CN110124490A - 一种活性炭处理多污染物烟气及废水再利用的方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

一种活性炭处理多污染物烟气及废水再利用的方法，该方法包括以下步骤：1)多污染烟气的吸附：将多污染物烟气采用活性炭进行处理，获得吸附饱和活性炭；2)活性炭热再生：将吸附饱和活性炭加热至高温，进行热再生；3)SRG气体处理：活性炭热再生产生的SRG气体进行湿法洗涤，获得高硫气体和酸性洗涤废水；4)高硫气体处理：步骤3)获得的高硫气体通过硫资源化工序回收硫资源；5)酸性洗涤废水处理：步骤3)获得的酸性洗涤废水通过酸性过滤，获得清液和炭粉；6)清液后续处理：将步骤5)获得的清液通过氧化工序，然后经过絮凝沉淀工序获得含金属污泥和含盐废水。本发明的方法可以很好的处理二次污染物，变废为宝，重复利用，节约成本、回收资源，保护环境。

Description

一种活性炭处理多污染物烟气及废水再利用的方法及其装置
技术领域
本发明涉及一种多污染物烟气处理方法，具体涉及一种活性炭处理多污染物烟气及废水再利用的方法及其装置。属于资源环境保护领域。
背景技术
在常规的钢铁、电力、有色、石化、化工或建材等行业中，由于使用的原料种类多，往往会产生多种污染物，如SO2、NOx、粉尘、VOCs、重金属等。随着国家环保法规与标准日趋严格，除主要污染物外，现已逐渐对各类次要污染物的排放提出了严格限定。如国家环保部2012年颁布实施的《钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准》(GB28662-2012)增加了NOx、二噁英类污染物、氟化物的排放标准。这使得烟气治理技术由原来对粉尘、SO2单一污染物的治理，变为对多种污染物的综合治理，对多污染物烟气污染治理技术提出了新的要求。
目前，多污染物烟气处理方法以组合方式为主，如SCR脱硝+脱硫。但这类方法存在着多污染物协同处理难，且多污染物的增加会急剧的增长处理流程，导致环保单元占地面积大、运行费用高等问题。目前通常采用的方法为：用活性炭处理多污染物烟气，然后将处理完多污染物烟气的活性炭进行解析，循环利用，该方法可以很好的将多污染物烟气处理达到排放标准；但是处理完多污染物烟气的活性炭在解析过程中将产生固体、废水等二次污染物，这是一直困扰该领域的一个难题。
面对工业发展与大气污染的尖锐矛盾和生态环境质量总体改善的迫切要求，亟需研发一种污染物去除效率高、投资省且安全运行的多污染物协同处理技术，并实现副产物资源化利用。活性炭烟气污染排放控制技术利用活性炭具有丰富官能团及较大比表面积的特点，能同时脱除SO2、NOx、粉尘、VOCs、重金属等污染物，吸附饱和的活性炭可通过再生后循环使用，具有广阔的发展前景。活性炭烟气控制技术发展至今已有五十余年，国内外相继开发出了一系列的工艺，具有代表性的工艺有Reinluft工艺、住友工艺和Westvaco工艺。
虽然活性炭烟气控制技术能实现多污染物协同去除，但实际上只是通过吸附-解吸将污染物进行了富集，存在二次污染的问题。如吸附解吸过程产生的炭粉并未有效利用，解吸气洗涤废水未能有效处理，及解吸后产生的高浓度二氧化硫烟气进行硫资源回收后尾气不达标等问题，严重的限制了活性炭烟气控制技术的推广应用。由于活性炭烟气控制技术在国内工业化使用时间较短，出现的上述问题较新且处理难度较大，在国际上尚无可借鉴的工艺技术，亟需完全自主创新。
发明内容
本发明为在大量研究及工程实践基础上提出的治理方法，提供了一种活性炭处理多污染物烟气及废水再利用的方法，该方法具有多污染物协同处理、运行成本低、设备投资省、清洁治理、二次污染有效控制的优势。采用本发明的方法可以很好的处理二次污染物，变废为宝，重复利用，节约成本、回收资源，保护环境。
采用本发明的方法，多污染物烟气通过活性炭处理后，对活性炭进行热再生，实行活性炭的循环使用。热再生的过程中产生的SRG气体通过湿法洗涤，回收硫资源；湿法洗涤产生的废水，通过过滤、氧化、絮凝沉淀、除氨、结晶等工艺变为洁净水，循环至湿法洗涤工序重复使用。本发明的方法可实现活性炭及工艺水双循环清洁治理多污染物烟气。
根据本发明提供的第一种实施方案，提供一种活性炭处理多污染物烟气及废水再利用的方法。
一种活性炭处理多污染物烟气及废水再利用的方法，该方法包括以下步骤：
1)多污染烟气的吸附：将多污染物烟气通过烟气输送管道输送至烟气吸附装置，烟气吸附装置内装有活性炭，多污染物烟气采用活性炭进行处理，获得吸附饱和活性炭；
2)活性炭的热再生：将吸附饱和活性炭输送至活性炭热再生装置，将吸附饱和活性炭加热至高温，进行热再生；
3)SRG气体的处理：活性炭热再生产生的SRG气体通过湿法洗涤装置进行湿法洗涤，获得高硫气体和酸性洗涤废水；
4)高硫气体的处理：步骤3)获得的高硫气体通过硫资源化工序回收硫资源；
5)酸性洗涤废水的处理：步骤3)获得的酸性洗涤废水通过酸性过滤，获得清液和炭粉；
6)清液的后续处理：将步骤5)获得的清液通过氧化工序，然后经过絮凝沉淀工序获得含金属污泥和含盐废水。
作为优选，该方法还包括：7)高碱除氨工艺：在步骤6)获得的含盐废水中加入强碱，获得含氨副产物和除氨废水。
