硫、氮氧化物、氟化物、HCl、重金属、二噁英及恶臭物质，各污染物稳定达标排放。
为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：
本发明提供了一种砖瓦窑协同处置污泥的低温恶臭烟气多污染物深度治理装置，所述装置包括间接换热单元、多场耦合多污染物协同控制单元、均相氧化-异相催化单元和排气筒；所述间接换热单元包括冷凝管、上水池、下水池、供水泵、供热管、回水泵和回水管；所述多场耦合多污染物协同控制单元包括1号进气管、填料、喷淋装置、配药系统、吸收液循环系统、尾液处理系统、静电除尘段、除雾段、出气口和臭氧发生器；所述均相氧化-异相催化单元包括2号进气管、进气口、塔内换热器、均相氧化段、异相催化氧化与臭氧分解段和出气管；所述排气筒设置有引风机；
所述间接换热单元为箱体结构，箱体的侧壁设置有低温恶臭烟气入口，所述冷凝管设置在箱体内，且在垂直方向上呈螺旋式排布，所述上水池和下水池均设置在箱体的顶部，且所述上水池和下水池分别与所述冷凝管的两端相连，所述供水泵设置在所述供热管上，所述供热管连接在所述下水池和所述塔内换热器之间，所述回水泵设置在所述回水管上，所述回水管连接在所述上水池和所述塔内换热器之间；
所述多场耦合多污染物协同控制单元为塔体结构，所述1号进气管的其中一端连接在所述间接换热单元的箱体侧壁下部，另一端连接在所述多场耦合多污染物协同控制单元的塔体侧壁下部，所述吸收液循环系统也设置在塔体的侧壁下部，且与所述1号进气管相对设置，所述配药系统和所述尾液处理系统均与所述吸收液循环系统相连，所述配药系统用于配制复合吸收剂，所述填料、喷淋装置、静电除尘段、除雾段从下到上依次设置在塔体内；所述喷淋装置包括横向设置的喷淋管以及设置在喷淋管上的喷头，所述喷淋管与所述吸收液循环系统相连，所述出气口设置在塔体的顶部，所述臭氧发生器与所述1号进气管、2号进气管相连；
所述均相氧化-异相催化单元也是塔体结构，所述进气口设置在塔体侧壁的下部，所述2号进气管连接在所述出气口和进气口之间，所述塔内换热器设置在塔体内壁，且两侧的换热器相连通，其中一侧的换热器与所述供热管相连，另一侧的换热器则与所述回水管相连，所述均相氧化段和所述异相催化氧化与臭氧分解段分别设置在塔体内的下部和上部，所述异相催化氧化与臭氧分解段含有多效催化剂，所述出气管3-6设置在塔体侧壁的上部；
所述排气筒与所述出气管相连通，且所述引风机设置在所述排气筒与所述出气管的连接处。
优选地，所述供水泵和回水泵均为抽水泵，所述供水泵用于从所述下水池向所述塔内换热器输送热水，所述回水泵用于从所述塔内换热器向所述上水池输送冷凝水。
优选地，所述复合吸收剂由以下质量百分比的组分组成：2-15％尿素、0.5-10％碱、0.1-5％氧化剂、0.01-1％活性添加剂及余量水。
更优选地，所述碱为氢氧化钠、氢氧化钾中的任意一种；所述氧化剂为亚氯酸钠、双氧水、臭氧中的任意一种，所述活性添加剂为十二烷基苯磺酸钠、聚氧乙烯化的磷酸酯盐和发明专利CN 114210174 A中的活性成分中的一种或多种。利用烟气中的HCl与复合吸收剂中的碱反应，产生的NaCl或KCl作为助剂，可进一步促进活性添加剂对烟气中有机成分如二噁英及恶臭物质的增溶。
更优选地，当氧化剂为臭氧时，臭氧由臭氧发生器产生，与恶臭烟气预混合后进入多场耦合多污染物协同控制单元(即进入湿法吸收段)。
优选地，所述静电除尘段包括静电除尘器和清洗冲灰器，所述除雾段包括除雾器和吸附材料，所述除雾器为波形板式，由高分子材料或不锈钢制作而成，所述吸附材料为陶粒吸附剂。
优选地，在所述多场耦合多污染物协同控制单元中，所述喷淋装置用于喷射复合吸收剂，所述填料为陶瓷填料或不锈钢填料，所述吸收液循环系统将吸收液经循环泵进入喷淋装置后重新进入塔内循环使用，饱和吸收尾液则进入尾液处理系统，处理至达标排放。
在所述多场耦合多污染物协同控制单元中，由所述填料、喷淋装置、配药系统、吸收液循环系统和尾液处理系统组成湿法吸收段。优选地，所述湿法吸收段的液气比为1-100L/m3，吸收反应温度为50-100℃。
