CN101703866B - 烟气吸附式生物脱硫工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了烟气吸附式生物脱硫工艺，本发明属环境工程，废气治理与水污染控制领域，特别涉及燃煤烟气脱硫工艺和含硫酸盐废水处理工艺。烟气吸附式生物脱硫工艺使烟气脱硫运行费用降低，同时消除脱硫副产品的二次污染。并将烟气中的二氧化硫和三氧化硫通过微生物的作用转化为单质硫。其特征在于：1、采用斜板沉淀池→调节池→加碳源→升流式污泥床反应器→中间沉淀池→接触氧化池→二沉池工艺完成脱硫废水的脱硫。2、调节池分10个小调节池，采用推流式结构，使脱硫废水的温度逐渐降低。采用垂帘式超滤膜过滤二沉池出水，浓缩含单质硫的水。

Description

烟气吸附式生物脱硫工艺

技术领域：

本发明涉及一种烟气脱硫工艺，是一种采用烟气吸附式生物脱硫方法治理废气与水污染控制的工艺，它特别涉及燃煤烟气脱硫工艺和含硫酸盐废水处理工艺。 

背景技术：

现在的然煤烟气脱硫技术主要有三类：湿法脱硫技术、半干式脱硫技术和干式脱硫技术。 

1、湿式脱硫技术： 

湿式脱硫技术主要有石灰/石灰石-石膏法、MgO法、亚硫酸铵法、双碱法等几种，其脱硫效率高、适应范围广、钙硫比低、技术成熟。 

但湿法烟气脱硫技术具有运行费用和技术要求高等缺点，副产品存在循环利用难的问题。 

2、半干式脱硫技术： 

半干式脱硫技术主要有旋转喷雾干燥法、压力喷物干燥法等，该技术没有脱硫废水产生，不需要脱硫废水设备和设施，费用相对较低，一般是同等规模的石膏法烟气脱硫***的70％左右。脱硫效率中等80-90％。 

但存在烟气喷雾干燥后的湿度大、露点不易控制，后续除尘设备运行率低，维修量大；而且存在着石灰石用量大、吸收剂利用率低及脱硫后的副产品再利用的难题。 

3、半干式脱硫技术： 

干式脱硫技术主要有电子束法、荷电干式喷射脱硫法、脉冲电晕法等，该技术反应无液相介入，反应产物也为干粉，不存在腐蚀、结露等问题，不存在设备腐蚀问题。不需要废水处理设施，可以同时脱硫脱硝。副产品是优良复合肥。脱硫效率高于90％。 

但是该技术设备昂贵，***运行、维护技术要求高。关键设备部件不过关，运行故障多。 

发明内容：

本发明目的在于提供一种烟气吸附式生物脱硫工艺，使烟气脱硫运行费用降低，并将烟气中的二氧化硫和三氧化硫通过微生物的作用转化为单质硫，使烟气脱硫既有环境效益，又有经济效益。同时消除脱硫副产品的二次污染。本发明的目的可以通过下述技术方案来实现： 

一种烟气吸附式生物脱硫工艺，其工艺步骤如下： 

1、烟气吸附单元： 

吸附塔采用喷淋塔结构，燃煤烟气通过管道进入吸附塔内，与经过加压至3Kg/cm²并经过无阻塞喷头喷出的吸收液水雾充分接触，吸收液的PH保持在7-8之间，烟气中的二氧化硫和三氧化硫被吸收液吸收而转移至吸收液中，从而完成烟气的脱硫过程。吸收二氧化硫和三氧化硫的吸收液排出吸附塔形成脱硫废水。 

2、脱硫废水生物脱硫单元： 

(1)厌氧处理单元： 

脱硫废水首先进入斜板沉淀池，斜板沉淀池的表面负荷：0.5m³/(m²·h)，在斜板沉淀池中实现脱硫废水和烟尘的分离；而后，分离出来的脱硫废水进入调节池，调节池容积可以容纳为5天的脱硫废水，调节池分10个小调节池，采用推流式结构，使脱硫废水的温度逐渐降低。每一个小调节池配备一台污水泵。并同时向脱硫废水中投加碳源，投加的碳源可以是淀粉、葡萄糖、乙醇、甲醇、乙酸、糖蜜、生活垃圾酸性发酵产物等。使投加碳源后的脱硫废水的COD/(SO₃ ^2-+SO₄ ^2-)≥2.0。 

选择脱硫废水温度在35℃-40℃的调节池的废水通过泵的提升进入升流式厌氧污泥床反应器中，升流式厌氧污泥床反应器中必须维持温度30℃-35℃、碱度1500-2500mg/L、PH＝7.5-8.0的环境，升流式厌氧污泥床反应器的COD容积负荷为6-8KgCOD/(m³·d)，硫酸根离子和亚硫酸根离子的负荷为3-4KgCOD/(m³·d)，进入升流式厌氧污泥床反应器的脱硫废水利用硫酸盐还原菌将脱硫废水中的亚硫酸盐和硫酸盐在外加碳源的条件下还原成硫化物和硫化氢；具体的反应方程式(以甲醇为碳源)： 

