專利名稱：含復(fù)雜組分廢氣的凈化工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種廢氣凈化工藝，特別是含復(fù)雜有害成分廢氣的凈化工藝。
各種工業(yè)脫臭裝置、生活設(shè)施等都經(jīng)常產(chǎn)生有害氣體。特別是石化企業(yè)在含硫原油的煉制及相關(guān)產(chǎn)品加工過程中，經(jīng)常產(chǎn)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、有機(jī)胺、非甲烷烴等有毒有害物質(zhì)的廢氣(以下簡(jiǎn)稱廢氣)，污染大氣環(huán)境，危害公眾健康。
對(duì)于這類廢氣的治理，通常是采用吸附、生物過濾、化學(xué)藥劑洗滌、生物液體洗滌等凈化工藝。眾所周知，以活性炭為典型吸附材料的廢氣吸附凈化工藝，雖然可以凈化大多數(shù)有毒有害物質(zhì)，但由于受吸附材料本身的選擇性所限制，在凈化上述復(fù)雜組分的廢氣時(shí)，就只能采用多種吸附材料、多個(gè)裝置并用，從而帶來昂貴的設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用；同樣，化學(xué)藥劑洗滌也存在著藥劑的選擇性問題，并且傳統(tǒng)的洗滌塔無法同時(shí)采用多種化學(xué)藥劑。所以，對(duì)于復(fù)雜組分廢氣，采用上述單一方法難以達(dá)到完全的凈化。
專利CN97121666曾提出了一種利用活性污泥的生物過濾工藝，凈化脫除廢氣中的有毒有害物質(zhì)，特別是石化含硫廢氣中的有毒有害物質(zhì)；專利CN 97211331也提出了生物洗滌凈化廢氣的工藝形式。
但是，微生物對(duì)不同的物質(zhì)具有不同的代謝反應(yīng)特性，因而其微生物的代謝速率也不相同。這樣，當(dāng)前所應(yīng)用的生物過濾和生物洗滌工藝，都只能對(duì)簡(jiǎn)單組分廢氣進(jìn)行的凈化，當(dāng)廢氣組分較為復(fù)雜時(shí)，則由于微生物對(duì)不同有毒有害物質(zhì)的代謝活性所存在的差異，而使得生物凈化體系內(nèi)分布不同的微生物相，這些微生物相之間存在著相互干擾，最終降低了廢氣的凈化效率，達(dá)不到預(yù)定的凈化效果。
所以，受廢氣組分的復(fù)雜性及單一凈化工藝的局限性所致，單獨(dú)采用某一種凈化工藝，通常難以達(dá)到復(fù)雜組分廢氣凈化的目的。專利JP平1-245834為了解決這一類問題，提出了采用多個(gè)單層填料塔串聯(lián)形式的解決對(duì)策。這雖然可以解決上述問題，但同時(shí)也使得填料塔數(shù)目增多、占地面積擴(kuò)大、裝置建設(shè)投資及運(yùn)行成本提高。
本發(fā)明的目的在于提供一種設(shè)備簡(jiǎn)單、占地面積小、運(yùn)行成本低的含復(fù)雜組分廢氣的凈化方法。
本發(fā)明方法過程為廢氣通過凈化填料進(jìn)行凈化處理，針對(duì)所處理廢氣組分，應(yīng)用多層結(jié)構(gòu)的填料塔，填料層數(shù)為2～20層；各層裝填相同或不同的填料，各層填料在運(yùn)行時(shí)需要間歇或連續(xù)淋洗，并且每層填料的淋洗獨(dú)立進(jìn)行，排出的淋洗液?jiǎn)为?dú)或合并處理。
本發(fā)明方法中的廢氣凈化工藝，即填料塔中的各層填料可以根據(jù)廢氣的不同組分實(shí)現(xiàn)不同的凈化環(huán)境，實(shí)現(xiàn)不同的工藝，如吸附、生物洗滌、生物過濾中的一種或幾種的組合形式。
本發(fā)明方法中的填料可以是環(huán)狀、柱狀、球狀、纖維狀或不規(guī)則性狀的金屬、陶瓷、工程塑料、離子交換樹脂、紡織物、活性炭、泥炭、生物堆肥以及各種植物性纖維材料。本發(fā)明方法中的填料塔可以是環(huán)形、方形或其它形狀。