优选地，所述均相氧化段含有填料，所述填料为陶瓷填料或不锈钢填料，所述异相催化氧化与臭氧分解段含有的多效催化剂为层状双金属氢氧化物(LDHs)，或其加热脱水产物(LDT)，或其加热分解生成的双金属复合氧化物(LDO)。
更优选地，所述LDHs的分子式为[M1-x 2+Mx 3+(OH)2]-(An-)x/n·mH2O，其中M2+为Ni2+、Mn2+、Mg2+、Zn2+、Co2+、Cu2+、Sm2+中的任意一种，M3+为Fe3+、Al3+、Mn3+、Sm3+、Ce3+、Ru3+中的任意一种，An-为CO3 2-、NO3 -、Cl-、OH-、SO4 2-、PO4 3-中的任意一种。
更优选地，多效催化剂选自MnCe-LDO、CoFe-LDH、NiFe-LDH或NiFe-LDT。
更优选地，所述LDHs的制备可以选用共沉淀法、水热合成法、离子交换法中的任意一种。
更优选地，所述加热脱水为在氮气气氛下150-250℃脱水1-4h；所述加热分解为首先在氮气气氛下加热至150-250℃停留1-4h，然后在空气气氛下加热至400-600℃停留1-4h。所述加热脱水和加热分解的升温速率均为2-15℃/min。
优选地，所述多效催化剂的形式为整体式蜂窝催化剂、条形催化剂、板式催化剂中的任意一种。
进一步的，所述多效催化剂失活后，可以采用氮气/氧气/空气气氛下煅烧或乙醇/HCl/去离子水超声清洗等方式再生。
本发明还提供了一种砖瓦窑协同处置污泥的低温恶臭烟气多污染物深度治理工艺，具体为：利用上述的一种砖瓦窑协同处置污泥的低温恶臭烟气多污染物深度治理装置，首先将砖瓦窑协同处置污泥的低温恶臭烟气送入间接换热单元，将烟气降温至50-100℃，降温后的烟气则送入多场耦合多污染物协同控制单元，通过湿法吸收的方式利用复合吸收剂去除烟气中的颗粒物、二氧化硫、氮氧化物、氟化物、HCl、重金属、二噁英及恶臭物质，并经静电除尘段进一步去除颗粒物，经除雾段去除烟气中的水汽；再将经多场耦合多污染物协同控制单元净化后的烟气送入均相氧化-异相催化单元，首先利用间接换热单元产生的换热热量将烟气加热至40-90℃，再经均相氧化段预氧化调质，并在异相催化氧化与臭氧分解段的多效催化剂的作用下，深度催化氧化二噁英及恶臭物质，剩余臭氧则经多效催化剂分解，避免剩余臭氧排出造成污染，从而使烟气得到深度治理，深度治理后的烟气经排气筒排出。
优选地，所述低温恶臭烟气的温度为80-200℃。
本发明的技术原理是：在间接换热单元中，上水池向冷凝管内注入冷凝水，烟气经过冷凝管降温至50-100℃，避免湿法吸收效率降低，换热后的冷凝水携带热量经供水泵进入供热管，进入均相氧化-异相催化单元的塔内换热器，将塔内烟气温度提升至40-90℃，热量释放后冷凝水经回水泵、回水管进入上水池，依此不断循环。由于砖瓦窑烟气的温度为80-200℃，对于湿法吸收温度偏高。而利用间接换热将烟气温度降至50-100℃，有利于湿法吸收效率的最大化。换热后的水介质温度为40-90℃，正好为均相氧化-异相催化单元提供热量，使臭氧均相氧化、异相催化臭氧氧化二噁英与恶臭物质等反应处于活性温度区间。在多场耦合多污染物协同控制单元中，利用气液接触、静电除尘去除烟气中的颗粒物。以氧化-还原反应为基础，利用臭氧、亚氯酸钠、双氧水等氧化剂部分氧化NO为高价态氮氧化物，在尿素的作用下将氮氧化物转化为N2，部分未被还原的高价态氮氧化物被碱液吸收。利用尿素、碱液、氧化剂吸收去除SO2及部分无机恶臭物质(如硫化氢)，最终生成SO4 2-去除。利用碱液吸收去除烟气中的氟化物、HCl。利用气液接触、扩散-溶解的原理，用湿法洗涤去除烟气中的重金属。利用相似相溶原理去除二噁英及恶臭物质，活性添加剂降低了污染物与吸收液的界面张力，从而增加污染物在吸收液中的溶解度，利用烟气中的HCl与碱液反应生成的NaCl、KCl作为无机盐助剂，进一步提高增溶程度。除雾器将湿法吸收、湿电除尘后的水汽充分去除，避免后续臭氧在水中的损失以及水汽对于多效催化剂的毒害。由于二噁英毒性强，部分恶臭物质嗅阈值低，即使浓度很低，依然有较大的臭度，因此必须深度减排。在均相氧化-异相催化单元中，臭氧首先通过均相氧化，对未吸收下来的二噁英及恶臭物质进行预氧化调质及部分去除，多效催化剂作为剩余臭氧分解屏障，避免剩余臭氧排出造成污染，同时臭氧分解产生的高活性氧原子深度氧化二噁英及恶臭物质。LDHs或其加热衍生物作为多效催化剂，可以有效缓解由于氧空位消耗导致的失活，显著提高抗水性和稳定性。双金属的相互作用有助于产生更多氧空位，加热处理后活性位分布均匀，晶粒小，比表面积大，催化活性高。
