CN1775344A

CN1775344A - 高浓度硫化氢气体的生物脱硫器加干式脱硫器处理方法

Info

Publication number: CN1775344A
Application number: CNA2005100523128A
Authority: CN
Inventors: 陈妙生
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-11-17
Filing date: 2005-02-05
Publication date: 2006-05-24

Abstract

本发明创造属于消化气体含有硫化氢等有机成分的废气净化系统中的生物脱硫器加干式脱硫器处理方法。其主要特征是，废气经过一次性生物脱硫器内的二级生物脱硫装置、活性化处理用水以及与吸附和生栖在载体表面上的好氧性微生物接触、有效地氧化分解高浓度硫化氢气体中超过80％以上的湿气达到饱和状态，再流经尘雾分离器将气和水实施99％的分离；随后含有干燥硫化氢等有机成分的废气流入到装有脱硫化氢材料的干式脱硫器内，再实施二次性脱硫，处理消化气体中的硫化氢成分达到90％以上，浓度净化处理到50(ppm)以下，使得脱硫化氢后的甲烷气体作为一种燃料能源回收以有效地利用。从而达到高度净化处理消化气体中有机成分的废气、合理回收能源的目的。

Description

高浓度硫化氢气体的生物脱硫器加干式脱硫器处理方法

技术领域

本发明创造属于对消化气体所含有高浓度硫化氢等有机成分的废气净化系统中的生物脱硫器加干式脱硫器处理方法，尤其是涉及到用于高温厌氧发酵工艺对城市生活垃圾的高温干法消化处理、污泥消化处理、粪尿消化处理过程中产生的消化气体-沼气所含有高浓度硫化氢(H₂S)、二氧化碳(CO₂)、甲烷(CH₄)等主要有机成分的废气净化系统中的生物脱硫器加干式脱硫器处理方法。

背景技术

用高温厌氧发酵工艺对城市生活垃圾的高温干法消化处理、污泥消化处理、粪尿消化处理过程中产生的消化气体-沼气所含有硫化氢、二氧化碳、甲烷等主要有机成分的废气，其硫化氢成分的浓度在2000(ppm)～2500(ppm)之间，是一种含有非常高的浓度、会对空气环境产生严重污染、对设备和材料又具有很强烈地腐蚀性作用的有机废气。可是消化气体-沼气所含有的甲烷成分可作为一种燃料能源用于蒸汽和燃气锅炉的燃料，是很有回收价值的。但是对待处理含有硫化氢等有机成分的废气工艺流程上，使用一次性生物脱硫方法-生物脱硫器处理，利用二次处理用水去溶解、好氧性微生物去氧化分解硫化氢成分的消化气体浓度，可以将硫化氢成分的浓度降解到500(ppm)以下；这样的浓度，同样会给设备和材料造成较强烈地腐蚀性。在处理工艺上有必要再进行二次性生物脱硫方法--生物脱硫器、用上述同样方法降解硫化氢成分的消化气体浓度。这时一次性和二次性的生物脱硫方法-生物脱硫器会使用大量的处理用水，其水份用于溶解、好氧性微生物而氧化分解出大量的含有酸性成分的废水，这样的废水排放、可能对周围的环境造成二次污染；有必要在废水排放过程中使用大量的具有碱性成分的氢氧化钠等稀释溶液用于中和酸性成分的方法，处理含有酸性成分的废水才能达到排放。这种处理工艺，虽然能满足对消化气体所含有高浓度硫化氢等有机成分的废气处理和达到高度净化的实际效果，然而同样也导致了过度的废水排放而造成运行成本提高等一些不利的因素。