本發(fā)明方法可以適用于各種工業(yè)設(shè)施廢氣的凈化，特別適用于廢氣組成復(fù)雜的廢氣凈化處理，如水處理設(shè)施排放廢氣的凈化。其可以凈化處理的廢氣組分主要包括硫化氫、硫醇、硫醚等硫化物，苯、甲苯等苯系物、酚、氨、有機(jī)胺、非甲烷烴等，也包括碳硫化合物、鹵化物以及無機(jī)污染物等。本發(fā)明方法還可以處理不同來源的廢氣，處理不同廢氣時(shí)可以根據(jù)廢氣組成情況從一個(gè)進(jìn)氣口進(jìn)入凈化填料塔中，也可以從不同進(jìn)氣口中進(jìn)入凈化填料塔中。
下面，結(jié)合吸附與生物過濾兩種凈化工藝組合使用的例子，說明本發(fā)明方法。
活性炭吸附法，常被用來凈化含各種有毒有害物質(zhì)的廢氣。由于某些烴組分難以被微生物所代謝，所以對(duì)于含烴組分的廢氣，常常使用活性炭吸附法。生物過濾法，也由于微生物對(duì)苯系物代謝的特點(diǎn)，使得該工藝具有低成本、高效率的特點(diǎn)，常常被用來對(duì)含苯系物的廢氣進(jìn)行凈化。不同的微生物群落可以用于處理不同的廢氣組分，如某些微生物可以凈化處理硫化氫、有機(jī)硫，有些微生物可以凈化處理酚、醇，有些微生物可以凈化處理胺、氰等。根據(jù)廢氣所含組分可以在各填料層上培養(yǎng)不同微生物群落，使各種有害組分同時(shí)得到凈化。
以氣體上流式工藝為例，可以采用3～5層或更多層結(jié)構(gòu)的填料塔，分別在下面1～3層裝填活性炭，作為吸附填料，上面2～5層裝填泥炭，作為生物過濾填料，各層之間設(shè)置有可以對(duì)填料進(jìn)行淋洗操作的淋洗部件和可以將淋洗排液收集并排出塔外的裝置；其中，可以將淋洗排液收集并排出塔外的裝置主要包括氣體通道、液體收集、確保液體與氣體分開的部件及液體排出口在內(nèi)的部件的組合。這種組合可以是液體淋洗部件、淋洗液擋板及排液收集槽，也可以是液體淋洗部件和淋洗排液收集板，或是其它形式的部件組合。通過上述裝置，淋洗操作可以在各填料層上獨(dú)立進(jìn)行，其淋洗排液不會(huì)影響到其它填料層。這樣，在廢氣凈化過程中，由于活性炭在吸附烴組分時(shí)存在放熱現(xiàn)象，為了保證安全，需要適時(shí)地向活性炭填料層淋洗冷卻水；而為了保持泥炭生物過濾填料的苯系物代謝活性，需要定期地向泥炭填料層淋洗適宜培養(yǎng)苯系物代謝菌的營(yíng)養(yǎng)液。這兩種不同的淋洗操作在一個(gè)填料塔中進(jìn)行，相互間沒有干擾，同時(shí)可以保證廢氣凈化的連續(xù)進(jìn)行。通過在這兩個(gè)填料層使用不同的廢氣凈化工藝，可以達(dá)到將含復(fù)雜組分的廢氣凈化的目的，并且降低了設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用，提高了凈化效率。
本發(fā)明采用一個(gè)簡(jiǎn)單設(shè)備完成了含復(fù)雜成分廢氣的凈化過程，裝置簡(jiǎn)單，操作方便、靈活，占地面積小，設(shè)備投資、運(yùn)行費(fèi)用低，凈化率高。本發(fā)明方法可以用于各種含復(fù)雜成分廢氣的凈化，也可以用于多種來源的廢氣處理。
附

圖1和2分別是本發(fā)明方法的兩個(gè)具體實(shí)施方案使用裝置示意圖。
實(shí)施方案1(附圖1)水處理設(shè)施——曝氣池，排放出的廢氣含有100～400μL/L的包括苯、甲苯、二甲苯在內(nèi)的苯系物和60～800μL/L的其它揮發(fā)性烴組分等。利用本發(fā)明方法，同時(shí)采用活性炭吸附與生物過濾工藝，可以將上述組分的廢氣進(jìn)行凈化。
填料塔(1)采用氣體上流式的2層填料結(jié)構(gòu)，填料層(2)、(3)分別裝填活性炭、泥炭?jī)煞N填料。在填料層(2)、(3)的上部，均設(shè)置有液體淋洗部件(4)和(5)。在填料層(3)和部件(4)之間，還設(shè)置有淋洗排液擋板(6)、排液收集槽(7)，收集槽(7)上，設(shè)置有同向塔(1)外的排液口(8)。塔(1)的底部也設(shè)置有排液口(9)。在廢氣的凈化過程中，填料層(2)采用吸附工藝，填料層(3)采用生物過濾工藝。