优选地，所述异相催化氧化与臭氧分解段烟气的停留时间为10000-600000h-1，反应温度为40-90℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明公开了一种砖瓦窑协同处置污泥的低温恶臭烟气多污染物深度治理装置，所述装置包括间接换热单元、多场耦合多污染物协同控制单元、均相氧化-异相催化单元和排气筒。同时基于此装置首次提出一种针对砖瓦窑协同处置污泥过程中混合恶臭的低温烟气深度治理工艺，通过湿法吸收-湿电除尘-除雾-臭氧均相氧化-异相催化臭氧氧化与分解，实现颗粒物、二氧化硫、氮氧化物、氟化物、HCl、重金属、二噁英及恶臭物质的去除，去除率达90％以上，集中排放的臭气浓度不高于1000(无量纲)，满足排放标准及感官要求，避免企业因恶臭投诉而停产。采用本发明方法对混合恶臭烟气进行治理过程中，烟气热量循环利用，污染物实现以废治废，治理功能环环相扣且结构紧凑，具有能耗低、占地面积小、投资运行成本低、工艺简单易控、无二次污染、运行稳定可靠、净化效率高等优点，除可应用于砖瓦窑协同处置污泥的低温、高粘恶臭烟气治理外，还可应用于其他类似性质的混合恶臭低温烟气的治理中。
附图说明
图1为砖瓦窑协同处置污泥的低温恶臭烟气多污染物深度治理装置的结构示意图。
图中，1为间接换热单元，1-1为冷凝管，1-2为上水池，1-3为下水池，1-4为供水泵，1-5为供热管，1-6为回水泵，1-7为回水管，2为多场耦合多污染物协同控制单元，2-1为1号进气管，2-2为填料，2-3为喷淋装置，2-4为配药系统，2-5为吸收液循环系统，2-6为尾液处理系统，2-7为静电除尘段，2-8为除雾段，2-9为出气口，2-10为臭氧发生器，3为均相氧化-异相催化单元，3-1为2号进气管，3-2为进气口，3-3为塔内换热器，3-4为均相氧化段，3-5为异相催化氧化与臭氧分解段，3-6为出气管，4为排气筒，4-1为引风机。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，下述实施例中所用的试验材料，如无特殊说明，均为可通过常规的商业途径购买得到。
实施例1一种砖瓦窑协同处置污泥的低温恶臭烟气多污染物深度治理装置
如图1所示，所述低温恶臭烟气多污染物深度治理装置包括间接换热单元1、多场耦合多污染物协同控制单元2、均相氧化-异相催化单元3和排气筒4。
所述间接换热单元1包括冷凝管1-1、上水池1-2、下水池1-3、供水泵1-4、供热管1-5、回水泵1-6和回水管1-7；所述多场耦合多污染物协同控制单元2包括1号进气管2-1、填料2-2、喷淋装置2-3、配药系统2-4、吸收液循环系统2-5、尾液处理系统2-6、静电除尘段2-7、除雾段2-8、出气口2-9和臭氧发生器2-10；所述均相氧化-异相催化单元3包括2号进气管3-1、进气口3-2、塔内换热器3-3、均相氧化段3-4、异相催化氧化与臭氧分解段3-5和出气管3-6；所述排气筒4设置有引风机4-1；
所述间接换热单元1为箱体结构，箱体的侧壁设置有低温恶臭烟气入口，所述冷凝管1-1设置在箱体内，且在垂直方向上呈螺旋式排布，所述上水池1-2和下水池1-3均设置在箱体的顶部，且所述上水池1-2和下水池1-3分别与所述冷凝管1-1的两端相连，所述供水泵1-4设置在所述供热管1-5上，所述供热管1-5连接在所述下水池1-3和所述塔内换热器3-3之间，所述供水泵1-4可以采用常规的抽水泵，用于从所述下水池1-3向所述塔内换热器3-3输送热水，所述回水泵1-6设置在所述回水管1-7上，所述回水管1-7连接在所述上水池1-2和所述塔内换热器3-3之间，所述回水泵1-6也可以采用常规的抽水泵，用于从所述塔内换热器3-3向所述上水池1-2输送冷凝水；