发明内容

本发明创造是为了解决上述一次性和二次性的生物脱硫方法-生物脱硫器所存在的消化气体-沼气所含有高浓度硫化氢等有机成分的废气，在处理工艺上使用大量的处理用水，导致过度的废水排放而可能产生对周围环境造成二次污染、使得运行成本提高等一系列技术问题，而提出的一种能够对城市生活垃圾、污泥、粪尿的消化处理过程中、消化气体-沼气所含有硫化氢等有机成分的废气净化系统中处理有效的、且可能回收用作燃料能源-甲烷成分的气体，而减少废水的排放和降低对设备和材料的腐蚀作用以及运行成本，防止对空气环境的污染、延长设备使用寿命的生物脱硫器加干式脱硫器的处理方法。

本发明创造在处理消化气体所含有高浓度硫化氢等有机成分的废气的生物脱硫器加干式脱硫器处理方法、而采取以下几个技术措施：使用一次性处理工艺是生物脱硫方法-生物脱硫器；在生物脱硫器内的二组填充载体盒以二级并联形式，用中间隔板分离。在二组填充载体盒的上部，设置喷淋晒水装置；填充载体盒内的载体是采用多微孔八角形状用烧结方法而制成的陶瓷载体；由于多微孔八角形状陶瓷载体(以下简称：载体)所具有的特性是，接触物理表面积大、水份吸附容量高、保湿性能力强，适合于好氧性微生物所应具备有吸附、培养、固定的条件和生栖的空间；同时经过喷淋晒水装置大量的喷淋晒水，又容易使得微生物剥离于载体的可能性。在载体表面上所能够吸附、生栖的好氧性微生物菌种，是提取污水处理厂生物曝气槽内pH7～pH8值的活性污泥中含有好氧性微生物的菌种液体。其液体利用喷淋晒水装置，用循环喷淋方式吸附、固定和生栖在各个载体的内孔和表面上去。在二组填充载体盒的底部和下部，分别配置条状型格栅板和网状型构造的滤网以及循环处理用水集水箱，在集水箱内设置pH浓度计和处理用水进水管道以及排水管道；可以保持被处理的废气和循环处理用水的上与下之间的相互贯通、流入和废水的排放，以此组装成第一级和第二级生物脱硫装置。(与生物过滤除臭器的构造相同，已经申请发明专利，专利申请号：200410084238.3)。在生物脱硫器的后段处理工艺流程上，设置尘雾分离器和干式圆柱形脱硫器的目的，是把经由生物脱硫器处理过的高浓度硫化氢等有机成分的消化气体，其湿气程度达到饱和状态时候，随后将气体和水雾进行完全分离。使用二次性处理工艺是干式脱硫器方法，即使干燥消化气体流入到装有脱硫化氢材料的脱硫器内，使得留有剩余的硫化氢成分再次吸附、脱硫的高度净化处理。(尘雾分离器已经申请发明专利，专利申请号：200410067547.X和200410101044.X)。

本发明创造的目的是对消化气体所含有高浓度硫化氢等有机成分的废气，起到一个安定的氧化分解和高度净化处理的优点为：把含有高浓度硫化氢等有机成分的废气，经由废气进口管道流入生物脱硫器内的第一级和第二级生物脱硫装置，使用经过生物曝气过的、溶解于大量空气的活性化处理用水，其碱性值为pH6～pH8、SS值为5(mg/L)～30(mg/L)之间；通过配置在生物脱硫器壳体外的水泵和进水管道相连接的循环处理用水电动控制阀门装置，利用设置在二级生物脱硫装置上部的喷淋晒水装置，第一级生物脱硫装置的用水量是处理废气量的二倍、第二级生物脱硫装置的用水量是处理废气量的一半定量方式对废气用循环处理方式，实施连续地喷淋晒水处理，当废气与吸附、固定和生栖在载体表面上的水份和好氧性微生物接触时，其水份用于溶解、好氧性微生物去氧化分解和除去高浓度硫化氢等消化气体中的有机废气。同时微生物可利用活性化处理用水作为生存，把硫化氢成分作为一种营养物质来吸收、在载体的内孔和表面上得到有效地增值，起到氧化分解的作用和能力。这种情况下，属于酸性成分的硫化氢气体被分解的能力可达到80％以上，这时被氧化分解的硫化氢成分生成了硫酸成分，还有未被氧化分解的硫化氢成分流入到设置在二级生物脱硫装置下部的集水箱，集水箱内的水份逐渐地呈现出酸性值状态。因为具有一定酸性浓度值的循环处理用水，会形成阻碍好氧性微生物的高度活性化和降低好氧性微生物的氧化反应能力。在集水箱内的pH酸性呈现出pH3.0～pH2.5的浓度值范围时，废水通过与集水箱相连接的排水管道和电动控制排水阀门可以得到及时排放。为了控制和维持集水箱内的循环处理用水处在集水箱内的中性值范围附近，通过水泵和活性化处理用水进水电动控制阀门与相联接的进水管道、进行活性化处理用水的及时补充和集水箱内水位和pH值的调整。其适量的水份和湿度又是维持好氧性微生物的高度活性化和使得好氧性微生物把硫化氢成分作为营养物质来消化、自身增殖而经常保持应有的新陈代谢功能。