在進(jìn)行廢氣凈化時(shí)，將廢氣從進(jìn)氣口(10)進(jìn)入塔(1)，通過填料層(2)，在活性炭填料的吸附作用下，廢氣中的烴組分被吸附。由于活性炭在吸附過程中會(huì)放出較多的吸附熱，為防止出現(xiàn)安全性問題，使用泵(11)從液體儲(chǔ)罐(12)中引出冷卻水，通過淋洗部件(4)對(duì)填料層(2)進(jìn)行淋洗降溫。流下的冷卻水(13)積存在塔(1)的底部，由排液口(9)排出塔(1)，經(jīng)過閥門的切換，或流回罐(12)，或排放掉。由于排液口(9)設(shè)置有液封，氣體不會(huì)由此進(jìn)出塔(1)。經(jīng)過填料層(2)的吸附，廢氣中烴組分的脫除率達(dá)到95％～99％以上。脫除了烴組分的廢氣繼續(xù)向上流動(dòng)，從擋板(6)的與收集槽(7)之間流過，進(jìn)入填料層(3)。填料層(3)上的泥炭填料經(jīng)過處理，具備了凈化苯系物的生物活性。這種活性通過由部件(5)定期向填料層(3)淋洗適宜培養(yǎng)苯系物代謝菌的營(yíng)養(yǎng)液來保持。在擋板(6)的作用下，收集槽(7)收集了從填料層(3)流下的淋洗排液(14)，通過排液口(8)排出塔(1)，經(jīng)過閥門切換，或流回罐(15)，或排放掉。在泵(16)的作用下，罐(15)內(nèi)的營(yíng)養(yǎng)液通過部件(5)對(duì)填料層(3)進(jìn)行定期的淋洗，使得廢氣中的苯系物因填料層(3)內(nèi)的微生物代謝作用而被脫除，脫除率達(dá)到95％～99％以上。凈化后的氣體從排氣口(17)排出，完成凈化過程。
實(shí)施方案2(附圖2)水處理設(shè)施——浮選池和生化曝氣池，經(jīng)常排放出的廢氣含有100～400μL/L的包括苯、甲苯、二甲苯在內(nèi)的苯系物、10～100μL/L的硫化氫、1～30μL/L的包括甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫在內(nèi)的揮發(fā)性有機(jī)硫化物和60～800μL/L的其它揮發(fā)性烴組分等。利用本發(fā)明方法，同時(shí)采用活性炭吸附、生物過濾及生物洗滌工藝，可以將上述組分的廢氣進(jìn)行凈化。
填料塔(18)采用氣體下流式的3層填料結(jié)構(gòu)，填料層(19)、(20)、(21)分別裝填活性炭、泥炭和塑料環(huán)三種填料。在填料層(19)、(20)、(21)的上部，均設(shè)置有液體淋洗部件(22)、(23)和(24)。在填料層(19)和部件(23)之間，還設(shè)置有淋洗排液收集板(25)、氣體分布管(26)，以及通向塔(18)外的排液口(27)。同樣，在填料層(20)和部件(24)之間，也設(shè)置有淋洗排液收集板(28)、氣體分布管(29)，以及通向塔(18)外的排液口(30)。塔(18)的底部也設(shè)置有排液口(31)。在廢氣的凈化過程中，填料層(19)采用吸附工藝，填料層(20)采用生物過濾工藝，填料層(21)采用生物洗滌工藝。
在進(jìn)行廢氣凈化時(shí)，將廢氣從進(jìn)氣口(32)進(jìn)入塔(18)，通過填料層(19)，在活性炭填料的吸附作用下，廢氣中的烴組分被吸附。為防止由于活性炭吸附放熱而出現(xiàn)安全性問題，利用泵(32)從液體儲(chǔ)罐(33)中引出冷卻水，通過淋洗部件(22)對(duì)填料層(19)進(jìn)行淋洗降溫。收集板(25)將從填料層(19)流下的淋洗排液(34)由排液口(27)排出塔(18)外，通過閥門的切換，或流回罐(33)，或排放掉。由于排液口(27)設(shè)置有液封，氣體不會(huì)由此進(jìn)出塔(18)。經(jīng)過填料層(19)的吸附，廢氣中烴組分的脫除率達(dá)到95％～99％以上。脫除了烴組分的廢氣繼續(xù)向下流動(dòng)，從位于收集板(25)上的氣體分布管(26)中穿過，進(jìn)入填料層(20)。填料層(20)上的泥炭填料經(jīng)過處理，具備了凈化苯系物的生物活性，并且這種活性可以通過由部件(23)定期向填料層(20)淋洗適宜培養(yǎng)苯系物代謝菌的營(yíng)養(yǎng)液而得到保持。