所述多场耦合多污染物协同控制单元2为塔体结构，所述1号进气管2-1的其中一端连接在所述间接换热单元1的箱体侧壁下部，另一端连接在所述多场耦合多污染物协同控制单元2的塔体侧壁下部，将所述多场耦合多污染物协同控制单元2与所述间接换热单元1相连通，所述吸收液循环系统2-5(结构与发明专利CN111375300A中的吸收剂循环系统相同)也设置在塔体的侧壁下部，且与所述1号进气管2-1相对设置，所述配药系统2-4(结构与发明专利CN111375300A中的吸收剂配制存储系统相同)和所述尾液处理系统2-6(结构与发明专利CN111375300A中的尾液处理系统相同)均与所述吸收液循环系统2-5相连，所述配药系统2-4用于配制药液(复合吸收剂)，所述填料2-2、喷淋装置2-3、静电除尘段2-7、除雾段2-8从下到上依次设置在塔体内，所述静电除尘段2-7包括静电除尘器和清洗冲灰器(喷水冲洗，由抽水泵、出水管以及设置在出水管上的喷头组成)，所述除雾段2-8包括除雾器和吸附材料，所述除雾器为波形板式，由高分子材料或不锈钢制作而成，所述吸附材料为陶粒吸附剂；所述喷淋装置2-3包括横向设置的喷淋管以及设置在喷淋管上的喷头，所述喷淋管与所述吸收液循环系统2-5相连，所述吸收液循环系统2-5可通过循环泵向喷淋管输送药液(复合吸收剂)，所述出气口2-9设置在塔体的顶部，所述臭氧发生器2-10与所述1号进气管2-1、2号进气管3-1相连，可为所述1号进气管2-1和2号进气管3-1输送臭氧；
其中，由所述填料2-2、喷淋装置2-3、配药系统2-4、吸收液循环系统2-5和尾液处理系统2-6组成湿法吸收段，所述湿法吸收段的液气比为1-100L/m3，吸收反应温度为50-100℃；所述喷淋装置2-3用于喷射复合吸收剂，所述填料2-2为陶瓷填料或不锈钢填料，用于提高气液接触面积，从而提升吸收去除效率，所述吸收液循环系统2-5将吸收液经循环泵进入喷淋装置2-3后重新进入塔内循环使用，饱和吸收尾液则进入尾液处理系统2-6，处理至达标排放。
所述均相氧化-异相催化单元3也是塔体结构，所述进气口3-2设置在塔体侧壁的下部，所述2号进气管3-1连接在所述出气口2-9和进气口3-2之间，将所述均相氧化-异相催化单元3与所述多场耦合多污染物协同控制单元2相连通，所述塔内换热器3-3(即供热管道，用于加热塔内的烟气)设置在塔体内壁，且两侧的换热器相连通，其中一侧的换热器与所述供热管1-5相连，另一侧的换热器则与所述回水管1-7相连，所述均相氧化段3-4和所述异相催化氧化与臭氧分解段3-5分别设置在塔体内的下部和上部，所述均相氧化段3-4主要由填料组成，用于促进臭氧和烟气的充分接触和反应，所述填料为陶瓷填料或不锈钢填料，所述异相催化氧化与臭氧分解段3-5包括不锈钢支撑板以及放置于支撑板上的多效催化剂，所述出气管3-6设置在塔体侧壁的上部；
所述排气筒4与所述出气管3-6相连通，且所述引风机4-1(即离心式引风机)设置在所述排气筒4与所述出气管3-6的连接处。
上述提及的复合吸收剂由以下质量百分比的组分组成：2-15％尿素、0.5-10％碱、0.1-5％氧化剂、0.01-1％活性添加剂及余量水。
所述碱为氢氧化钠、氢氧化钾中的任意一种；所述氧化剂为亚氯酸钠、双氧水、臭氧中的任意一种，当氧化剂为臭氧时，臭氧由臭氧发生器产生，与恶臭烟气预混合后进入湿法吸收段；所述活性添加剂为十二烷基苯磺酸钠、聚氧乙烯化的磷酸酯盐和发明专利CN114210174A中的活性成分中的一种或多种。利用烟气中的HCl与复合吸收剂中的碱反应，产生的NaCl或KCl作为助剂，可进一步促进活性添加剂对烟气中有机成分(如二噁英及恶臭物质)的增溶作用。