由于生物脱硫器处理的高浓度硫化氢等有机成分的废气内，含有的湿气已达到饱和状态，通过废气排气管道流经到尘雾分离器内，进行气与水的完全分离。被尘雾分离器所分离出来的废水，由相连接的废水排水管道和排水控制阀门，打开排水控制阀门使得废水向外排放。

本发明创造的生物脱硫器加干式脱硫器处理方法外，还设置了生物过滤膜装置，其主要特征是，从生物脱硫器内的集水箱所排出的废水中，含有氧化分解的硫化氢成分和未被氧化分解的硫化氢成分以及好氧性微生物的过滤液体，送入到污水处理厂生物曝气槽内吸入空气再实施曝气，这样未被氧化分解的硫化氢在生物曝气槽内被充分地氧化分解掉，使水中的空气得到饱和状态。这种经过充分曝气过的处理液体，用生物过滤膜装置内的膜的过滤，把含有被氧化分解的硫化氢所生成的硫酸成分和其他溶解成分的过滤废水，用活性化处理用水经由活性化处理用水进水管道和打开相连接的活性化处理用水进水控制阀门进行反冲洗，把过滤废水经由生物过滤膜装置相连接的废水排水管道和排水控制阀门排放到外面去。从生物脱硫器内所排出的好氧性微生物液体，流经生物过滤膜装置被浓缩之后，通过浓缩液体排水管道与相连接的活性化处理用水进水管道和活性化处理用水进水电动控制阀门，再被送入到生物脱硫器内的集水箱、和大量含空气的活性化处理用水一起，不仅仅通过喷淋晒水装置的循环喷淋晒水可以重新得到再利用，这样可以防止由于大量喷淋晒水的原因、而引起的好氧性微生物在载体表面上容易得到剥离后、好氧性微生物与废水一起排放和流失；把不含氧气的消化气体-沼气得到充分地氧化分解，其硫化氢成分的浓度得到非常明显地下降，可降解的浓度达到500(ppm)以下，起到生物脱硫器有效的处理和净化的目的。随后再流经尘雾分离器内，把处于饱和湿气状态的消化气体实施气体和水雾分离达到99％以上，含有干燥消化气体中留有剩余的硫化氢成分、通过废气排气管道流入到干式圆柱形脱硫装置内进行干式脱硫处理。

