CN102631837B - 一种连体式含硫废气净化装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种连体式含硫废气净化装置，包括单质硫沉淀区、好氧生物脱硫区、厌氧生物脱硫区，所述的单质硫沉淀区包括底座、排硫管、锥形排硫斗，所述的底座上表面固定有若干锥形排硫斗，所述的锥形排硫斗凹槽底部设有排硫管；所述的好氧生物脱硫区包括空气曝气器、溢流箱、循环导流板、空气挡板；所述的厌氧生物脱硫区由下至上依次为生物填料层A、布液器A、生物填料层B、布液器B，所述的生物填料层A下方一侧通入含硫废气进入管，所述的厌氧生物脱硫区顶部设有废气收集口。本发明集脱硫细菌培养与废气脱硫于一体，能够高效安全的完成含硫废气的净化工作，结构合理且简洁，加工方便，便于推广应用。

Description

一种连体式含硫废气净化装置

技术领域

本发明属废气处理技术领域，特别是涉及一种连体式含硫废气净化装置。

背景技术

硫氧化物是目前大气污染物中数量较大，影响面较广的一种气态污染物。大气中的硫氧化物来源很广，几乎所有的工业企业都有可能产生，主要是含硫燃料(煤、石油)的燃烧产生的。煤是我国经济发展的第一能源，占我国能源消费比例的70％左右，我国煤炭中硫分含量高，大量的燃煤和煤中较高的含硫量导致大量的SO₂排放。SO₂的存在对自然生态环境、人类健康、工农业生产、建筑物及材料等方面都造成一定程度的危害，尤其是在大气中SO₂与O₃、H₂O₂等通过化学反应生成硫酸，最终形成pH值小于5.6的酸雨，而酸雨对人体健康、生态系统和建筑设施都有直接和潜在的危害。因此，含硫废气在排放前必须经过净化处理。

目前常用的含硫废气净化方法有湿法脱硫、半干法脱硫和干法脱硫。湿法脱硫是指利用碱性吸收液或含触媒粒子的溶液，吸收烟气中的SO₂；半干法脱硫是采用雾化的脱硫剂浆液进行脱硫；干法脱硫是指利用固体吸附剂和催化剂在不降低烟气温度和不增加湿度的条件下，除去烟气中的SO₂。湿式石灰石/石膏法是目前应用最广的烟气脱硫方法之一，即将除尘后的含硫烟气冷却后进入吸收塔，在塔内与石灰石浆液进行气液接触，烟气中的SO₂被吸收，最后从烟囱排放。然而，该法最大的缺点是设备庞大、占地面积大、投资和运行费用高。

与传统方法相比，生物法去除含硫烟气具有不需高温、高压、催化剂，即均为常温条件下操作，反应条件温和、操作简单、能耗低、可回收单质硫等特点，是极具发展潜力的脱硫技术。研究证明，一些微生物能通过生物还原作用将氧化态硫还原为硫化物或H₂S，然后再经过生物氧化过程生成单质硫，使得含硫烟气得以净化，其化学反应反应式为：

2HS^-+O₂→2S+2OH^-    (1)

2HS^-+4O₂→2SO₄ ^2-+2H⁺    (2)