作为优选，该方法还包括：8)冷凝结晶：将步骤7)获得的除氨废水经过降温、冷凝，获得结晶盐和洁净水。优选的是，将洁净水循环至湿法洗涤装置。
作为优选，该方法还包括：9)金属回收：将步骤6)获得的含金属污泥经过金属回收工序，回收金属。
在本发明中，所述高碱除氨工艺具体为：在步骤6)获得的含盐废水中加入强碱；将含盐废水的pH调节至10-14，优选为10.5-13.5，更优选为11-13；对氨进行分离和回收，获得含氨副产物和除氨废水。
作为优选，所述分离采用吹脱除氨、膜分离、蒸法除氨中的一种或多种方法。
在本发明中，所述冷凝结晶具体为：将步骤7)获得的除氨废水的温度调节至低温，使除氨废水中的盐冷凝结晶，获得结晶盐和洁净水。
作为优选，所述低温为0-30℃，优选为5-25℃，更优选为10-20℃。
作为优选，所述结晶盐为硫酸盐、氯盐、氟盐中的一种或多种。
在本发明中，步骤6)中所述的氧化采用化学氧化、电化学氧化、紫外催化氧化、空气氧化或药剂氧化中的一种或多种。
在本发明中，步骤6)中所述絮凝沉淀工序具体为：在步骤5)中获得的清液中加入混合碱，将清液的pH调节至弱碱性，通过弱碱絮凝沉淀，获得含金属污泥和含盐废水。
作为优选，调节清液的pH至7-10，优选为7.2-9，更优选为7.5-8.5。
在本发明中，所述混合碱为含OH-和CO3 2-组成的混合物，或者为含OH-和HCO3 -组成的混合物。作为优选，混合碱为易溶氢氧化物和易溶碳酸盐组成的混合物，或易溶氢氧化物和易溶碳酸氢盐组成的混合物。更优选，混合碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂中的一种或多种，与碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾中的一种或多种的混合物。
作为优选，步骤2)中，热再生后的活性炭经过筛分，获得大颗粒活性炭和小颗粒活性炭。大颗粒活性炭返回步骤1)的烟气吸附装置中循环使用。小颗粒活性炭通过炭粉资源化工序合成大颗粒活性炭返回步骤1)的烟气吸附装置中循环使用或用作燃料。
作为优选，步骤5)中获得的炭粉通过炭粉资源化工序用于合成大颗粒活性炭返回步骤1)的烟气吸附装置中循环使用或用作燃料。
作为优选，所述炭粉资源化工序的方式为再造粒、燃烧或填埋。
在本发明中，步骤4)中硫资源化工序获得含硫副产物和含硫尾气。
作为优选，含硫尾气输送至烟气输送管道，循环至步骤1)。
作为优选，步骤7)中所述强碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂中的一种或多种。
在本发明中，所述多污染物烟气为由SO2、NOx、粉尘、VOCs、重金属中的一种或多种组成的混合烟气。
在本发明中，所述的多污染物烟气来源于钢铁、电力、有色、石化、化工或建材行业产生的含二氧化硫的复杂气体。
作为优选，多污染物烟气中二氧化硫的体积含量为0.01％～1％，优选为0.03％～0.8％，更优选0.05％～0.5％。
在本发明中，多污染物烟气的温度为100～200℃，优选为120～180℃，更优选130～160℃。
在本发明中，步骤1)中多污染物烟气采用活性炭进行处理具体为活性炭对多污染物烟气进行吸附，活性炭吸附多污染物烟气中的污染物。
作为优选，所述吸附为采用错流吸附或逆流吸附。
在本发明中，步骤1)中，当多污染物烟气中含有NOx时，向烟气吸附装置内喷入氨气。
作为优选，在单位时间内喷入氨气的摩尔量为该单位时间内烟气流中所含NOx的摩尔量的0.8～2倍，优选为0.9～1.5倍，更优选为1.0～1.3倍。
在本发明中，所述热再生为采用电加热或热风加热将吸附饱和的活性炭加热。
优选的是，热再生的温度为250℃～480℃，优选为300℃～450℃，更优选360℃～430℃。
在本发明中，所述的湿法洗涤采用的溶液为酸性溶液(例如0.5-10％浓度的稀盐酸或稀硫酸或稀磷酸溶液。浓度例如是1wt％，4wt％，5wt％或7wt％)。
作为优选，酸性溶液的pH值为0～7，优选1～6，更优选为2～5。
在本发明中，湿法洗涤过程中，SRG气体与酸性溶液的体积流量比为1:10～100，优选为1:20～80，更优选1:30～60。
在本发明中，所述硫资源化工序具体为：将高硫气体转化为含硫副产物，含硫副产物为硫酸、硫磺、液体SO2、亚硫酸盐、硫酸盐中的一种或多种，更优选将高硫气体转化为硫酸。
在本发明中，所述酸性烟气洗涤废水中包括悬浮物、金属离子、氨氮、氟氯、有机污染物中的一种或多种。作为优选，所述金属离子铁、铜、铅、钙、锌、镉、钴、镍、铝中的一种或多种。
在本发明中，所述酸性过滤为利用悬浮物自身重力沉降作用或过滤器拦截作用去除悬浮物。酸性过滤后清液中悬浮物浓度为0～100mg/L，优选1～80mg/L，更优选2～50mg/L。
作为优选，步骤8)获得的结晶盐经过热风处进一步干燥后进行除尘处理。
作为优选，所述除尘处理采用干法除尘，优选为电除尘、布袋除尘、陶瓷除尘中的一种，更优选布袋除尘。
根据本发明提供的第二种实施方案，提供一种多污染物烟气协同治理及废水零排放的装置。
