一種連體式含硫廢氣淨化裝置的製作方法
2023-07-06 07:25:36
專利名稱：一種連體式含硫廢氣淨化裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬廢氣處理技術領域，特別是涉及一種連體式含硫廢氣淨化裝置。
背景技術：
硫氧化物是目前大氣汙染物中數量較大,影響面較廣的一種氣態汙染物。大氣中的硫氧化物來源很廣，幾乎所有的工業企業都有可能產生，主要是含硫燃料(煤、石油)的燃燒產生的。煤是我國經濟發展的第一能源，佔我國能源消費比例的70%左右，我國煤炭中硫分含量高，大量的燃煤和煤中較高的含硫量導致大量的SO2排放。SO2的存在對自然生態環境、人類健康、工農業生產、建築物及材料等方面都造成一定程度的危害，尤其是在大氣中SO2與03、H202等通過化學反應生成硫酸，最終形成pH值小於5. 6的酸雨，而酸雨對人體健康、生態系統和建築設施都有直接和潛在的危害。因此，含硫廢氣在排放前必須經過淨化處理。目前常用的含硫廢氣淨化方法有溼法脫硫、半乾法脫硫和幹法脫硫。溼法脫硫是指利用鹼性吸收液或含觸媒粒子的溶液，吸收煙氣中的SO2 ;半乾法脫硫是採用霧化的脫硫劑漿液進行脫硫；幹法脫硫是指利用固體吸附劑和催化劑在不降低煙氣溫度和不增加溼度的條件下，除去煙氣中的SO2。溼式石灰石/石膏法是目前應用最廣的煙氣脫硫方法之一，即將除塵後的含硫煙氣冷卻後進入吸收塔，在塔內與石灰石漿液進行氣液接觸，煙氣中的SO2被吸收，最後從煙 排放。然而，該法最大的缺點是設備龐大、佔地面積大、投資和運行費用聞。與傳統方法相比，生物法去除含硫煙氣具有不需高溫、高壓、催化劑，即均為常溫條件下操作，反應條件溫和、操作簡單、能耗低、可回收單質硫等特點，是極具發展潛力的脫硫技術。研究證明，一些微生物能通過生物還原作用將氧化態硫還原為硫化物或H2S，然後再經過生物氧化過程生成單質硫，使得含硫煙氣得以淨化，其化學反應反應式為2HS>02 — 2S+20F (I)2HS>402 — 2 S0 廣+2H+ (2)目前，生物脫硫已得到了一定的推廣應用，但仍然存在著諸多問題亟待解決。如何保證生物脫硫的安全性(H2S氣體的爆炸極限範圍較寬，為4. 3% 45. 5% V/V，在此範圍內遇火源易發生爆炸)是生物脫硫技術的難點。最近，有研究者發現了一種具有同步脫氮功能的微生物，它們可在無氧狀態下發生如下反應5HS_+2N03-+7H+ — 5S+N2+6H20,該反應避免了含硫廢氣和氧氣的接觸，可排除安全隱患。除此之外，如方程式2所示，在氧氣過量的情況下硫化物會被氧化為硫酸鹽而影響脫硫的產率，再者如何保證脫硫裝置內脫硫細菌的高效運作也是生物脫硫技術的難點。這些方面的缺陷尚未得到有效解決，阻礙了生物脫硫技術的推廣應用。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種連體式含硫廢氣淨化裝置，集脫硫細菌培養與廢氣脫硫於一體，能夠高效安全的完成含硫廢氣的淨化 工作。本發明解決其技術問題所採用的技術方案是提供一種連體式含硫廢氣淨化裝置，包括單質硫沉澱區、好氧生物脫硫區、厭氧生物脫硫區，所述的淨化裝置由下至上依次為單質硫沉澱區、好氧生物脫硫區、厭氧生物脫硫區；所述的單質硫沉澱區包括底座、排硫管、錐形排硫鬥，所述的底座上表面固定有若干錐形排硫鬥，所述的錐形排硫鬥凹槽底部設有排硫管，所述的單質硫沉澱區兩側固定有加強筋；所述的好氧生物脫硫區包括空氣曝氣器、溢流箱、循環導流板、空氣擋板，所述的好氧生物脫硫區左側壁下部設有空氣曝氣器，中部設有連通管，所述的連通管外側設有溢流箱，所述的溢流箱上部一側設有溢流管，所述的好氧生物脫硫區內部中間設有循環導流板，右側壁設有回流管，所述的循環導流板上方設有空氣擋板，所述的循環導流板上端傾斜且與空氣擋板相對，所述的好氧生物脫硫區上端左側依次設有空氣排放口、鹼液輸入管、營養液輸入管、溶解氧探頭，右側上方連接厭氧生物脫硫區；所述的厭氧生物脫硫區由下至上依次為生物填料層A、布液器A、生物填料層B、布液器B，所述的生物填料層A下方一側通入含硫廢氣進入管，所述的厭氧生物脫硫區頂部設有廢氣收集口。