收集板(28)將從填料層(20)流下的淋洗排液(35)收集，由排液口(30)排出塔(18)，通過閥門的切換，或流回罐(36)，或排放掉。排液口(30)也設(shè)置有液封，使得氣體不會(huì)由此進(jìn)出塔(18)。罐(36)內(nèi)的營(yíng)養(yǎng)液在泵(37)的作用下，再次從部件(23)對(duì)填料層(20)進(jìn)行淋洗。在這種定期的淋洗下，廢氣中的苯系物因填料層(20)內(nèi)的微生物代謝作用而被脫除，脫除率達(dá)到95％～99％以上。經(jīng)過填料層(20)凈化的廢氣繼續(xù)由分布管(29)穿過，進(jìn)入填料層(21)。填料層(21)上的塑料環(huán)填料經(jīng)過處理，具備了凈化硫化物的生物活性，這種生物活性，需要在泵(38)的作用下，從儲(chǔ)罐(39)中引出營(yíng)養(yǎng)液，通過部件(24)向填料層(21)連續(xù)淋洗適宜培養(yǎng)硫化物代謝菌的營(yíng)養(yǎng)液來保持。從填料層(21)流下的淋洗排液(40)積存在塔(18)的底部，由排液口(31)排出塔(18)外。同樣，排液口(31)也帶有液封，可以防止氣體由此進(jìn)出塔(18)。在這種連續(xù)的淋洗下，廢氣中的硫化物因填料層(21)中微生物的代謝作用而被脫除，脫除率達(dá)到95％～99％以上。這樣，廢氣中的苯系物、揮發(fā)性有機(jī)硫化物和揮發(fā)性烴組分等有毒有害物質(zhì)被脫除，成為凈化氣體，從塔(18)底部的排氣口(41)排出，完成凈化過程。
權(quán)利要求
1.一種含復(fù)雜組分廢氣的凈化方法，廢氣通過凈化填料進(jìn)行凈化處理，應(yīng)用多層結(jié)構(gòu)的填料塔，各層填料在運(yùn)行時(shí)進(jìn)行間歇或連續(xù)淋洗，每層填料的淋洗獨(dú)立進(jìn)行，排出的淋洗液?jiǎn)为?dú)或合并處理。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的填料塔為2～20層結(jié)構(gòu)。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于所述的填料層實(shí)現(xiàn)吸附、生物洗滌、生物過濾中的一種或幾種。
4.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的填料為下列中的一種或幾種環(huán)狀、柱狀、球狀、纖維狀或不規(guī)則形狀的金屬、陶瓷、工程塑料、離子交換樹脂、紡織物、活性炭、泥炭、生物堆肥以及各種植物性纖維材料。
5.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于使用吸附—生物過濾—生物洗滌過程處理含硫化物、苯系物和烴類廢氣。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于含復(fù)雜組分廢氣凈化處理的方法，應(yīng)用多層結(jié)構(gòu)的填料塔，各層裝填相同或不同的填料，填料層之間設(shè)置可以使淋洗液體排除塔外的裝置，使得各填料層間的淋洗操作互相不受影響，能夠同時(shí)或分別進(jìn)行獨(dú)立的淋洗和連續(xù)的廢氣凈化操作，各填料層分別使用相同或不同的廢氣凈化工藝，能夠?qū)⒑瑥?fù)雜組分的廢氣、特別是水處理設(shè)施排放的含有毒有害物質(zhì)的廢氣進(jìn)行凈化。
文檔編號(hào)B01D53/34GK1393280SQ01114179
公開日2003年1月29日 申請(qǐng)日期2001年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月2日
發(fā)明者王玉亭, 郭兵兵, 曾向東 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院