上述提及的多效催化剂为层状双金属氢氧化物(LDHs)或其加热脱水产物(LDT)或其加热分解生成的双金属复合氧化物(LDO)。所述LDHs分子式为[M1-x 2+Mx 3+(OH)2]-(An-)x/n·mH2O，其中M2+为Ni2+、Mn2+、Mg2+、Zn2+、Co2+、Cu2+、Sm2+中的任意一种，M3+为Fe3+、Al3+、Mn3+、Sm3+、Ce3+、Ru3+中的任意一种，An-为CO3 2-、NO3 -、Cl-、OH-、SO4 2-、PO4 3-中的任意一种。
用于处理砖瓦窑协同处置污泥的低温恶臭烟气多污染物时，首先将砖瓦窑协同处置污泥的低温恶臭烟气(100-150℃)通入间接换热单元1，然后由上水池1-2向冷凝管1-1注入冷凝水(30-60℃)，将烟气降温至50-100℃；换热后的冷凝水携带热量经下水池1-3，通过供热管1-5和供水泵1-4进入均相氧化-异相催化单元3中的塔内换热器3-3，将塔内烟气加热至40-90℃，热量释放后的冷凝水经回水泵1-6、回水管1-7重新进入上水池1-2，并依此不断循环。经间接换热后的恶臭烟气则进入多场耦合多污染物协同控制单元2，其中，喷淋装置2-3中喷施的复合吸收剂将烟气中的颗粒物、二氧化硫、氮氧化物、氟化物、HCl、重金属、二噁英及恶臭物质去除，静电除尘器进一步去除颗粒物，除雾器去除烟气中的水汽。经多场耦合多污染物协同控制单元2处理后的烟气混合气体(含臭氧)进入均相氧化-异相催化单元3，其中，臭氧在均相氧化段3-4预氧化并部分去除二噁英及恶臭物质，随后经异相催化氧化与臭氧分解段3-5的多效催化剂深度催化臭氧氧化二噁英及恶臭物质，同时催化分解剩余臭氧。最后，经净化后的烟气从出气管3-6经引风机4-1从排气管4排出。
实施例2一种砖瓦窑协同处置污泥的低温恶臭烟气多污染物深度治理工艺
某砖瓦窑协同处置污泥恶臭烟气的温度为120℃，污染物初始浓度为颗粒物500mg/m3、二氧化硫430mg/m3、氮氧化物67mg/m3、氟化物10mg/m3、HCl 46mg/m3、重金属6mg/m3、二噁英0.18ng TEQ/m3及恶臭集中排放浓度5495(无量纲)。利用实施例1的处理装置将该恶臭烟气依次通过间接换热单元1、多场耦合多污染物协同控制单元2和均相氧化-异相催化单元3。恶臭烟气经间接换热单元1后降温至55℃，降温后的恶臭烟气污染物在多场耦合多污染物协同控制单元2内被“10％尿素-5％氢氧化钠-3％亚氯酸钠-0.5％十二烷基苯磺酸钠-81.5％水”复合吸收剂去除，并经静电除尘器进一步除尘，经除雾器去除水汽。处理后的恶臭烟气进入均相氧化-异相催化单元3，单元内的烟气温度为70℃，二噁英及恶臭物质被臭氧预氧化及部分去除后，经MnCe-LDO多效催化剂(以硝酸锰、硝酸铈为前驱体，采用“Layered Double Hydroxide Catalysts for Ozone Decomposition:The Synergic Roleof M2+and M3+(Environ.Sci.Technol.2022,56,1386-1394)”中描述的共沉淀法制备得到MnCe-LDH，然后在200℃、氮气气氛下脱水2h，随后在500℃、空气气氛下分解2h)催化臭氧氧化深度去除，同时MnCe-LDO催化分解剩余的臭氧，所述异相催化氧化与臭氧分解段烟气的停留时间为60000h-1，反应温度为70℃。净化后烟气的排放浓度为颗粒物25mg/m3、二氧化硫20mg/m3、氮氧化物5mg/m3、氟化物0mg/m3、HCl 3.5mg/m3、重金属0mg/m3、二噁英0.02ng TEQ/m3及恶臭集中排放浓度417(无量纲)，满足排放标准(《GB29620-2013-砖瓦工业大气污染物排放标准》、《GB 30485—2013-水泥窑协同处置固体废物污染控制标准》、《GB14554-93-恶臭污染物排放标准》)及感官要求。
实施例3一种砖瓦窑协同处置污泥的低温恶臭烟气多污染物深度治理工艺