所述的單質硫沉澱區、好氧生物脫硫區、厭氧生物脫硫區體積比為I : 4 : 6 8。所述的錐形排硫鬥錐度為60°，裝置底部與底座呈45°的斜面。所述的空氣擋板下端水平高度低於溢流管3 6cm，所述的循環導流板上端水平高度低於溢流管6 8cm。所述的生物填料層A與生物填料層B體積比為I : I。所述的布液器A距生物填料層A上端的距離與布液器B距生物填料層B上端的距離為6 12cm，所述的生物填料層A下端距好氧生物脫硫區的液面距離為20 30cm。有益效果本發明相比現有技術，具有下列有益效果I)脫硫細菌的培養與廢氣脫硫融於一體式裝置，結構簡潔、加工方便，便於推廣和應用；2)連體式的好氧生物脫硫區結合空氣擋板和循環導流板杜絕了厭氧區含硫廢氣和氧氣的接觸，有效解決了生物脫硫的安全問題；3)好氧生物脫硫區內通過控制曝氣量，使溶解氧探頭所測溶解氧濃度維持在O. 08 O. 10mg/L之間，促使H2S氣體向單質硫轉化，並防止反應液的酸化，實現含硫廢氣的聞效生物脫硫；4)溢流箱的設置實現了生物脫硫裝置內營養液的液位調節；5)厭氧生物脫硫區設計成兩段式布液以及兩段式填充結構，實現了噴淋液的均勻分布；6)脫硫細菌將廢氣中的H2S氧化成單質硫，可回收硫資源。
圖I為本發明整體結構剖面視圖；圖2為圖I的外形俯視圖；I.單質硫沉澱區II.好氧生物脫硫區III.厭氧生物脫硫區
I.加強筋2.排硫管3.錐形排硫鬥4.空氣曝氣器5.溢流箱6.溢流管7.連通管8.空氣排放口 9.鹼液輸入管10.營養液輸入管11.溶解氧探頭12.生物填料層A 13.布液器A 14.生物填料層B 15.布液器B 16.廢氣收集口17.含硫廢氣進入管18.空氣擋板19.循環導流板20.回流管21.底座
具體實施例方式下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用於說明本發明而不用於限制本發明的範圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之後，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落於本申請所附權利要求書所限定的範圍。如圖I、圖2所示，本發明包括單質硫沉澱區I、好氧生物脫硫區II、厭氧生物脫硫區III，所述的淨化裝置由下至上依次為單質硫沉澱區I、好氧生物脫硫區II、厭氧生物脫硫區III ;所述的單質硫沉澱區I包括底座21、排硫管2、錐形排硫鬥3，所述的底座21上表面固定有若干錐形排硫鬥3，所述的錐形排硫鬥3凹槽底部設有排硫管2，所述的單質硫沉澱區I兩側固定有加強筋I ;所述的好氧生物脫硫區II包括空氣曝氣器4、溢流箱5、循環導流板19、空氣擋板18，所述的好氧生物脫硫區II左側壁下部設有空氣曝氣器4，中部設有連通管7，所述的連通管7外側設有溢流箱5，所述的溢流箱5上部一側設有溢流管6，所述的好氧生物脫硫區II內部中間設有循環導流板19，右側壁設有回流管20，所述的循環導流板19上方設有空氣擋板18，所述的循環導流板19上端傾斜且與空氣擋板18相對，所述的好氧生物脫硫區II上端左側依次設有空氣排放口 8、鹼液輸入管9、營養液輸入管10、溶解氧探頭11，右側上方連接厭氧生物脫硫區III ;所述的厭氧生物脫硫區III由下至上依次為生物填料層A12、布液器A13、生物填料層B14、布液器B15，所述的生物填料層A12下方一側通入含硫廢氣進入管17，所述的厭氧生物脫硫區III頂部設有廢氣收集口 16。