HSO₃ ^-+CH₃OH——HS-+CO₂↑+2H₂O 

3SO₄ ^2-+4CH₃OH——3HS^-+3HCO₃ ^-+CO₂↑+5H₂O 

如果碱度低，PH低于7.0，则发生如下反应： 

H⁺+HS^-——H₂S 

产生硫化氢，硫化氢一部分逸出，一部分溶于水中。 

从升流式厌氧污泥床反应器流出的废水经过中间沉淀池的作用，使废水携带的厌氧污泥和废水得以分离。 

(2)好氧处理单元： 

从中间沉淀池流出的废水进入接触氧化池中，接触氧化池内温度22-30℃、PH＝7.5-8.0，硫化物负荷：9～12Kg/(m³·d)，H₂S负荷：4.0～6.0Kg/(m³·d)。利用好氧微生物无色硫细菌将硫化物和硫化氢氧化成单质硫。 

反应方程式： 

主反应：2HS^-+O2——2S↓+2OH^-

付反应：2H₂S+O₂——2S₀↓+2H₂O 

H₂S+2O₂——H₂SO₄

逆反应：2S₀+O₂+2H₂O——2H₂SO₄

硫化物负荷低时，付反应H₂S+2O₂-H₂SO₄发生，使出水的SO₄ ^2-浓度升高，出水的PH降低。当硫化物负荷低到一定程度，则逆反应2S₀+O₂+2H₂O-2H₂SO₄发生，也使出水的SO₄ ^2-浓度升高，出水的PH降低。使当硫化物负荷高时，付反应2H₂S+O₂-2S₀+2H₂O发生，SO₄ ^2-浓度则较少上升，甚至还下降，出水的PH升高。 

保持硫化物高负荷，接触氧化池能保持良好的运行效果，使硫化物和硫化氢向单质硫的转化率最高；且不易发生出水中SO₄ ^2-浓度升高的现象，运行条件易于控制，运行效果较为稳定。脱硫效率稳定在97％以上。 

从接触氧化池流出的废水在二沉池中实现和活性污泥的分离，从二沉池流出的废水进入超滤浓缩池，通过垂帘式超滤膜将水抽出，抽出的水进入循环水池继续回吸附塔中使用。 

3、单质硫回收单元： 

超滤浓缩池中的浓缩液在泵的提升下进入慢滤池进行固液分离，慢滤池滤速：0.14、0.18、0.23、0.27m/h。过滤周期完成后，将截留单质硫颗粒的慢滤池表面5～6cm的砂层刮下，用二硫化碳对砂和单质硫混合物进行萃取、蒸馏，可以得到纯度较高的单质硫。萃取剂二硫化碳循环使用。 

本发明的有益效果是： 

1、启动时用普通清水投加氢氧化钠作为吸收液打入吸附塔内，与烟气充分接触，吸收烟气中的二氧化硫和三氧化硫；在以后的运行中依靠序批式活性污泥法运行过程中增加的循环吸收液的碱度，维持整个吸收液循环***PH的稳定。 

2、利用升流式厌氧污泥床反应器和接触氧化池两个微生物处理单元处理脱硫废水：利用升流式厌氧污泥床反应器中的硫酸盐还原菌将脱硫废水中的亚硫酸盐和硫酸盐在外加碳源的条件下还原成硫化物和硫化氢；利用接触氧化池中的无色硫细菌将硫化物和硫化氢氧化成单质硫，然后经过二沉池使水和活性污泥分离。处理后的脱硫废水回吸附塔循环使用。 

3、回收单质硫：利用垂帘式超滤膜浓缩二沉池出水，浓缩液经过慢滤池→二硫化碳萃取→蒸馏等工序得到单质硫。萃取剂循环使用。本发明烟气脱硫运行费用低，同时消除脱硫副产品的二次污染，并将烟气中二氧化硫和三氧化硫讵通过微生物的作用转化为单质硫。 

附图说明：

图1为本发明的工艺流程图 

具体实施方式：

1、烟气吸附流程： 

吸收液储存于循环水池中，通过泵加压后进入吸附塔内；烟气经过管道进入吸附塔内，与PH＝7.0-8.0的吸收液充分搅拌、接触，使烟气中的二氧化硫和三氧化硫被吸收液吸收，脱硫后的烟气在引风机的动力牵引下通过烟筒达标排放。 

吸收二氧化硫和三氧化硫的吸收液排出吸附塔而成为脱硫废水。 

2、脱硫废水生物脱硫流程： 

脱硫废水首先进入斜板沉淀池，在斜板沉淀池中实现脱硫废水和烟尘的分离；而后分离出来的脱硫废水进入调节池，并同时向脱硫废水中投加碳源。 

调节池的废水通过泵的提升进入升流式厌氧污泥床反应器中，进入升流式厌氧污泥床反应器的脱硫废水利用硫酸盐还原菌将脱硫废水中的亚硫酸盐和硫酸盐在外加碳源的条件下还原成硫化物和硫化氢。 