一种多污染物烟气协同治理及废水零排放的装置或用于第一种实施方案所述方法的装置，该装置包括烟气输送管道、烟气吸附装置、活性炭热再生装置、湿法洗涤装置、硫资源化装置、酸性过滤装置、氧化装置、絮凝沉淀装置。多污染物烟气通过烟气输送管道输送至烟气吸附装置。烟气吸附装置的活性炭出口通过输送装置连接至活性炭热再生装置。活性炭热再生装置的SRG气体出口通过管道连接至湿法洗涤装置。湿法洗涤装置的高硫气体出口连接至硫资源化装置。湿法洗涤装置的废水出口连接至酸性过滤装置。酸性过滤装置的液体出口连接至氧化装置。氧化装置的出口连接至絮凝沉淀装置。
作为优选，该装置还包括高碱除氨装置、冷凝结晶装置。絮凝沉淀装置的液体出口连接至高碱除氨装置。高碱除氨装置的液体出口连接至冷凝结晶装置。冷凝结晶装置的洁净水出口连接至湿法洗涤装置。
作为优选，该装置还包括筛分装置、炭粉资源化装置。活性炭热再生装置的活性炭出口连接至筛分装置。筛分装置的大颗粒活性炭出口连接至烟气吸附装置。筛分装置的小颗粒活性炭出口、酸性过滤装置的固体出口连接至炭粉资源化装置。炭粉资源化装置的出料口连接至烟气吸附装置。
作为优选，该装置还包括金属回收装置。絮凝沉淀装置的固体出口连接至金属回收装置。
作为优选，硫资源化装置的含硫尾气出口连接至烟气输送管道或者烟气吸附装置。
作为优选，所述烟气吸附装置为吸附塔，所述活性炭热再生装置为解析塔。
本发明提出一种活性炭及工艺水双循环清洁治理多污染物烟气的方法，其工艺过程与技术原理简述如下：
a)SO2的资源化和深度净化：基于活性炭表面官能团丰富和比表面积较大的特征，烟气中低浓度SO2被活性炭选择性吸附而实现烟气净化，吸附饱和的活性炭通过合理的热解吸得到纯度较高的高浓度SO2。高浓度SO2可分别通过氧化、还原、浓缩、吸收以硫酸、硫磺、液体SO2、硫酸盐进行回收。未能被有效回收利用的尾气则返回活性炭进气口，进行循环脱除，实现了SO2的资源化和深度净化。
b)NOx无害化：由于活性炭具有强还原性，烟气中的氮氧化物可在活性炭表面发生non-SCR反应转化为氮气。另外，活性炭具有丰富的表面官能团，在氨气存在情况下，可通过表面催化作用发生SCR反应，将氮氧化物转化为氮气。以上两种途径均能使氮氧化物转化为无害的氮气，实现了NOx的无害化治理。
c)二噁英无害化：二噁英首先被吸附在活性炭内而实现烟气净化，接着会在活性炭热解吸的过程中通过活性炭的催化作用发生裂解转化为无害物质，实验结果表明在解吸塔内保持400℃1.5h以上，就可以彻底分解。
d)含重金属固废减量化：重金属被活性炭吸附后，绝大部分可通过解吸进入解吸气，然后被洗涤净化进入洗涤废水。本方法合理分析各污染物特征，通过逐级处理结合混合碱(OH-和CO3 2-)弱碱絮凝沉淀重金属，极大的减少了重金属污泥量即减少了危险固废量。
e)氨氮清洁化回收：氨气进入烟气后，一部分与SO2结合变为亚硫酸铵，一部分与NOx发生SCR反应形成氮气。由于亚硫酸铵不稳定，生成的亚硫酸铵极易在活性炭高温再生过程中分解为氨气和SO2。由于氨气极易溶于水，几乎会全部进入洗涤废水。本发明采用混合碱在弱碱(7～9)下沉淀重金属，高碱(11～14)下除氨或回收氨的技术，可有效避免高碱沉淀重金属时造成的氨气逃逸及形成金属氨氮稳定络合物，实现氨氮的清洁化回收或处理。
f)氟氯无害化：烟气中的氟氯易被活性炭吸附，然后在高温下解吸，进而进入洗涤废水中。由于氟氯盐在水中的溶解度随着温度的降低而降低，本方法在废水中重金属及氨氮均被去除后，采用降低溶液温度使氟氯盐结晶析出。避免了与重金属共同析出及铵盐难结晶的问题，降低了结晶盐的危害性，实现氟氯无害化处置。
g)炭粉资源化：活性炭吸附和解吸过程会由于化学损耗和机械损耗产生大量活性炭粉，一部分炭粉随解吸后的活性炭被筛分后分离，一部分炭粉会随着解吸气进入废水。本发明基于炭粉粒径分析及表面疏水特性，通过合理设计过滤条件，在酸性条件下过滤废水中的炭粉，并干燥后与筛下炭粉混合，用于进行炭粉造粒、燃烧、填埋，实现了炭粉的资源化利用，降低了运行成本。
在本发明中，吸附了污染物的活性炭通过活性炭热再生装置(例如解析塔)后，使得原吸附在活性炭上的污染物进入解析气体中，吸附饱和的活性炭又变为了新鲜的活性炭(即可以用于吸附塔吸附污染物的活性炭)。从解析塔排放出来的活性炭由于机械损耗产生大量活性炭粉，通过筛分装置进行筛分，大颗粒活性炭返回步骤1)的烟气吸附装置中循环使用，小颗粒活性炭通过炭粉资源化工序合成大颗粒活性炭返回步骤1)的烟气吸附装置中循环使用或用作燃料；使得活性炭回收、循环利用。
在本发明中，解析气体，也就是SRG气体，通过湿法洗涤，使得SRG气体中附带的一部分炭粉会随着解吸气进入废水中，金属离子也溶于水中。含硫气体依然为气态，收集高硫气体，通过硫资源化工序，回收硫资源，剩余极少部分的含硫尾气输送至烟气输送管道，再经过吸附塔进行处理。实现污染气体的零排放。
在本发明中，通过湿法洗涤后，产生的酸性洗涤废水包括悬浮状态的炭粉、金属离子；将该部分酸性洗涤废水通过酸性过滤，将废水中的悬浮物(即炭粉)分离出来，获得炭粉，该部分炭粉可以通过炭粉资源化工序进行回收利用，例如采用再造粒工序获得大颗粒活性炭，然后循环至吸附塔。将悬浮物分离后的废水中含有金属离子(或者金属盐)，为清液；酸性洗涤后的清液通过氧化工序，除去清液中COD，使得清液中有机物成分大量减少；然后通过絮凝沉淀，除去了其中的重金属离子，金属离子进入含金属污泥，然后通过金属回收工序，收集和富集金属，出售或者用作其他用途。经过絮凝沉淀工序之后的含盐废水经过高碱除氨工艺，除去含盐废水中的氨，获得含氨副产物和除氨废水；含氨副产物可以直接出售，产生经济价值。除氨废水经过冷凝结晶，除去氯离子、氟离子；获得结晶盐和洁净水；所述结晶盐为硫酸盐、氯盐、氟盐。结晶盐可以直接出售，产生经济价值。剩余部分的结晶工艺水循环至湿法洗涤工序，可以循环使用。