所述的單質硫沉澱區I、好氧生物脫硫區II、厭氧生物脫硫區III體積比為I : 4 : 6 8。所述的錐形排硫鬥3錐度為60°，裝置底部與底座21呈45°的斜面。所述的空氣擋板18下端水平高度低於溢流管6 3 6cm，所述的循環導流板19上端水平高度低於溢流管6 6 8cm。所述的生物填料層A12與生物填料層B14體積比為I : I。所述的布液器A13距生物填料層A12上端的距離與布液器B15距生物填料層B14上端的距離為6 12cm，所述的生物填料層A12下端距好氧生物脫硫區II的液面距離為
20 30cm。本發明中單質硫沉澱區I底部設有三個錐度為60°的錐形排硫鬥3，有利於單質硫沉澱；裝置底部與底座21呈45°的斜面，減少了好氧生物脫硫區II死區的產生。好氧生物脫硫區II採用連體式結構並設有空氣擋板18，完全杜絕了含硫廢氣和氧氣的接觸，保證了生物脫硫的安全進行。循環導流板19淹沒在液面下，促進了好氧生物脫硫區II的泥水全混流作用。通過營養液輸入管10輸入的營養液pH值維持在7. 5 8. 0，使之適合脫硫細菌的生長。
好氧生物脫硫區II內通過控制曝氣量，使溶解氧探頭11所測溶解氧濃度維持在O. 08 O. 10mg/L,防止在氧氣過量的情況下硫化物被氧化為硫酸鹽而影響脫硫的效率。溢流箱5通過溢流管6調節好氧生物脫硫區II的液面高度。生物填料層A12、生物填料層B14內填充有利於微生物掛膜生長的軟性填料，並且採用兩段式填充，防止填料堵塞，減少填料層的短路和死區，同時便於清洗、更換填料。布液器距相應的生物填料層上端的距離為6 12cm，生物填料層A12下端距好氧生物脫硫區II的液面距離為20 30cm。厭氧生物脫硫區III採用兩段布液的方式，有利於含硫噴淋液的均勻分布。本發明的運行方式為空氣經空氣進入管進入好氧生物脫硫區II與溶有H2S氣體 的噴淋液反應，營養液由營養液輸入管10輸入，反應後的空氣由空氣排放口 8排出。利用溢流箱5控制好氧生物脫硫區II的液位高度，有效防止因液面過高使液體流入厭氧生物脫硫區III或溢出生物脫硫裝置外，也有效防止了因液面過低使空氣擋板18和循環導流板19失去應有的作用，導致空氣進入厭氧生物脫硫區III，帶來安全隱患。利用鹼液輸入管9調節適合脫硫細菌生長代謝的PH值，並通過溶解氧探頭11監控裝置內的溶解氧量，通過調節曝氣量強化生物脫硫過程，使廢氣中的H2S與氧氣在脫硫細菌的作用下轉化為單質硫。厭氧生物脫硫區III中，從底部含硫廢氣進入管17進入的含硫廢氣不斷上升，與向下噴淋的噴淋液逆向接觸，在生長於生物填料層A12、生物填料層B14的脫硫細菌的作用下，大部分H2S氣體在此區域得以去除並轉化為單質硫。未被去除的少部分H2S氣體溶於噴淋液滴落至好氧生物脫硫區II，進一步被空氣氧化去除，淨化後的廢氣由廢氣收集口 16排出。好氧生物脫硫區II和厭氧生物脫硫區III產生的單質硫落入單質硫沉澱區I由排硫管2排出。由此可見，本發明單質硫沉澱區I設有三個錐形排硫鬥3，便於單質硫回收；連體式的好氧脫硫反應區II設置空氣擋板18，並且空氣擋板18浸沒在液面以下，使空氣和含硫廢氣完全隔絕，杜絕了因空氣混入含硫廢氣所造成的安全隱患；設置循環導流板19促進好氧生物脫硫區II的全混流作用，增強了該區域的相間傳質；安裝溶解氧探頭11全程跟蹤好氧生物脫硫區II的溶解氧量，實時控制曝氣量，實現含硫廢氣高效生物脫硫；厭氧生物脫硫區III採用兩段式的生物填充層結構，防止填料堵塞，減少填料層的短路和死區，同時便於清洗、更換填料；整個淨化裝置集脫硫細菌的培養與廢氣脫硫於一體，結構合理且簡潔，加工方便，便於推廣應用。