从升流式厌氧污泥床反应器流出的废水经过中间沉淀池的作用，使废水携带的厌氧污泥和废水得以分离。 

从中间沉淀池流出的废水进入接触氧化池中，在接触氧化池内利用好氧微生物无色硫细菌将硫化物和硫化氢氧化成单质硫。从接触氧化池流出的废水在二沉池中实现和活性污泥的分离，从二沉池流出的废水进入超滤浓缩池，通过垂帘式超滤膜过滤，在自吸泵的牵引下将水抽出，抽出的水进入循环水池继续回吸附塔中使用。 

超滤浓缩池中的浓缩液在泵的提升下进入慢滤池进行固液分离，分离出来的水回循环水池继续回吸附塔中使用。 

斜板沉淀沉积的烟尘通过出泥机排出，外运处理。 

从中间沉淀池和二沉池排出的剩余活性污泥进入污泥池，在污泥泵的提升下进入污泥离心分离机中脱水，脱水后的泥饼外运处理。脱出的水回调节池继续接受处理。 

3、单质硫回收流程： 

慢滤池的过滤周期完成后，将截留单质硫颗粒的慢滤池表面5-6cm的砂层刮下，放入萃取池中萃取，萃取液采用二硫化碳，萃取单质硫后的萃取液通过泵提升至蒸馏塔中蒸馏，蒸馏出来的蒸汽通过冷凝器冷凝得到二硫化碳液体，萃取剂二硫化碳循环使用。蒸馏塔底部可以得到纯度较高的单质硫。 

萃取池中的过滤砂可以继续回慢滤池中使用。 

Claims (3)

1.烟气吸附式生物脱硫工艺，其特征在于，其工艺步骤如下：

(1)需进行脱硫处理的烟气首先通过管道进入吸附塔，在吸附塔内需进行脱硫处理的烟气与经过加压至3Kg/cm²并经过无阻塞喷头喷出的吸收液水雾充分接触，吸收液的PH保持在7-8之间，需进行脱硫处理的烟气中的二氧化硫和三氧化硫被吸收液吸收而转移至吸收液中，从而完成烟气的脱硫过程；

(2)吸收二氧化硫和三氧化硫的吸收液排出吸附塔形成脱硫废水，脱硫废水首先进入斜板沉淀池，斜板沉淀池的表面负荷：0.5m³/(m²·h)；而后流入调节池，调节池容积可以容纳为5天的脱硫废水，所述的调节池分10个小调节池，10个小调节池采用推流式结构，经过10个小调节池脱硫废水的温度逐渐降低，每一个小调节池配备一台污水泵，向脱硫废水中投加碳源，使投加碳源后的脱硫废水的COD/(SO₃ ^2-+SO₄ ^2-)≥2.0，所投加的碳源为淀粉，或者是所投加的碳源为葡萄糖或乙醇、甲醇、乙酸、糖蜜、生活垃圾的酸性发酵产物；

(3)选择脱硫废水温度在35℃-40℃的调节池的废水通过泵的提升进入升流式厌氧污泥床反应器中，升流式厌氧污泥床反应器中必须维持温度30℃-35℃、碱度1500-2500mg/L、PH＝7.5-8.0的环境，升流式厌氧污泥床反应器的COD容积负荷为6-8KgCOD/(m³·d)，硫酸根离子和亚硫酸根离子的负荷为3-4KgCOD/(m³·d)，进入升流式厌氧污泥床反应器的脱硫废水利用硫酸盐还原菌将脱硫废水中的亚硫酸盐和硫酸盐在外加碳源的条件下还原成硫化物和硫化氢；从升流式厌氧污泥床反应器流出的废水流入中间沉淀池，从中间沉淀池流出的废水进入接触氧化池中，接触氧化池内温度22℃-30℃、PH＝7.5-8.0，硫化物负荷：9～12Kg/(m³·d)，H₂S负荷：4.0～6.0Kg/(m³·d)；利用好氧微生物无色硫细菌将硫化物和硫化氢氧化成单质硫；从接触氧化池流出的废水在二沉池中实现和活性污泥的分离，从二沉池流出的废水进入超滤浓缩池，通过垂帘式超滤膜将水抽出，抽出的水进入循环水池继续回吸附塔中使用；

(4)超滤浓缩池中的浓缩液在泵的提升下进入慢滤池进行固液分离，慢滤池滤速：0.14-0.27m/h；过滤出来的水回循环水池继续使用；过滤周期完成后，将截留单质硫颗粒的慢滤池表面5-6cm的砂层刮下，用二硫化碳对砂和单质硫混合物进行萃取、蒸馏，以得到纯度较高的单质硫，萃取剂二硫化碳循环使用。

2.根据权利要求1所述烟气吸附式生物脱硫工艺，其特征在于，启动时用普通清水投加氢氧化钠作为吸收液，在以后的运行中依靠序批式活性污泥法运行过程中增加的循环吸收液的碱度，维持整个吸收液循环***PH的稳定。

3.根据权利要求1所述的烟气吸附式生物脱硫工艺，其特征在于，采用斜板沉淀→调节池→加碳源→流式污泥床反应器→中间沉淀池→接触氧化池→二沉池工艺完成脱硫废水的脱硫。