采用本发明的方法，多污染物烟气采用活性炭处理后，活性炭可以实现完全回收并循环利用。污染物中的硫化物回收为含硫副产物。金属离子可以大部分通过絮凝沉淀工序和金属回收工序进行回收，剩余的变为结晶盐，氮氧化物在解析过程中变为了氮气，有机物通过氧化工序变为了二氧化碳。从而真正实现了多污染物烟气协同治理，废水零排放，不产生二次污染的效果，同时还回收了多污染物烟气中的金属离子(或者重金属离子)。变废为宝，重复利用，废水零排放；节约成本、回收资源，保护环境。
在本发明中，所述SRG气体是指解吸塔解析后排出的富集烟气。SRG气体(或称为SRG烟气)具有温度高、含尘高、SO2含量高、含水率高、烟气杂物成分复杂等特点。在本领域中，SRG气体也简称为富硫气体；用于输送至制酸***进行制酸。
与现有技术相比较，本发明的方法具有以下有益技术效果：
(1)本发明针对烟气中多污染物各自特点，进行了合理设计，实现各污染物的深度净化或资源化或无害化处理/处置。
(2)本发明通过炭粉资源化和洗涤废水合理化逐级处理，实现了活性炭和工业水的双循环再利用，极大的降低了能耗物耗。
(3)硫资源化工艺未能对高浓度二氧化硫进行有效处理时，会产生低浓度的二氧化硫尾气，由于本发明以中低浓度二氧化硫为处理对象，因此尾气可返回烟气吸收，无需新增尾气处理设施，极大的降低投资成本。
(4)本发明对重金属及危害性较小的结晶盐物质流进行合理分类分离，避免了采用常规石灰石法造成的污泥量大、成分复杂的缺点。
(5)本发明采用混合碱弱碱絮凝沉淀耦合高碱除氨的工艺，避免高碱沉淀重金属时造成的氨气逃逸及形成金属氨氮稳定络合物，实现氨氮的清洁化回收或处理。
综上，本发明提供的活性炭及工艺水双循环清洁治理多污染物烟气的方法具有多污染物协同处理、运行成本低、设备投资省、清洁治理、二次污染有效控制的优势。
附图说明
图1为本发明一种活性炭处理多污染物烟气及废水再利用的方法的工艺流程图；
图2为本发明一种活性炭处理多污染物烟气及废水再利用的方法的另一种工艺流程图；
图3为本发明一种活性炭处理多污染物烟气及废水再利用的装置的结构示意图。
附图标记：L1：烟气输送管道；1：烟气吸附装置；2：活性炭热再生装置；3：湿法洗涤装置；4：硫资源化装置；5：酸性过滤装置；6：氧化装置；7：絮凝沉淀装置；8：高碱除氨装置；9：冷凝结晶装置；10：筛分装置；11：炭粉资源化装置；12：金属回收装置。
具体实施方式
根据本发明提供的第一种实施方案，提供一种活性炭处理多污染物烟气及废水再利用的方法。
一种活性炭处理多污染物烟气及废水再利用的方法，该方法包括以下步骤：
1)多污染烟气的吸附：将多污染物烟气通过烟气输送管道L1输送至烟气吸附装置1，烟气吸附装置1内装有活性炭，多污染物烟气采用活性炭进行处理，获得吸附饱和活性炭；
2)活性炭的热再生：将吸附饱和活性炭输送至活性炭热再生装置2，将吸附饱和活性炭加热至高温，进行热再生；
3)SRG气体的处理：活性炭热再生产生的SRG气体通过湿法洗涤装置3进行湿法洗涤，获得高硫气体和酸性洗涤废水；
4)高硫气体的处理：步骤3)获得的高硫气体通过硫资源化工序回收硫资源；
5)酸性洗涤废水的处理：步骤3)获得的酸性洗涤废水通过酸性过滤，获得清液和炭粉；
6)清液的后续处理：将步骤5)获得的清液通过氧化工序，然后经过絮凝沉淀工序获得含金属污泥和含盐废水。
作为优选，该方法还包括：7)高碱除氨工艺：在步骤6)获得的含盐废水中加入强碱，获得含氨副产物和除氨废水。
作为优选，该方法还包括：8)冷凝结晶：将步骤7)获得的除氨废水经过降温、冷凝，获得结晶盐和洁净水。优选的是，将洁净水循环至湿法洗涤装置3。
作为优选，该方法还包括：9)金属回收：将步骤6)获得的含金属污泥经过金属回收工序，回收金属。
在本发明中，所述高碱除氨工艺具体为：在步骤6)获得的含盐废水中加入强碱；将含盐废水的pH调节至10-14，优选为10.5-13.5，更优选为11-13；对氨进行分离和回收，获得含氨副产物和除氨废水。
作为优选，所述分离采用吹脱除氨、膜分离、蒸法除氨中的一种或多种方法。
在本发明中，所述冷凝结晶具体为：将步骤7)获得的除氨废水的温度调节至低温，使除氨废水中的盐冷凝结晶，获得结晶盐和洁净水。
作为优选，所述低温为0-30℃，优选为5-25℃，更优选为10-20℃。
作为优选，所述结晶盐为硫酸盐、氯盐、氟盐中的一种或多种。
在本发明中，步骤6)中所述的氧化采用化学氧化、电化学氧化、紫外催化氧化、空气氧化或药剂氧化中的一种或多种。
在本发明中，步骤6)中所述絮凝沉淀工序具体为：在步骤5)中获得的清液中加入混合碱，将清液的pH调节至弱碱性，通过弱碱絮凝沉淀，获得含金属污泥和含盐废水。
作为优选，调节清液的pH至7-10，优选为7.2-9，更优选为7.5-8.5。