所述的干式圆柱形脱硫器内装有一种脱硫化氢材料，其材料的大小为10mm×15mmL∽30mmL以及8mm×10mmL∽20mmL，经压铸成为圆柱形状，把10mm的脱硫化氢材料的填充高度设置在≤500mm，8mm的脱硫化氢材料的填充高度设置在≤1500mm，在填充式脱硫化氢材料盒的底部，配置条状型格栅板和网状型构造的滤网，以此组装成填充式脱硫化氢材料盒。在脱硫器壳体内设置支撑架，用于支撑填充式脱硫化氢材料盒。圆柱形脱硫器壳体的下端由圆锥形与废水排水管道和废水排水控制阀门相连接，废水排水管道设置旁通管道与活性化处理用水进水管道和活性化处理用水进水控制阀门相连接；在圆柱形脱硫器的顶端部，设置调换脱硫化氢材料的进出口孔，进出口孔的上部设置密封端盖和密封垫圈，以防止处理废气时的泄漏；在填充式脱硫化氢材料盒的上部和下部之间，设置废气排气管道和处理气体出口管道；设置支撑架用于支撑整个脱硫器壳体等所组装成干式圆柱形脱硫器。

所述的脱硫化氢材料的成分由附表1组成：

附表1：

脱硫化氢材料的成分名称	三氧化二铁Fe₂O₃	三氧化二铝Al₂O₃	二氧化硅SiO₂	氧化钙CaO	水H₂O
脱硫化氢材料的成分名称	三氧化二铁Fe₂O₃	三氧化二铝Al₂O₃	二氧化硅SiO₂	氧化钙CaO	水H₂O	各种材料成分含的比例(％)	45％∽65％	5％∽6％	10％以下	6％∽15％	7％∽12％

所述的干式圆柱形脱硫器，其主要特征是，填充脱硫化氢材料的高度设置在2m以内，脱硫需要接触的时间在2分钟以内，以保证脱硫化氢材料在时间上有效吸附、脱硫化氢处理；并且控制填充材料在一定的高度，可防止废气通过脱硫化氢材料时的压力损失过大。

当消化气体所含有高浓度硫化氢等有机成分的废气通过生物脱硫器的一次性处理、氧化分解到500(ppm)以下，随后又流经尘雾分离器的气和水的分离，通过废气排气管道流经到干式圆柱形脱硫器内和脱硫化氢材料接触、二次性处理，从而使得消化气体中的硫化氢成分浓度净化处理到50(ppm)以下，其有机废气处理效果达到90％以上。这样让脱硫化氢处理过的甲烷气体经由处理气体出口管道流入到消化气罐内被回收、储存下来，或者直接送入到蒸汽、废气锅炉里作为燃料能源可以进行有效地利用。这样可能在干式圆柱形脱硫器的底部留有很少部分、含有酸性成分高的废水和一些灰尘；为了防止废水排水管道的堵塞，当在调换脱硫化氢材料时，使用旁通管道放入活性化处理用水，经过处理用水的冲洗和稀释后的废水流经废水排水管道、打开排水控制阀门才能够得到排放。消化气体通过生物脱硫器加干式脱硫器的处理方法，对控制废水和废气的排放，减少对环境造成的二次污染和给设备与材料造成腐蚀性的可能，降低电力能源消耗和设备运行成本。总而言之，本发明专利是具有结构合理、维护操作容易，能够对消化气体中含有高浓度硫化氢等成分的有机废气实施一种安定且有效的高度净化处理、合理回收能源的显著优点。

附图说明

附图实施例结构示意图。

附图标号：1消化气体进气管道，2生物脱硫器壳体，3喷淋洒水装置，4装有多微孔八角形状陶瓷载体的第一级生物脱硫装置，5装有多微孔八角形状陶瓷载体的第二级生物脱硫装置，6废气排气管道，7集水槽，8水泵相连接的循环处理用水进水管道，9循环处理用水定量(1)电动控制阀门，10循环处理用水定量(2)电动控制阀，11排水管道，12排水电动控制阀门，13尘雾分离器，14排水控制阀门，15生物过滤膜装置，16浓缩液体排水管道，17活性化处理用水进水管道，18活性化处理用水进水电动控制阀门，19活性化处理用水进水控制阀门，20干式圆柱形脱硫器壳体，21填充式脱硫化氢材料盒，22处理气体出口管道，23密封端盖，24密封垫圈，25废水排水控制阀门，26支撑架，27废水排水管道。