某砖瓦窑协同处置污泥恶臭烟气的温度为130℃，污染物初始浓度为颗粒物450mg/m3、二氧化硫380mg/m3、氮氧化物75mg/m3、氟化物8mg/m3、HCl 32mg/m3、重金属7mg/m3、二噁英0.15ng TEQ/m3及恶臭集中排放浓度4168(无量纲)。利用实施例1的处理装置将该恶臭烟气依次通过间接换热单元1、多场耦合多污染物协同控制单元2和均相氧化-异相催化单元3。恶臭烟气经间接换热单元1后降温至60℃，降温后的恶臭烟气污染物在多场耦合多污染物协同控制单元2内被“10％尿素-5％氢氧化钾-3％亚氯酸钠-0.5％十二烷基苯磺酸钠-81.5％水”复合吸收剂吸收去除，并经静电除尘器进一步除尘，经除雾器去除水汽。处理后的恶臭烟气进入均相氧化-异相催化单元3，单元内的烟气温度为75℃，二噁英及恶臭物质被臭氧预氧化及部分去除后，经CoFe-LDH多效催化剂(以硝酸钴、硝酸铁为前驱体，采用“Layered Double Hydroxide Catalysts for Ozone Decomposition:The SynergicRole of M2+and M3+(Environ.Sci.Technol.2022,56,1386-1394)”中描述的共沉淀法制备得到CoFe-LDH)催化臭氧氧化深度去除，同时CoFe-LDH催化分解剩余臭氧，所述异相催化氧化与臭氧分解段烟气的停留时间为60000h-1，反应温度为75℃。净化后烟气的排放浓度为颗粒物20mg/m3、二氧化硫20mg/m3、氮氧化物6mg/m3、氟化物0.5mg/m3、HCl 0mg/m3、重金属0mg/m3、二噁英0.01ng TEQ/m3及恶臭集中排放浓度417(无量纲)，满足排放标准及感官要求。
实施例4一种砖瓦窑协同处置污泥的低温恶臭烟气多污染物深度治理工艺
某砖瓦窑协同处置污泥恶臭烟气的温度为125℃，污染物初始浓度为颗粒物520mg/m3、二氧化硫350mg/m3、氮氧化物42mg/m3、氟化物9mg/m3、HCl 28mg/m3、重金属8mg/m3、二噁英0.17ng TEQ/m3及恶臭集中排放浓度4168(无量纲)。利用实施例1的处理装置将该恶臭烟气依次通过间接换热单元1、多场耦合多污染物协同控制单元2和均相氧化-异相催化单元3。恶臭烟气经间接换热单元1后降温至60℃，降温后的恶臭烟气污染物在多场耦合多污染物协同控制单元2内被“10％尿素-5％氢氧化钾-3％臭氧-0.5％十二烷基苯磺酸钠-81.5％水”复合吸收剂吸收去除，并经静电除尘器进一步除尘，经除雾器去除水汽。处理后的恶臭烟气进入均相氧化-异相催化单元3，单元内的烟气温度为70℃，二噁英及恶臭物质被臭氧预氧化及部分去除后，经NiFe-LDH多效催化剂(以硝酸镍、硝酸铁为前驱体，采用采用“Layered Double Hydroxide Catalysts for Ozone Decomposition:The SynergicRole of M2+and M3+(Environ.Sci.Technol.2022,56,1386-1394)”中描述的共沉淀法制备得到NiFe-LDH)催化臭氧氧化深度去除，同时NiFe-LDH催化分解剩余臭氧，所述异相催化氧化与臭氧分解段烟气的停留时间为60000h-1，反应温度为70℃。净化后烟气的排放浓度为颗粒物18mg/m3、二氧化硫22mg/m3、氮氧化物3.8mg/m3、氟化物0.6mg/m3、HCl 0mg/m3、重金属0mg/m3、二噁英0.01ng TEQ/m3及恶臭集中排放浓度417(无量纲)，满足排放标准及感官要求。
实施例5一种砖瓦窑协同处置污泥的低温恶臭烟气多污染物深度治理工艺
某砖瓦窑协同处置污泥恶臭烟气的温度为140℃，污染物初始浓度为颗粒物390mg/m3、二氧化硫250mg/m3、氮氧化物102mg/m3、氟化物15mg/m3、HCl 39mg/m3、重金属12mg/m3、二噁英0.23ng TEQ/m3及恶臭集中排放浓度3090(无量纲)。利用实施例1的处理装置将该恶臭烟气依次通过间接换热单元1、多场耦合多污染物协同控制单元2和均相氧化-异相催化单元3。恶臭烟气经间接换热单元1后降温至60℃，降温后恶臭烟气污染物在多场耦合多污染物协同控制单元2内被“10％尿素-5％氢氧化钾-3％臭氧-0.5％十二烷基苯磺酸钠-81.5％水”复合吸收剂吸收去除，并经静电除尘器进一步除尘，经除雾器去除水汽。