在本发明中，所述混合碱为含OH-和CO3 2-组成的混合物，或者为含OH-和HCO3 -组成的混合物。作为优选，混合碱为易溶氢氧化物和易溶碳酸盐组成的混合物，或易溶氢氧化物和易溶碳酸氢盐组成的混合物。更优选，混合碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂中的一种或多种，与碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾中的一种或多种的混合物。
作为优选，步骤2)中，热再生后的活性炭经过筛分，获得大颗粒活性炭和小颗粒活性炭。大颗粒活性炭返回步骤1)的烟气吸附装置1中循环使用。小颗粒活性炭通过炭粉资源化工序合成大颗粒活性炭返回步骤1)的烟气吸附装置1中循环使用或用作燃料。
作为优选，步骤5)中获得的炭粉通过炭粉资源化工序用于合成大颗粒活性炭返回步骤1)的烟气吸附装置1中循环使用或用作燃料。
作为优选，所述炭粉资源化工序的方式为再造粒、燃烧或填埋。
在本发明中，步骤4)中硫资源化工序获得含硫副产物和含硫尾气。
作为优选，含硫尾气输送至烟气输送管道L1，循环至步骤1)。
作为优选，步骤7)中所述强碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂中的一种或多种。
在本发明中，所述多污染物烟气为由SO2、NOx、粉尘、VOCs、重金属中的一种或多种组成的混合烟气。
在本发明中，所述的多污染物烟气来源于钢铁、电力、有色、石化、化工或建材行业产生的含二氧化硫的复杂气体。
作为优选，多污染物烟气中二氧化硫的体积含量为0.01％～1％，优选为0.03％～0.8％，更优选0.05％～0.5％。
在本发明中，多污染物烟气的温度为100～200℃，优选为120～180℃，更优选130～160℃。
在本发明中，步骤1)中多污染物烟气采用活性炭进行处理具体为活性炭对多污染物烟气进行吸附，活性炭吸附多污染物烟气中的污染物。
作为优选，所述吸附为采用错流吸附或逆流吸附。
在本发明中，步骤1)中，当多污染物烟气中含有NOx时，向烟气吸附装置(1)内喷入氨气。
作为优选，在单位时间内喷入氨气的摩尔量为该单位时间内烟气流中所含NOx的摩尔量的0.8～2倍，优选为0.9～1.5倍，更优选为1.0～1.3倍。
在本发明中，所述热再生为采用电加热或热风加热将吸附饱和的活性炭加热。
优选的是，热再生的温度为250℃～480℃，优选为300℃～450℃，更优选360℃～430℃。
在本发明中，所述的湿法洗涤采用的溶液为酸性溶液(例如0.5-10％浓度的稀盐酸或稀硫酸或稀磷酸溶液。浓度例如是1wt％，4wt％，5wt％或7wt％)。
作为优选，酸性溶液的pH值为0～7，优选1～6，更优选为2～5。
在本发明中，湿法洗涤过程中，SRG气体与酸性溶液的体积流量比为1:10～100，优选为1:20～80，更优选1:30～60。
在本发明中，所述硫资源化工序具体为：将高硫气体转化为含硫副产物，含硫副产物为硫酸、硫磺、液体SO2、亚硫酸盐、硫酸盐中的一种或多种，更优选将高硫气体转化为硫酸。
在本发明中，所述酸性烟气洗涤废水中包括悬浮物、金属离子、氨氮、氟氯、有机污染物中的一种或多种。作为优选，所述金属离子铁、铜、铅、钙、锌、镉、钴、镍、铝中的一种或多种。
在本发明中，所述酸性过滤为利用悬浮物自身重力沉降作用或过滤器拦截作用去除悬浮物。酸性过滤后清液中悬浮物浓度为0～100mg/L，优选1～80mg/L，更优选2～50mg/L。
作为优选，步骤8)获得的结晶盐经过热风进一步干燥后进行除尘处理。
作为优选，所述除尘处理采用干法除尘，优选为电除尘、布袋除尘、陶瓷除尘中的一种，更优选布袋除尘。
根据本发明提供的第二种实施方案，提供一种多污染物烟气协同治理及废水零排放的装置。
一种多污染物烟气协同治理及废水零排放的装置或用于第一种实施方案所述方法的装置，该装置包括烟气输送管道L1、烟气吸附装置1、活性炭热再生装置2、湿法洗涤装置3、硫资源化装置4、酸性过滤装置5、氧化装置6、絮凝沉淀装置7。多污染物烟气通过烟气输送管道L1输送至烟气吸附装置1。烟气吸附装置1的活性炭出口通过输送装置连接至活性炭热再生装置2。活性炭热再生装置2的SRG气体出口通过管道连接至湿法洗涤装置3。湿法洗涤装置3的高硫气体出口连接至硫资源化装置4。湿法洗涤装置3的废水出口连接至酸性过滤装置5。酸性过滤装置5的液体出口连接至氧化装置6。氧化装置6的出口连接至絮凝沉淀装置7。
作为优选，该装置还包括高碱除氨装置8、冷凝结晶装置9。絮凝沉淀装置7的液体出口连接至高碱除氨装置8。高碱除氨装置8的液体出口连接至冷凝结晶装置9。冷凝结晶装置9的洁净水出口连接至湿法洗涤装置3。
作为优选，该装置还包括筛分装置10、炭粉资源化装置11。活性炭热再生装置2的活性炭出口连接至筛分装置10。筛分装置10的大颗粒活性炭出口连接至烟气吸附装置1。筛分装置10的小颗粒活性炭出口、酸性过滤装置5的固体出口连接至炭粉资源化装置11。炭粉资源化装置11的出料口连接至烟气吸附装置1。
作为优选，该装置还包括金属回收装置12。絮凝沉淀装置7的固体出口连接至金属回收装置12。
作为优选，硫资源化装置4的含硫尾气出口连接至烟气输送管道L1或者烟气吸附装置1。