具体实施方式

下面结合实施例及其附图进一步说明本发明创造。

如图所示实施例，消化气体所含有高浓度硫化氢等有机成分的废气，通过消化气体进气管道1流入到生物脱硫器的壳体2时、被设置的中间隔板、强制性地由上往下流入到装有多微孔八角形状陶瓷载体(以下简称：载体)的第一级生物脱硫装置4内，再经由设置在生物脱硫器壳体2内的气流通道流入到装有载体的第二级生物脱硫装置5内，使用经过生物曝气过的、溶解于大量空气的活性化处理用水，通过配置在生物脱硫器壳体2外的水泵相连接的进水管道8和循环处理用水定量(1)电动控制阀门，以及循环处理用水定量(2)电动控制阀门，利用设置在壳体2内第一级生物脱硫装置4和第二级生物脱硫装置5的上部的喷淋洒水装置3，第一级生物脱硫装置4的用水量是处理废气量的二倍、第二级生物脱硫装置5的用水量是处理废气量的一半定量方式、实施对废气连续地喷淋晒水处理。当废气与吸附、固定和生栖在载体表面上的水份和好氧性微生物接触时，其水份用于溶解、好氧性微生物去氧化分解和除去高浓度硫化氢等消化气体中的有机废气。这种情况下，属于酸性成分的硫化氢气体被分解的能力可达到80％以上；这时被氧化分解的硫化氢成分生成了硫酸成分，还有未被氧化分解的硫化氢成分流入到设置在第一级生物脱硫装置4和第二级生物脱硫装置5下部的集水箱7，这时集水箱7内的水份逐渐地呈现出酸性值状态。当集水箱7内的pH酸性呈现出pH3.0∽pH2.5的浓度值范围时，废水通过集水箱7相连接的排水管道11和电动控制排水阀门12可以得到及时排放。废水排放到生物过滤膜装置15内，用生物过滤膜装置15内的膜的过滤，把含有被氧化分解的硫化氢所生成的硫酸成分和其他溶解成分的过滤废水，用活性化处理用水经由活性化处理用水进水管道17和打开相连接的活性化处理用水进水控制阀门19进行反冲洗，把过滤废水经由生物过滤膜装置15相连接的废水排水管道27和排水控制阀门14排放到外面去。从生物脱硫器壳体2内所排出的好氧性微生物液体，流经生物过滤膜装置15被浓缩之后，通过浓缩液体管道16与相连接的活性化处理用水进水管道17和活性化处理用水进水电动控制阀门18，再被送入到生物脱硫器壳体2内的集水箱7、和大量含空气的活性化处理用水一起，通过喷淋晒水装置3的循环喷淋晒水可以重新得到再利用。同时为了控制和维持集水箱7内的循环处理用水处在于集水箱7内的中性值范围附近，通过水泵和活性化处理用水进水电动控制阀门18与相联接的活性化处理用水进水管道17、进行活性化处理用水的及时补充和集水箱7内水位和pH值的调整。

由于生物脱硫器壳体2处理的高浓度硫化氢等有机成分的废气内，含有的湿气已达到饱和状态，通过废气排气管道6流经到尘雾分离器13内，进行气与水的完全分离。被尘雾分离器13所分离出来的废水，由相连接的废水排水管道27和排水控制阀门14，打开排水控制阀门14使得废水可向外排放。

在干式圆柱形脱硫器壳体20内设置支撑架，用于支撑填充式脱硫化氢材料盒21。脱硫器壳体20的下端由圆锥形与废水排水管道27和废水排水控制阀门25相连接，废水排水管道27设置旁通管道与活性化处理用水进水管道17和活性化处理用水进水控制阀门19相连接；在圆柱形脱硫器壳体20的顶端部，设置调换脱硫化氢材料的进出口孔，进出口孔的上部设置密封端盖23和密封垫圈24，以防止处理废气时的泄漏；在填充式脱硫化氢材料盒21的上部和下部之间，设置废气排气管道6和处理气体出口管道22；设置支撑架26用于支撑整个脱硫器壳体20。