处理后的恶臭烟气进入均相氧化-异相催化单元3，单元内的烟气温度为80℃，二噁英及恶臭物质被臭氧预氧化及部分去除后，经NiFe-LDT多效催化剂(以硝酸镍、硝酸铁为前驱体，采用采用“Layered Double Hydroxide Catalysts for Ozone Decomposition:TheSynergic Role of M2+and M3+(Environ.Sci.Technol.2022,56,1386-1394)”中描述的共沉淀法制备NiFe-LDH，然后在200℃、氮气气氛下脱水2h)催化臭氧氧化深度去除，同时NiFe-LDT催化分解剩余臭氧，所述异相催化氧化与臭氧分解段烟气的停留时间为60000h-1，反应温度为80℃。净化后烟气的排放浓度为颗粒物15mg/m3、二氧化硫20mg/m3、氮氧化物10mg/m3、氟化物1mg/m3、HCl 2mg/m3、重金属0mg/m3、二噁英0.05ng TEQ/m3及恶臭集中排放浓度309(无量纲)，满足排放标准及感官要求。
以上对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种砖瓦窑协同处置污泥的低温恶臭烟气多污染物深度治理装置，其特征在于，所述装置包括间接换热单元(1)、多场耦合多污染物协同控制单元(2)、均相氧化-异相催化单元(3)和排气筒(4)；所述间接换热单元(1)包括冷凝管(1-1)、上水池(1-2)、下水池(1-3)、供水泵(1-4)、供热管(1-5)、回水泵(1-6)和回水管(1-7)；所述多场耦合多污染物协同控制单元(2)包括1号进气管(2-1)、填料(2-2)、喷淋装置(2-3)、配药系统(2-4)、吸收液循环系统(2-5)、尾液处理系统(2-6)、静电除尘段(2-7)、除雾段(2-8)、出气口(2-9)和臭氧发生器(2-10)；所述均相氧化-异相催化单元(3)包括2号进气管(3-1)、进气口(3-2)、塔内换热器(3-3)、均相氧化段(3-4)、异相催化氧化与臭氧分解段(3-5)和出气管(3-6)；所述排气筒(4)设置有引风机(4-1)；
所述间接换热单元(1)为箱体结构，箱体的侧壁设置有低温恶臭烟气入口，所述冷凝管(1-1)设置在箱体内，且在垂直方向上呈螺旋式排布，所述上水池(1-2)和下水池(1-3)均设置在箱体的顶部，且所述上水池(1-2)和下水池(1-3)分别与所述冷凝管(1-1)的两端相连，所述供水泵(1-4)设置在所述供热管(1-5)上，所述供热管(1-5)连接在所述下水池(1-3)和所述塔内换热器(3-3)之间，所述回水泵(1-6)设置在所述回水管(1-7)上，所述回水管(1-7)连接在所述上水池(1-2)和所述塔内换热器(3-3)之间；
所述多场耦合多污染物协同控制单元(2)为塔体结构，所述1号进气管(2-1)的其中一端连接在所述间接换热单元(1)的箱体侧壁下部，另一端连接在所述多场耦合多污染物协同控制单元(2)的塔体侧壁下部，所述吸收液循环系统(2-5)也设置在塔体的侧壁下部，且与所述1号进气管(2-1)相对设置，所述配药系统(2-4)和所述尾液处理系统(2-6)均与所述吸收液循环系统(2-6)相连，所述配药系统(2-4)用于配制复合吸收剂，所述填料(2-2)、喷淋装置(2-3)、静电除尘段(2-7)、除雾段(2-8)从下到上依次设置在塔体内；所述喷淋装置(2-3)包括横向设置的喷淋管以及设置在喷淋管上的喷头，所述喷淋管与所述吸收液循环系统(2-5)相连，所述出气口(2-9)设置在塔体的顶部，所述臭氧发生器(2-10)与所述1号进气管(2-1)、2号进气管(3-1)相连；
所述均相氧化-异相催化单元(3)也是塔体结构，所述进气口(3-2)设置在塔体侧壁的下部，所述2号进气管(3-1)连接在所述出气口(2-9)和进气口(3-2)之间，所述塔内换热器(3-3)设置在塔体内壁，且两侧的换热器相连通，其中一侧的换热器与所述供热管(1-5)相连，另一侧的换热器则与所述回水管(1-7)相连，所述均相氧化段(3-4)和所述异相催化氧化与臭氧分解段(3-5)分别设置在塔体内的下部和上部，所述异相催化氧化与臭氧分解段(3-5)含有多效催化剂，所述出气管3-6设置在塔体侧壁的上部；