作为优选，所述烟气吸附装置1为吸附塔，所述活性炭热再生装置2为解析塔。
实施例1
如图3所示，一种多污染物烟气协同治理及废水零排放的装置，该装置包括烟气输送管道L1、烟气吸附装置1、活性炭热再生装置2、湿法洗涤装置3、硫资源化装置4、酸性过滤装置5、氧化装置6、絮凝沉淀装置7。多污染物烟气通过烟气输送管道L1输送至烟气吸附装置1。烟气吸附装置1的活性炭出口通过输送装置连接至活性炭热再生装置2。活性炭热再生装置2的SRG气体出口通过管道连接至湿法洗涤装置3。湿法洗涤装置3的高硫气体出口连接至硫资源化装置4。湿法洗涤装置3的废水出口连接至酸性过滤装置5。酸性过滤装置5的液体出口连接至氧化装置6。氧化装置6的出口连接至絮凝沉淀装置7。所述烟气吸附装置1为吸附塔，所述活性炭热再生装置2为解析塔。
实施例2
重复实施例1，只是该装置还包括高碱除氨装置8、冷凝结晶装置9。絮凝沉淀装置7的液体出口连接至高碱除氨装置8。高碱除氨装置8的液体出口连接至冷凝结晶装置9。冷凝结晶装置9的洁净水出口连接至湿法洗涤装置3。
该装置还包括筛分装置10、炭粉资源化装置11。活性炭热再生装置2的活性炭出口连接至筛分装置10。筛分装置10的大颗粒活性炭出口连接至烟气吸附装置1。筛分装置10的小颗粒活性炭出口、酸性过滤装置5的固体出口连接至炭粉资源化装置11。炭粉资源化装置11的出料口连接至烟气吸附装置1。
实施例3
重复实施例2，只是该装置还包括金属回收装置12。絮凝沉淀装置7的固体出口连接至金属回收装置12。硫资源化装置4的含硫尾气出口连接至烟气输送管道L1。
实施例4
如图1所示，一种活性炭处理多污染物烟气及废水再利用的方法，该方法包括以下步骤：
1)多污染烟气的吸附：将多污染物烟气通过烟气输送管道L1输送至烟气吸附装置1，烟气吸附装置1内装有活性炭，多污染物烟气采用活性炭采用错流吸附进行处理，获得吸附饱和活性炭；
2)活性炭的热再生：将吸附饱和活性炭输送至活性炭热再生装置2，将吸附饱和活性炭通过电加热至400℃，进行热再生；
3)SRG气体的处理：活性炭热再生产生的SRG气体通过湿法洗涤装置3进行湿法洗涤，获得高硫气体和酸性洗涤废水；
4)高硫气体的处理：步骤3)获得的高硫气体通过硫资源化工序回收硫资源，具体为：将高硫气体转化为含硫副产物，含硫副产物为硫酸；
5)酸性洗涤废水的处理：步骤3)获得的酸性洗涤废水通过酸性过滤，采用的溶液为酸性溶液，pH值为4；SRG气体与溶液的体积流量比为1:50；获得清液和炭粉；
6)清液的后续处理：将步骤5)获得的清液通过电化学氧化工序，然后经过氧化的清液中加入氢氧化钠和碳酸钠，将清液的pH调节至8，通过弱碱絮凝沉淀，获得含金属污泥和含盐废水。
所述多污染物烟气为由SO2、粉尘、VOCs、重金属中的混合烟气。多污染物烟气中二氧化硫的体积含量为0.3％；多污染物烟气的温度为150℃。
本实施例中，经过酸性过滤后清液中悬浮物浓度为1mg/L。SRG气体处理过程中产生的高硫气体经过硫资源化工序后完全回收。酸性洗涤后的清液通过氧化工序，除去清液中COD，使得清液中有机物成分大量减少；然后通过絮凝沉淀，除去了其中的重金属离子，通过絮凝沉淀工序，其中含盐废水中的重金属离子含量7.2mg/L；含盐废水达到排放标准，可以直接排放，炭粉可以回收重复利用。
实施例5
如图2所示，重复实施例4，只是该方法还包括：
7)高碱除氨工艺：在步骤6)获得的含盐废水中加入氢氧化钠；将含盐废水的pH调节至12；对氨进行分离和回收，分离采用吹脱除氨；获得含氨副产物和除氨废水；
8)冷凝结晶：将步骤7)获得的除氨废水的温度调节至15℃，使除氨废水中的盐冷凝结晶，获得结晶盐和洁净水；所述结晶盐为硫酸盐、氯盐、氟盐。
多污染物烟气中二氧化硫的体积含量为0.2％；多污染物烟气的温度为160℃。
SRG气体处理过程中产生的高硫气体经过硫资源化工序后回收硫酸，剩余的含硫尾气循环至烟气输送管道L1，再进行集中处理。絮凝沉淀工序回收绝大部分重金属离子，絮凝沉淀工序后的含盐废水通过高碱除氨工艺，除去含盐废水中的氨，获得含氨副产物和除氨废水；含氨副产物可以直接出售，产生经济价值。除氨废水经过冷凝结晶，除去氯离子、氟离子；获得结晶盐和洁净水；所述结晶盐为硫酸盐、氯盐、氟盐。结晶盐可以直接出售，产生经济价值。
实施例6
重复实施例5，只是该方法还包括：9)金属回收：将步骤6)获得的含金属污泥经过金属回收工序，回收金属。
步骤7)中将洁净水循环至湿法洗涤装置3。
步骤6)通过弱碱絮凝沉淀获得的含金属污泥通过现有的金属回收工艺，可以回收有价值的金属；例如铁、铜、铅、钙、锌、镉、钴、镍、铝。
实施例7
重复实施例6，只是步骤6)采用紫外催化氧化，然后经过氧化的清液中加入氢氧化钾和碳酸氢钾，将清液的pH调节至9。
所述高碱除氨工艺具体为：在步骤6)获得的含盐废水中加入强碱；将含盐废水的pH调节至10；对氨进行分离和回收，分离采用膜分离；获得含氨副产物和除氨废水。步骤7)中加入的强碱是氢氧化钾。步骤8)中将步骤7)获得的除氨废水的温度调节至28℃。
实施例8
重复实施例6，只是步骤2)中，热再生后的活性炭经过筛分，获得大颗粒活性炭和小颗粒活性炭。大颗粒活性炭返回步骤1)的烟气吸附装置1中循环使用。小颗粒活性炭通过炭粉资源化工序合成大颗粒活性炭返回步骤1)的烟气吸附装置1中循环使用或用作燃料。