權利要求
1.一種連體式含硫廢氣淨化裝置，包括單質硫沉澱區(I)、好氧生物脫硫區(II)、厭氧生物脫硫區(III)，其特徵在於所述的淨化裝置由下至上依次為單質硫沉澱區(I)、好氧生物脫硫區(II)、厭氧生物脫硫區(III);所述的單質硫沉澱區(I)包括底座(21)、排硫管(2)、錐形排硫鬥(3)，所述的底座(21)上表面固定有若干錐形排硫鬥(3)，所述的錐形排硫鬥(3)凹槽底部設有排硫管(2)，所述的單質硫沉澱區(I)兩側固定有加強筋(I);所述的好氧生物脫硫區(II)包括空氣曝氣器(4)、溢流箱(5)、循環導流板(19)、空氣擋板(18)，所述的好氧生物脫硫區(II)左側壁下部設有空氣曝氣器(4)，中部設有連通管(7)，所述的連通管(7)外側設有溢流箱(5)，所述的溢流箱(5)上部一側設有溢流管￠)，所述的好氧生物脫硫區(II)內部中間設有循環導流板(19)，右側壁設有回流管(20)，所述的循環導流板(19)上方設有空氣擋板(18)，所述的循環導流板(19)上端傾斜且與空氣擋板(18)相對，所述的好氧生物脫硫區(II)上端左側依次設有空氣排放口(8)、鹼液輸入管(9)、營養液輸入管(10)、溶解氧探頭(11)，右側上方連接厭氧生物脫硫區(III);所述的厭氧生物脫硫區(III)由下至上依次為生物填料層A(12)、布液器A(13)、生物填料層B(14)、布液器B (15)，所述的生物填料層A (12)下方一側通入含硫廢氣進入管(17)，所述的厭氧生物脫硫區(III)頂部設有廢氣收集口(16)。
2.如權利要求I所述的一種連體式含硫廢氣淨化裝置，其特徵在於所述的單質硫沉澱區(I)、好氧生物脫硫區(II)、厭氧生物脫硫區(III)體積比為I : 4 : 6 8。
3.如權利要求I所述的一種連體式含硫廢氣淨化裝置，其特徵在於所述的錐形排硫鬥(3)錐度為60°，裝置底部與底座(21)呈45°的斜面。
4.如權利要求I所述的一種連體式含硫廢氣淨化裝置，其特徵在於所述的空氣擋板(18)下端水平高度低於溢流管￠)3 6cm，所述的循環導流板(19)上端水平高度低於溢流管(6) 6 8cm。
5.如權利要求I所述的一種連體式含硫廢氣淨化裝置，其特徵在於所述的生物填料層A(12)與生物填料層B(14)體積比為I : I。
6.如權利要求I所述的一種連體式含硫廢氣淨化裝置，其特徵在於所述的布液器A (13)距生物填料層A (12)上端的距離與布液器B (15)距生物填料層B (14)上端的距離為6 12cm，所述的生物填料層A(12)下端距好氧生物脫硫區(II)的液面距離為20 30cm。
全文摘要
本發明涉及一種連體式含硫廢氣淨化裝置，包括單質硫沉澱區、好氧生物脫硫區、厭氧生物脫硫區，所述的單質硫沉澱區包括底座、排硫管、錐形排硫鬥，所述的底座上表面固定有若干錐形排硫鬥，所述的錐形排硫鬥凹槽底部設有排硫管；所述的好氧生物脫硫區包括空氣曝氣器、溢流箱、循環導流板、空氣擋板；所述的厭氧生物脫硫區由下至上依次為生物填料層A、布液器A、生物填料層B、布液器B，所述的生物填料層A下方一側通入含硫廢氣進入管，所述的厭氧生物脫硫區頂部設有廢氣收集口。本發明集脫硫細菌培養與廢氣脫硫於一體，能夠高效安全的完成含硫廢氣的淨化工作，結構合理且簡潔，加工方便，便於推廣應用。
文檔編號B01D53/52GK102631837SQ201210129510
公開日2012年8月15日 申請日期2012年4月27日 優先權日2012年4月27日
發明者劉寧, 劉洪波, 崔彥召, 徐曉雪, 柳建設, 王振希, 謝學輝, 陳小光, 馬承愚 申請人:陳小光