目前，生物脱硫已得到了一定的推广应用，但仍然存在着诸多问题亟待解决。如何保证生物脱硫的安全性(H₂S气体的爆炸极限范围较宽，为4.3％～45.5％V/V，在此范围内遇火源易发生爆炸)是生物脱硫技术的难点。最近，有研究者发现了一种具有同步脱氮功能的微生物，它们可在无氧状态下发生如下反应：5HS^-+2NO₃ ^-+7H⁺→5S+N₂+6H₂O，该反应避免了含硫废气和氧气的接触，可排除安全隐患。除此之外，如方程式2所示，在氧气过量的情况下硫化物会被氧化为硫酸盐而影响脱硫的产率，再者如何保证脱硫装置内脱硫细菌的高效运作也是生物脱硫技术的难点。这些方面的缺陷尚未得到有效解决，阻碍了生物脱硫技术的推广应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种连体式含硫废气净化装置，集脱硫细菌培养与废气脱硫于一体，能够高效安全的完成含硫废气的净化工作。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种连体式含硫废气净化装置，包括单质硫沉淀区、好氧生物脱硫区、厌氧生物脱硫区，所述的净化装置由下至上依次为单质硫沉淀区、好氧生物脱硫区、厌氧生物脱硫区；所述的单质硫沉淀区包括底座、排硫管、锥形排硫斗，所述的底座上表面固定有若干锥形排硫斗，所述的锥形排硫斗凹槽底部设有排硫管，所述的单质硫沉淀区两侧固定有加强筋；所述的好氧生物脱硫区包括空气曝气器、溢流箱、循环导流板、空气挡板，所述的好氧生物脱硫区左侧壁下部设有空气曝气器，中部设有连通管，所述的连通管外侧设有溢流箱，所述的溢流箱上部一侧设有溢流管，所述的好氧生物脱硫区内部中间设有循环导流板，右侧壁设有回流管，所述的循环导流板上方设有空气挡板，所述的循环导流板上端倾斜且与空气挡板相对，所述的好氧生物脱硫区上端左侧依次设有空气排放口、碱液输入管、营养液输入管、溶解氧探头，右侧上方连接厌氧生物脱硫区；所述的厌氧生物脱硫区由下至上依次为生物填料层A、布液器A、生物填料层B、布液器B，所述的生物填料层A下方一侧通入含硫废气进入管，所述的厌氧生物脱硫区顶部设有废气收集口。

所述的单质硫沉淀区、好氧生物脱硫区、厌氧生物脱硫区体积比为1∶4∶6～8。

所述的锥形排硫斗锥度为60°，装置底部与底座呈45°的斜面。

所述的空气挡板下端水平高度低于溢流管3～6cm，所述的循环导流板上端水平高度低于溢流管6～8cm。

所述的生物填料层A与生物填料层B体积比为1∶1。

所述的布液器A距生物填料层A上端的距离与布液器B距生物填料层B上端的距离为6～12cm，所述的生物填料层A下端距好氧生物脱硫区的液面距离为20～30cm。

有益效果

本发明相比现有技术，具有下列有益效果：

1)脱硫细菌的培养与废气脱硫融于一体式装置，结构简洁、加工方便，便于推广和应用；

2)连体式的好氧生物脱硫区结合空气挡板和循环导流板杜绝了厌氧区含硫废气和氧气的接触，有效解决了生物脱硫的安全问题；

3)好氧生物脱硫区内通过控制曝气量，使溶解氧探头所测溶解氧浓度维持在0.08～0.10mg/L之间，促使H₂S气体向单质硫转化，并防止反应液的酸化，实现含硫废气的高效生物脱硫；