步骤4)中硫资源化工序获得含硫副产物和含硫尾气。含硫尾气输送至烟气输送管道L1，循环至步骤1)。
步骤5)中获得的炭粉通过炭粉资源化工序用于合成大颗粒活性炭返回步骤1)的烟气吸附装置1中循环使用或用作燃料。
本实施例中：热再生后的活性炭经过筛分，获得大颗粒活性炭和小颗粒活性炭。大颗粒活性炭返回步骤1)的烟气吸附装置1中循环使用。小颗粒活性炭通过炭粉资源化工序合成大颗粒活性炭返回步骤1)的烟气吸附装置1中循环使用。步骤5)中获得的炭粉通过炭粉资源化工序用于合成大颗粒活性炭返回步骤1)的烟气吸附装置1中循环使用。本实施例完全实现多污染物烟气协同处理、二次污染有效控制的优势。采用本发明的方法可以很好的处理二次污染物，变废为宝，重复利用，废水零排放，节约成本、回收资源，保护环境。
实施例9
重复实施例6，只是所述多污染物烟气为由SO2、NOx、粉尘、VOCs、重金属中的混合烟气。步骤1)中，当多污染物烟气中含有NOx时，向烟气吸附装置(1)内喷入氨气。作为优选，单位时间内喷入氨气的摩尔量为该单位时间内烟气流中所含NOx的摩尔量的1倍。步骤1)中多污染物烟气采用活性炭采用逆流进行处理。步骤2)的热再生采用热风加热至320℃进行加热。
步骤8)中获得的结晶盐经过热风进一步干燥后进行除尘。

Claims (15)

1.一种活性炭处理多污染物烟气及废水再利用的方法，该方法包括以下步骤：
1)多污染烟气的吸附：将多污染物烟气通过烟气输送管道(L1)输送至烟气吸附装置(1)，烟气吸附装置(1)内装有活性炭，多污染物烟气采用活性炭进行处理，获得吸附饱和活性炭；
2)活性炭的热再生：将吸附饱和活性炭输送至活性炭热再生装置(2)，将吸附饱和活性炭加热至高温，进行热再生；
3)SRG气体的处理：活性炭热再生产生的SRG气体通过湿法洗涤装置(3)进行湿法洗涤，获得高硫气体和酸性洗涤废水；
4)高硫气体的处理：步骤3)获得的高硫气体通过硫资源化工序回收硫资源；
5)酸性洗涤废水的处理：步骤3)获得的酸性洗涤废水通过酸性过滤，获得清液和炭粉；
6)清液的后续处理：将步骤5)获得的清液通过氧化工序，然后经过絮凝沉淀工序获得含金属污泥和含盐废水。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：该方法还包括：7)高碱除氨工艺：在步骤6)获得的含盐废水中加入强碱，获得含氨副产物和除氨废水；
8)冷凝结晶：将步骤7)获得的除氨废水经过降温、冷凝，获得结晶盐和洁净水；优选的是，将洁净水循环至湿法洗涤装置(3)；和/或
9)金属回收：将步骤6)获得的含金属污泥经过金属回收工序，回收金属。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述高碱除氨工艺具体为：在步骤6)获得的含盐废水中加入强碱；将含盐废水的pH调节至10-14，优选为10.5-13.5，更优选为11-13；对氨进行分离和回收，获得含氨副产物和除氨废水；作为优选，所述分离采用吹脱除氨、膜分离、蒸法除氨中的一种或多种方法；和/或
所述冷凝结晶具体为：将步骤7)获得的除氨废水的温度调节至低温，使除氨废水中的盐冷凝结晶，获得结晶盐和洁净水；作为优选，所述低温为0-30℃，优选为5-25℃，更优选为10-20℃；作为优选，所述结晶盐为硫酸盐、氯盐、氟盐中的一种或多种。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于：步骤6)中所述的氧化采用化学氧化、电化学氧化、紫外催化氧化、空气氧化或药剂氧化中的一种或多种；和/或
步骤6)中所述絮凝沉淀工序具体为：在步骤5)中获得的清液中加入混合碱，将清液的pH调节至弱碱性，通过弱碱絮凝沉淀，获得含金属污泥和含盐废水；作为优选，调节清液的pH至7-10，优选为7.2-9，更优选为7.5-8.5。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述混合碱为含OH-和CO3 2-组成的混合物，或者为含OH-和HCO3 -组成的混合物；作为优选，混合碱为易溶氢氧化物和易溶碳酸盐组成的混合物，或易溶氢氧化物和易溶碳酸氢盐组成的混合物；更优选，混合碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂中的一种或多种，与碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾中的一种或多种的混合物。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于：步骤2)中，热再生后的活性炭经过筛分，获得大颗粒活性炭和小颗粒活性炭；大颗粒活性炭返回步骤1)的烟气吸附装置(1)中循环使用；小颗粒活性炭通过炭粉资源化工序合成大颗粒活性炭返回步骤1)的烟气吸附装置(1)中循环使用或用作燃料；和/或
步骤5)中获得的炭粉通过炭粉资源化工序用于合成大颗粒活性炭返回步骤1)的烟气吸附装置(1)中循环使用或用作燃料；作为优选，所述炭粉资源化工序的方式为再造粒、燃烧或填埋。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于：步骤4)中硫资源化工序获得含硫副产物和含硫尾气；作为优选，含硫尾气输送至烟气输送管道(L1)，循环至步骤1)；和/或
