CN1242837C - 含复杂组分废气的净化工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于含复杂组分废气净化处理的方法,应用多层结构的填料塔,各层装填相同或不同的填料,填料层之间设置可以使淋洗液体排除塔外的装置,使得各填料层间的淋洗操作互相不受影响,能够同时或分别进行独立的淋洗和连续的废气净化操作,各填料层分别使用相同或不同的废气净化工艺,能够将含复杂组分的废气、特别是水处理设施排放的含有毒有害物质的废气进行净化。
Description
本发明涉及一种废气净化工艺,特别是含复杂有害成分废气的净化工艺。
各种工业脱臭装置、生活设施等都经常产生有害气体。特别是石化企业在含硫原油的炼制及相关产品加工过程中,经常产生含有H2S甲硫醇、甲硫醚等硫化物、苯、甲苯、二甲苯等苯系物、以及酚、氨、有机胺、非甲烷烃等有毒有害物质的废气(以下简称废气),污染大气环境,危害公众健康。
对于这类废气的治理,通常是采用吸附、生物过滤、化学药剂洗涤、生物液体洗涤等净化工艺。众所周知,以活性炭为典型吸附材料的废气吸附净化工艺,虽然可以净化大多数有毒有害物质,但由于受吸附材料本身的选择性所限制,在净化上述复杂组分的废气时,就只能采用多种吸附材料、多个装置并用,从而带来昂贵的设备投资和运行费用;同样,化学药剂洗涤也存在着药剂的选择性问题,并且传统的洗涤塔无法同时采用多种化学药剂。所以,对于复杂组分废气,采用上述单一方法难以达到完全的净化。
专利CN97121666曾提出了一种利用活性污泥的生物过滤工艺,净化脱除废气中的有毒有害物质,特别是石化含硫废气中的有毒有害物质;专利CN97211331也提出了生物洗涤净化废气的工艺形式。
但是,微生物对不同的物质具有不同的代谢反应特性,因而其微生物的代谢速率也不相同。这样,当前所应用的生物过滤和生物洗涤工艺,都只能对简单组分废气进行的净化,当废气组分较为复杂时,则由于微生物对不同有毒有害物质的代谢活性所存在的差异,而使得生物净化体系内分布不同的微生物相,这些微生物相之间存在着相互干扰,最终降低了废气的净化效率,达不到预定的净化效果。
所以,受废气组分的复杂性及单一净化工艺的局限性所致,单独采用某一种净化工艺,通常难以达到复杂组分废气净化的目的。专利JP平1-245834为了解决这一类问题,提出了采用多个单层填料塔串联形式的解决对策。这虽然可以解决上述问题,但同时也使得填料塔数目增多、占地面积扩大、装置建设投资及运行成本提高。
本发明的目的在于提供一种设备简单、占地面积小、运行成本低的含复杂组分废气的净化方法。
本发明方法过程为:废气通过净化填料进行净化处理,针对所处理废气组分,应用多层结构的填料塔,填料层数为2~20层;各层装填相同或不同的填料,各层填料在运行时需要间歇或连续淋洗,并且每层填料的淋洗独立进行,排出的淋洗液单独或合并处理。
本发明方法中的废气净化工艺,即填料塔中的各层填料可以根据废气的不同组分实现不同的净化环境,实现不同的工艺,如吸附、生物洗涤、生物过滤中的一种或几种的组合形式。
本发明方法中的填料可以是环状、柱状、球状、纤维状或不规则性状的金属、陶瓷、工程塑料、离子交换树脂、纺织物、活性炭、泥炭、生物堆肥以及各种植物性纤维材料。本发明方法中的填料塔可以是环形、方形或其它形状。
本发明方法可以适用于各种工业设施废气的净化,特别适用于废气组成复杂的废气净化处理,如水处理设施排放废气的净化。其可以净化处理的废气组分主要包括硫化氢、硫醇、硫醚等硫化物,苯、甲苯等苯系物、酚、氨、有机胺、非甲烷烃等,也包括碳硫化合物、卤化物以及无机污染物等。本发明方法还可以处理不同来源的废气,处理不同废气时可以根据废气组成情况从一个进气口进入净化填料塔中,也可以从不同进气口中进入净化填料塔中。
下面,结合吸附与生物过滤两种净化工艺组合使用的例子,说明本发明方法。