当消化气体所含有高浓度硫化氢等有机成分的废气通过生物脱硫器壳体2内的一次性氧化分解到500(ppm)以下，随后又流经尘雾分离器13的气与水的分离，通过废气排气管道6流经到干式圆柱形脱硫器壳体20内和脱硫化氢材料接触、二次性的处理，从而使得消化气体中的硫化氢成分浓度净化处理到50(ppm)以下，其有机废气处理效果达到90％以上。这样让脱硫化氢处理过的甲烷气体经由处理气体出口管道22流入到消化气罐内被回收和储存下来，或者直接送入到蒸汽、燃气锅炉里作为燃料能源可以进行有效地利用。这样可能在干式圆柱形脱硫器壳体20内的底部留有极少部分、含有酸性成分高的废水和一些灰尘，为了防止废水排水管道27的堵塞，当在调换脱硫化氢材料时，使用旁通管道相连接的活性化处理用水进水管道17放入处理水，经过处理用水的冲洗和稀释后的废水流经废水排水管道27、打开废水排水控制阀门25才能够得以排放。

Claims

1.消化气体所含有高浓度硫化氢等有机成分的废气净化系统中的生物脱硫器加干式脱硫器处理方法，由消化气体进气管道，生物脱硫器壳体，喷淋洒水装置，装有多微孔八角形状陶瓷载体的第一级和第二级生物脱硫装置，废气排气管道，集水槽，水泵相连接的循环处理用水进水管道，循环处理用水定量(1)电动控制阀门，循环处理用水定量(2)电动控制阀，排水管道，排水电动控制阀门，尘雾分离器，进水阀门自动控制装置，排水控制阀门，生物过滤膜装置，浓缩液体管道，活性化处理用水进水管道，活性化处理用水进水电动控制阀门，活性化处理用水进水控制阀门，干式圆柱形脱硫器壳体，填充式脱硫化氢材料盒，处理气体出口管道，密封端盖，密封垫圈，废水排水控制阀门，支撑架，废水排水管道等结构所组成。

2.如权力要求1所述的生物脱硫器加干式脱硫器处理方法，其特征在于：设置尘雾分离器和生物过滤膜装置。

3.如权力要求1所述的干式圆柱形脱硫器，其特征在于：在填充式脱硫化氢材料盒的底部，配置条状型格栅板和网状型构造的滤网，以此组装成填充式脱硫化氢材料盒。

4.如权力要求1所述的干式圆柱形脱硫器，其特征在于：10mm的脱硫化氢材料的填充高度设置在≤500mm，8mm的脱硫化氢材料的填充高度设置在≤1500mm，总的填充高度设置在2m以内。

5.如权力要求1所述的干式圆柱形脱硫器，其特征在于：废气脱硫接触的时间在2分钟以内。

6.如权力要求1所述的干式圆柱形脱硫器，其特征在于：在脱硫器壳体内外设置支撑架，用于支撑填充式脱硫化氢材料盒和整个圆柱形脱硫器壳体。

7.如权力要求1所述的干式圆柱形脱硫器，其特征在于：在圆柱形脱硫器的顶端部，设置调换脱硫化氢材料的进出口孔，进出口孔的上部设置密封端盖和密封垫圈。

8.如权力要求1所述的干式圆柱形脱硫器，其特征在于：在填充式脱硫化氢材料盒的上部和下部之间，设置废气排气管道和处理气体出口管道。

9.如权力要求1所述的干式圆柱形脱硫器，其特征在于：壳体的下端由圆锥形与废水排水管道和废水排水控制阀门相连接，废水排水管道设置旁通管道与活性化处理用水进水管道和活性化处理用水进水控制阀门相连接。