步骤7)中所述强碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂中的一种或多种。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其特征在于：所述多污染物烟气为由SO2、NOx、粉尘、VOCs、重金属中的一种或多种组成的混合烟气；和/或
所述的多污染物烟气来源于钢铁、电力、有色、石化、化工或建材行业产生的含二氧化硫的复杂气体；作为优选，多污染物烟气中二氧化硫的体积含量为0.01％～1％，优选为0.03％～0.8％，更优选0.05％～0.5％；多污染物烟气的温度为100～200℃，优选为120～180℃，更优选130～160℃。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，其特征在于：步骤1)中多污染物烟气采用活性炭进行处理具体为活性炭对多污染物烟气进行吸附，活性炭吸附多污染物烟气中的污染物；作为优选，所述吸附为采用错流吸附或逆流吸附；和/或
步骤1)中，当多污染物烟气中含有NOx时，向烟气吸附装置(1)内喷入氨气；作为优选，在单位时间内喷入氨气的摩尔量为该单位时间内烟气流中所含NOx的摩尔量的0.8～2倍，优选为0.9～1.5倍，更优选为1.0～1.3倍。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的方法，其特征在于：所述热再生为采用电加热或热风加热将吸附饱和的活性炭加热；优选的是，热再生的温度为250℃～480℃，优选为300℃～450℃，更优选360℃～430℃；和/或
所述的湿法洗涤采用的溶液为酸性溶液；作为优选，酸性溶液的pH值为0～7，优选1～6，更优选为2～5；湿法洗涤过程中，SRG气体与酸性溶液的体积流量比为1:10～100，优选为1:20～80，更优选1:30～60。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的方法，其特征在于：所述硫资源化工序具体为：将高硫气体转化为含硫副产物，含硫副产物为硫酸、硫磺、液体SO2、亚硫酸盐、硫酸盐中的一种或多种，更优选将高硫气体转化为硫酸；和/或
所述酸性烟气洗涤废水中包括悬浮物、金属离子、氨氮、氟氯、有机污染物中的一种或多种；作为优选，所述金属离子铁、铜、铅、钙、锌、镉、钴、镍、铝中的一种或多种。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于：所述酸性过滤为利用悬浮物自身重力沉降作用或过滤器拦截作用去除悬浮物，酸性过滤后清液中悬浮物浓度为0～100mg/L，优选1～80mg/L，更优选2～50mg/L；和/或
步骤8)获得的结晶盐经过热风进一步干燥后进行除尘处理，作为优选，所述除尘处理采用干法除尘，优选为电除尘、布袋除尘、陶瓷除尘中的一种，更优选布袋除尘。
13.一种多污染物烟气协同治理及废水零排放的装置或用于权利要求1-12中任一项所述方法的装置，该装置包括烟气输送管道(L1)、烟气吸附装置(1)、活性炭热再生装置(2)、湿法洗涤装置(3)、硫资源化装置(4)、酸性过滤装置(5)、氧化装置(6)、絮凝沉淀装置(7)；多污染物烟气通过烟气输送管道(L1)输送至烟气吸附装置(1)，烟气吸附装置(1)的活性炭出口通过输送装置连接至活性炭热再生装置(2)，活性炭热再生装置(2)的SRG气体出口通过管道连接至湿法洗涤装置(3)，湿法洗涤装置(3)的高硫气体出口连接至硫资源化装置(4)，湿法洗涤装置(3)的废水出口连接至酸性过滤装置(5)，酸性过滤装置(5)的液体出口连接至氧化装置(6)，氧化装置(6)的出口连接至絮凝沉淀装置(7)。
14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于：该装置还包括高碱除氨装置(8)、冷凝结晶装置(9)；絮凝沉淀装置(7)的液体出口连接至高碱除氨装置(8)，高碱除氨装置(8)的液体出口连接至冷凝结晶装置(9)，冷凝结晶装置(9)的洁净水出口连接至湿法洗涤装置(3)；和/或
该装置还包括筛分装置(10)、炭粉资源化装置(11)；活性炭热再生装置(2)的活性炭出口连接至筛分装置(10)，筛分装置(10)的大颗粒活性炭出口连接至烟气吸附装置(1)，筛分装置(10)的小颗粒活性炭出口、酸性过滤装置(5)的固体出口连接至炭粉资源化装置(11)，炭粉资源化装置(11)的出料口连接至烟气吸附装置(1)。
15.根据权利要求13或14所述的装置，其特征在于：该装置还包括金属回收装置(12)；絮凝沉淀装置(7)的固体出口连接至金属回收装置(12)；和/或
硫资源化装置(4)的含硫尾气出口连接至烟气输送管道(L1)或者烟气吸附装置(1)；作为优选，所述烟气吸附装置(1)为吸附塔，所述活性炭热再生装置(2)为解析塔。
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