4)溢流箱的设置实现了生物脱硫装置内营养液的液位调节；

5)厌氧生物脱硫区设计成两段式布液以及两段式填充结构，实现了喷淋液的均匀分布；

6)脱硫细菌将废气中的H₂S氧化成单质硫，可回收硫资源。

附图说明

图1为本发明整体结构剖面视图；

图2为图1的外形俯视图；

I.单质硫沉淀区II.好氧生物脱硫区III.厌氧生物脱硫区

1.加强筋2.排硫管3.锥形排硫斗4.空气曝气器5.溢流箱6.溢流管

7.连通管8.空气排放口9.碱液输入管10.营养液输入管11.溶解氧探头

12.生物填料层A 13.布液器A 14.生物填料层B 15.布液器B 16.废气收集口

17.含硫废气进入管18.空气挡板19.循环导流板20.回流管21.底座

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

如图1、图2所示，本发明包括单质硫沉淀区I、好氧生物脱硫区II、厌氧生物脱硫区III，所述的净化装置由下至上依次为单质硫沉淀区I、好氧生物脱硫区II、厌氧生物脱硫区III；所述的单质硫沉淀区I包括底座21、排硫管2、锥形排硫斗3，所述的底座21上表面固定有若干锥形排硫斗3，所述的锥形排硫斗3凹槽底部设有排硫管2，所述的单质硫沉淀区I两侧固定有加强筋1；所述的好氧生物脱硫区II包括空气曝气器4、溢流箱5、循环导流板19、空气挡板18，所述的好氧生物脱硫区II左侧壁下部设有空气曝气器4，中部设有连通管7，所述的连通管7外侧设有溢流箱5，所述的溢流箱5上部一侧设有溢流管6，所述的好氧生物脱硫区II内部中间设有循环导流板19，右侧壁设有回流管20，所述的循环导流板19上方设有空气挡板18，所述的循环导流板19上端倾斜且与空气挡板18相对，所述的好氧生物脱硫区II上端左侧依次设有空气排放口8、碱液输入管9、营养液输入管10、溶解氧探头11，右侧上方连接厌氧生物脱硫区III；所述的厌氧生物脱硫区III由下至上依次为生物填料层A12、布液器A13、生物填料层B14、布液器B15，所述的生物填料层A12下方一侧通入含硫废气进入管17，所述的厌氧生物脱硫区III顶部设有废气收集口16。

所述的单质硫沉淀区I、好氧生物脱硫区II、厌氧生物脱硫区III体积比为1∶4∶6～8。

所述的锥形排硫斗3锥度为60°，装置底部与底座21呈45°的斜面。

所述的空气挡板18下端水平高度低于溢流管6 3～6cm，所述的循环导流板19上端水平高度低于溢流管6 6～8cm。

所述的生物填料层A12与生物填料层B14体积比为1∶1。

所述的布液器A13距生物填料层A12上端的距离与布液器B15距生物填料层B14上端的距离为6～12cm，所述的生物填料层A12下端距好氧生物脱硫区II的液面距离为20～30cm。

本发明中单质硫沉淀区I底部设有三个锥度为60°的锥形排硫斗3，有利于单质硫沉淀；装置底部与底座21呈45°的斜面，减少了好氧生物脱硫区II死区的产生。

好氧生物脱硫区II采用连体式结构并设有空气挡板18，完全杜绝了含硫废气和氧气的接触，保证了生物脱硫的安全进行。

循环导流板19淹没在液面下，促进了好氧生物脱硫区II的泥水全混流作用。

通过营养液输入管10输入的营养液pH值维持在7.5～8.0，使之适合脱硫细菌的生长。

好氧生物脱硫区II内通过控制曝气量，使溶解氧探头11所测溶解氧浓度维持在0.08～0.10mg/L，防止在氧气过量的情况下硫化物被氧化为硫酸盐而影响脱硫的效率。

溢流箱5通过溢流管6调节好氧生物脱硫区II的液面高度。

生物填料层A12、生物填料层B14内填充有利于微生物挂膜生长的软性填料，并且采用两段式填充，防止填料堵塞，减少填料层的短路和死区，同时便于清洗、更换填料。

布液器距相应的生物填料层上端的距离为6～12cm，生物填料层A12下端距好氧生物脱硫区II的液面距离为20～30cm。

厌氧生物脱硫区III采用两段布液的方式，有利于含硫喷淋液的均匀分布。

本发明的运行方式为：空气经空气进入管进入好氧生物脱硫区II与溶有H₂S气体的喷淋液反应，营养液由营养液输入管10输入，反应后的空气由空气排放口8排出。利用溢流箱5控制好氧生物脱硫区II的液位高度，有效防止因液面过高使液体流入厌氧生物脱硫区III或溢出生物脱硫装置外，也有效防止了因液面过低使空气挡板18和循环导流板19失去应有的作用，导致空气进入厌氧生物脱硫区III，带来安全隐患。利用碱液输入管9调节适合脱硫细菌生长代谢的pH值，并通过溶解氧探头11监控装置内的溶解氧量，通过调节曝气量强化生物脱硫过程，使废气中的H₂S与氧气在脱硫细菌的作用下转化为单质硫。厌氧生物脱硫区III中，从底部含硫废气进入管17进入的含硫废气不断上升，与向下喷淋的喷淋液逆向接触，在生长于生物填料层A12、生物填料层B14的脱硫细菌的作用下，大部分H₂S气体在此区域得以去除并转化为单质硫。未被去除的少部分H₂S气体溶于喷淋液滴落至好氧生物脱硫区II，进一步被空气氧化去除，净化后的废气由废气收集口16排出。好氧生物脱硫区II和厌氧生物脱硫区III产生的单质硫落入单质硫沉淀区I由排硫管2排出。