所述排气筒(4)与所述出气管(3-6)相连通，且所述引风机(4-1)设置在所述排气筒(4)与所述出气管(3-6)的连接处。
2.根据权利要求1所述的一种砖瓦窑协同处置污泥的低温恶臭烟气多污染物深度治理装置，其特征在于，所述供水泵(1-4)和回水泵(1-6)均为抽水泵，所述供水泵(1-4)用于从所述下水池(1-3)向所述塔内换热器(3-3)输送热水，所述回水泵(1-6)用于从所述塔内换热器(3-3)向所述上水池(1-2)输送冷凝水。
3.根据权利要求1所述的一种砖瓦窑协同处置污泥的低温恶臭烟气多污染物深度治理装置，其特征在于，所述复合吸收剂由以下质量百分比的组分组成：2-15％尿素、0.5-10％碱、0.1-5％氧化剂、0.01-1％活性添加剂及余量水。
4.根据权利要求3所述的一种砖瓦窑协同处置污泥的低温恶臭烟气多污染物深度治理装置，其特征在于，所述碱为氢氧化钠、氢氧化钾中的任意一种；所述氧化剂为亚氯酸钠、双氧水、臭氧中的任意一种，所述活性添加剂为十二烷基苯磺酸钠、聚氧乙烯化的磷酸酯盐和发明专利CN 114210174A中的活性成分中的一种或多种。
5.根据权利要求4所述的一种砖瓦窑协同处置污泥的低温恶臭烟气多污染物深度治理装置，其特征在于，当氧化剂为臭氧时，臭氧由臭氧发生器产生，与恶臭烟气预混合后进入多场耦合多污染物协同控制单元(2)。
6.根据权利要求1所述的一种砖瓦窑协同处置污泥的低温恶臭烟气多污染物深度治理装置，其特征在于，所述均相氧化段(3-4)含有填料，所述填料为陶瓷填料或不锈钢填料，所述异相催化氧化与臭氧分解段(3-5)含有的多效催化剂为层状双金属氢氧化物，或其加热脱水产物，或其加热分解生成的双金属复合氧化物。
7.根据权利要求6所述的一种砖瓦窑协同处置污泥的低温恶臭烟气多污染物深度治理装置，其特征在于，所述层状双金属氢氧化物的分子式为[M1-x 2+Mx 3+(OH)2]-(An-)x/n·mH2O，其中M2+为Ni2+、Mn2+、Mg2+、Zn2+、Co2+、Cu2+、Sm2+中的任意一种，M3+为Fe3+、Al3+、Mn3+、Sm3+、Ce3+、Ru3+中的任意一种，An-为CO3 2-、NO3 -、Cl-、OH-、SO4 2-、PO4 3-中的任意一种。
8.根据权利要求6所述的一种砖瓦窑协同处置污泥的低温恶臭烟气多污染物深度治理装置，其特征在于，所述静电除尘段(2-7)包括静电除尘器和清洗冲灰器，所述除雾段(2-8)包括除雾器和吸附材料，所述除雾器为波形板式，由高分子材料或不锈钢制作而成，所述吸附材料为陶粒吸附剂。
9.一种砖瓦窑协同处置污泥的低温恶臭烟气多污染物深度治理工艺，其特征在于，利用权利要求1-8任一项所述的装置，首先将砖瓦窑协同处置污泥的低温恶臭烟气送入间接换热单元(1)，将烟气降温至50-100℃，降温后的烟气则送入多场耦合多污染物协同控制单元(2)，通过湿法吸收的方式利用复合吸收剂去除烟气中的颗粒物、二氧化硫、氮氧化物、氟化物、HCl、重金属、二噁英及恶臭物质，并经静电除尘段进一步去除颗粒物，经除雾段去除烟气中的水汽；再将经多场耦合多污染物协同控制单元(2)净化后的烟气送入均相氧化-异相催化单元(3)，首先利用间接换热单元(1)产生的换热热量将烟气加热至40-90℃，再经均相氧化段(3-4)预氧化调质，并在异相催化氧化与臭氧分解段(3-5)的多效催化剂的作用下，催化氧化二噁英及恶臭物质，剩余臭氧则经多效催化剂分解，避免剩余臭氧排出造成污染，从而使烟气得到深度治理，深度治理后的烟气经排气筒(4)排出。
10.根据权利要求9所述的一种砖瓦窑协同处置污泥的低温恶臭烟气多污染物深度治理工艺，其特征在于，所述低温恶臭烟气的温度为80-200℃。
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