活性炭吸附法,常被用来净化含各种有毒有害物质的废气。由于某些烃组分难以被微生物所代谢,所以对于含烃组分的废气,常常使用活性炭吸附法。生物过滤法,也由于微生物对苯系物代谢的特点,使得该工艺具有低成本、高效率的特点,常常被用来对含苯系物的废气进行净化。不同的微生物群落可以用于处理不同的废气组分,如某些微生物可以净化处理硫化氢、有机硫,有些微生物可以净化处理酚、醇,有些微生物可以净化处理胺、氰等。根据废气所含组分可以在各填料层上培养不同微生物群落,使各种有害组分同时得到净化。
以气体上流式工艺为例,可以采用3~5层或更多层结构的填料塔,分别在下面1~3层装填活性炭,作为吸附填料,上面2~5层装填泥炭,作为生物过滤填料,各层之间设置有可以对填料进行淋洗操作的淋洗部件和可以将淋洗排液收集并排出塔外的装置;其中,可以将淋洗排液收集并排出塔外的装置主要包括气体通道、液体收集、确保液体与气体分开的部件及液体排出口在内的部件的组合。这种组合可以是液体淋洗部件、淋洗液挡板及排液收集槽,也可以是液体淋洗部件和淋洗排液收集板,或是其它形式的部件组合。通过上述装置,淋洗操作可以在各填料层上独立进行,其淋洗排液不会影响到其它填料层。这样,在废气净化过程中,由于活性炭在吸附烃组分时存在放热现象,为了保证安全,需要适时地向活性炭填料层淋洗冷却水;而为了保持泥炭生物过滤填料的苯系物代谢活性,需要定期地向泥炭填料层淋洗适宜培养苯系物代谢菌的营养液。这两种不同的淋洗操作在一个填料塔中进行,相互间没有干扰,同时可以保证废气净化的连续进行。通过在这两个填料层使用不同的废气净化工艺,可以达到将含复杂组分的废气净化的目的,并且降低了设备投资和运行费用,提高了净化效率。
本发明采用一个简单设备完成了含复杂成分废气的净化过程,装置简单,操作方便、灵活,占地面积小,设备投资、运行费用低,净化率高。本发明方法可以用于各种含复杂成分废气的净化,也可以用于多种来源的废气处理。
附图1和2分别是本发明方法的两个具体实施方案使用装置示意图。
实施方案1(附图1)
水处理设施——曝气池,排放出的废气含有100~400μL/L的包括苯、甲苯、二甲苯在内的苯系物和60~800μL/L的其它挥发性烃组分等。利用本发明方法,同时采用活性炭吸附与生物过滤工艺,可以将上述组分的废气进行净化。
填料塔(1)采用气体上流式的2层填料结构,填料层(2)、(3)分别装填活性炭、泥炭两种填料。在填料层(2)、(3)的上部,均设置有液体淋洗部件(4)和(5)。在填料层(3)和部件(4)之间,还设置有淋洗排液挡板(6)、排液收集槽(7),收集槽(7)上,设置有同向塔(1)外的排液口(8)。塔(1)的底部也设置有排液口(9)。在废气的净化过程中,填料层(2)采用吸附工艺,填料层(3)采用生物过滤工艺。
在进行废气净化时,将废气从进气口(10)进入塔(1),通过填料层(2),在活性炭填料的吸附作用下,废气中的烃组分被吸附。由于活性炭在吸附过程中会放出较多的吸附热,为防止出现安全性问题,使用泵(11)从液体储罐(12)中引出冷却水,通过淋洗部件(4)对填料层(2)进行淋洗降温。流下的冷却水(13)积存在塔(1)的底部,由排液口(9)排出塔(1),经过阀门的切换,或流回罐(12),或排放掉。由于排液口(9)设置有液封,气体不会由此进出塔(1)。经过填料层(2)的吸附,废气中烃组分的脱除率达到95%~99%以上。脱除了烃组分的废气继续向上流动,从挡板(6)的与收集槽(7)之间流过,进入填料层(3)。填料层(3)上的泥炭填料经过处理,具备了净化苯系物的生物活性。这种活性通过由部件(5)定期向填料层(3)淋洗适宜培养苯系物代谢菌的营养液来保持。在挡板(6)的作用下,收集槽(7)收集了从填料层(3)流下的淋洗排液(14),通过排液口(8)排出塔(1),经过阀门切换,或流回罐(15),或排放掉。在泵(16)的作用下,罐(15)内的营养液通过部件(5)对填料层(3)进行定期的淋洗,使得废气中的苯系物因填料层(3)内的微生物代谢作用而被脱除,脱除率达到95%~99%以上。净化后的气体从排气口(17)排出,完成净化过程。
实施方案2(附图2)