由此可见，本发明单质硫沉淀区I设有三个锥形排硫斗3，便于单质硫回收；连体式的好氧脱硫反应区II设置空气挡板18，并且空气挡板18浸没在液面以下，使空气和含硫废气完全隔绝，杜绝了因空气混入含硫废气所造成的安全隐患；设置循环导流板19促进好氧生物脱硫区II的全混流作用，增强了该区域的相间传质；安装溶解氧探头11全程跟踪好氧生物脱硫区II的溶解氧量，实时控制曝气量，实现含硫废气高效生物脱硫；厌氧生物脱硫区III采用两段式的生物填充层结构，防止填料堵塞，减少填料层的短路和死区，同时便于清洗、更换填料；整个净化装置集脱硫细菌的培养与废气脱硫于一体，结构合理且简洁，加工方便，便于推广应用。

Claims (5)

1.一种连体式含硫废气净化装置，包括单质硫沉淀区（I）、好氧生物脱硫区（II）、厌氧生物脱硫区（III），其特征在于：所述的净化装置由下至上依次为单质硫沉淀区（I）、好氧生物脱硫区（II）、厌氧生物脱硫区（III）；所述的单质硫沉淀区（I）包括底座（21）、排硫管（2）、锥形排硫斗（3），所述的底座（21）上表面固定有若干锥形排硫斗（3），所述的锥形排硫斗（3）凹槽底部设有排硫管（2），所述的单质硫沉淀区（I）两侧固定有加强筋（1）；所述的好氧生物脱硫区（II）包括空气曝气器（4）、溢流箱（5）、循环导流板（19）、空气挡板（18），所述的好氧生物脱硫区（II）左侧壁下部设有空气曝气器（4），中部设有连通管（7），所述的连通管（7）外侧设有溢流箱（5），所述的溢流箱（5）上部一侧设有溢流管（6），所述的好氧生物脱硫区（II）内部中间设有循环导流板（19），右侧壁设有回流管（20），所述的循环导流板（19）上方设有空气挡板（18），所述的循环导流板（19）上端倾斜且与空气挡板（18）相对，所述的好氧生物脱硫区（II）上端左侧依次设有空气排放口（8）、碱液输入管（9）、营养液输入管（10）、溶解氧探头（11），右侧上方连接厌氧生物脱硫区（III）；所述的厌氧生物脱硫区（III）由下至上依次为生物填料层A（12）、布液器A（13）、生物填料层B（14）、布液器B（15），所述的生物填料层A（12）下方一侧通入含硫废气进入管（17），所述的厌氧生物脱硫区（III）顶部设有废气收集口（16），所述的空气挡板（18）下端水平高度低于溢流管（6）3～6cm，所述的循环导流板（19）上端水平高度低于溢流管（6）6～8cm。

2.如权利要求1所述的一种连体式含硫废气净化装置，其特征在于：所述的单质硫沉淀区（I）、好氧生物脱硫区（II）、厌氧生物脱硫区（III）体积比为1：4：6～8。

3.如权利要求1所述的一种连体式含硫废气净化装置，其特征在于：所述的锥形排硫斗（3）锥度为60°，装置底部与底座（21）呈45°的斜面。

4.如权利要求1所述的一种连体式含硫废气净化装置，其特征在于：所述的生物填料层A（12）与生物填料层B（14）体积比为1：1。

5.如权利要求1所述的一种连体式含硫废气净化装置，其特征在于：所述的布液器A（13）距生物填料层A（12）上端的距离与布液器B（15）距生物填料层B（14）上端的距离为6～12cm，所述的生物填料层A（12）下端距好氧生物脱硫区（II）的液面距离为20～30cm。