水处理设施——浮选池和生化曝气池,经常排放出的废气含有100~400μL/L的包括苯、甲苯、二甲苯在内的苯系物、10~100μL/L的硫化氢、1~30μL/L的包括甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫在内的挥发性有机硫化物和60~800μL/L的其它挥发性烃组分等。利用本发明方法,同时采用活性炭吸附、生物过滤及生物洗涤工艺,可以将上述组分的废气进行净化。
填料塔(18)采用气体下流式的3层填料结构,填料层(19)、(20)、(21)分别装填活性炭、泥炭和塑料环三种填料。在填料层(19)、(20)、(21)的上部,均设置有液体淋洗部件(22)、(23)和(24)。在填料层(19)和部件(23)之间,还设置有淋洗排液收集板(25)、气体分布管(26),以及通向塔(18)外的排液口(27)。同样,在填料层(20)和部件(24)之间,也设置有淋洗排液收集板(28)、气体分布管(29),以及通向塔(18)外的排液口(30)。塔(18)的底部也设置有排液口(31)。在废气的净化过程中,填料层(19)采用吸附工艺,填料层(20)采用生物过滤工艺,填料层(21)采用生物洗涤工艺。
在进行废气净化时,将废气从进气口(32)进入塔(18),通过填料层(19),在活性炭填料的吸附作用下,废气中的烃组分被吸附。为防止由于活性炭吸附放热而出现安全性问题,利用泵(32)从液体储罐(33)中引出冷却水,通过淋洗部件(22)对填料层(19)进行淋洗降温。收集板(25)将从填料层(19)流下的淋洗排液(34)由排液口(27)排出塔(18)外,通过阀门的切换,或流回罐(33),或排放掉。由于排液口(27)设置有液封,气体不会由此进出塔(18)。经过填料层(19)的吸附,废气中烃组分的脱除率达到95%~99%以上。脱除了烃组分的废气继续向下流动,从位于收集板(25)上的气体分布管(26)中穿过,进入填料层(20)。填料层(20)上的泥炭填料经过处理,具备了净化苯系物的生物活性,并且这种活性可以通过由部件(23)定期向填料层(20)淋洗适宜培养苯系物代谢菌的营养液而得到保持。收集板(28)将从填料层(20)流下的淋洗排液(35)收集,由排液口(30)排出塔(18),通过阀门的切换,或流回罐(36),或排放掉。排液口(30)也设置有液封,使得气体不会由此进出塔(18)。罐(36)内的营养液在泵(37)的作用下,再次从部件(23)对填料层(20)进行淋洗。在这种定期的淋洗下,废气中的苯系物因填料层(20)内的微生物代谢作用而被脱除,脱除率达到95%~99%以上。经过填料层(20)净化的废气继续由分布管(29)穿过,进入填料层(21)。填料层(21)上的塑料环填料经过处理,具备了净化硫化物的生物活性,这种生物活性,需要在泵(38)的作用下,从储罐(39)中引出营养液,通过部件(24)向填料层(21)连续淋洗适宜培养硫化物代谢菌的营养液来保持。从填料层(21)流下的淋洗排液(40)积存在塔(18)的底部,由排液口(31)排出塔(18)外。同样,排液口(31)也带有液封,可以防止气体由此进出塔(18)。在这种连续的淋洗下,废气中的硫化物因填料层(21)中微生物的代谢作用而被脱除,脱除率达到95%~99%以上。这样,废气中的苯系物、挥发性有机硫化物和挥发性烃组分等有毒有害物质被脱除,成为净化气体,从塔(18)底部的排气口(41)排出,完成净化过程。
Claims (5)
1、一种含复杂组分废气的净化方法,废气通过净化填料进行净化处理,应用多层结构的填料塔,各层填料在运行时进行间歇或连续淋洗,每层填料的淋洗独立进行,排出的淋洗液单独或合并处理。
2、按照权利要求1所述的方法,其特征在于所述的填料塔为2~20层结构。
3、按照权利要求1或2所述的方法,其特征在于所述的填料层实现吸附、生物洗涤、生物过滤中的一种或几种。
4、按照权利要求1所述的方法,其特征在于所述的填料为下列中的一种或几种:环状、柱状、球状、纤维状或不规则形状的金属、陶瓷、工程塑料、离子交换树脂、纺织物、活性炭、泥炭、生物堆肥以及各种植物性纤维材料。
5、按照权利要求1所述的方法,其特征在于使用吸附—生物过滤—生物洗涤过程处理含硫化物、苯系物和烃类废气。
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