一种砖瓦窑协同处置污泥的低温恶臭烟气多污染物深度治理工艺及其装置转让专利
申请号 : CN202210844351.5
文献号 : CN115254423B
文献日 : 2023-05-23
发明人 : 陆鹏 , 叶绿萌 , 闫显辉 , 岑超平 , 唐志雄 , 陈定盛 , 陈冬瑶 , 黄建航 , 曾文豪
申请人 : 生态环境部华南环境科学研究所(生态环境部生态环境应急研究所)
摘要 :
权利要求 :
1.一种砖瓦窑协同处置污泥的低温恶臭烟气多污染物深度治理装置,其特征在于,所述装置包括间接换热单元(1)、多场耦合多污染物协同控制单元(2)、均相氧化‑异相催化单元(3)和排气筒(4);所述间接换热单元(1)包括冷凝管(1‑1)、上水池(1‑2)、下水池(1‑3)、供水泵(1‑4)、供热管(1‑5)、回水泵(1‑6)和回水管(1‑7);所述多场耦合多污染物协同控制单元(2)包括1号进气管(2‑1)、第一填料(2‑2)、喷淋装置(2‑3)、配药系统(2‑4)、吸收液循环系统(2‑5)、尾液处理系统(2‑6)、静电除尘段(2‑7)、除雾段(2‑8)、出气口(2‑9)和臭氧发生器(2‑10);所述均相氧化‑异相催化单元(3)包括2号进气管(3‑1)、进气口(3‑2)、塔内换热器(3‑3)、均相氧化段(3‑4)、异相催化氧化与臭氧分解段(3‑5)和出气管(3‑6);所述排气筒(4)设置有引风机(4‑1);
所述间接换热单元(1)为箱体结构,箱体的侧壁设置有低温恶臭烟气入口,所述冷凝管(1‑1)设置在箱体内,且在垂直方向上呈螺旋式排布,所述上水池(1‑2)和下水池(1‑3)均设置在箱体的顶部,且所述上水池(1‑2)和下水池(1‑3)分别与所述冷凝管(1‑1)的两端相连,所述供水泵(1‑4)设置在所述供热管(1‑5)上,所述供热管(1‑5)连接在所述下水池(1‑3)和所述塔内换热器(3‑3)之间,所述回水泵(1‑6)设置在所述回水管(1‑7)上,所述回水管(1‑
7)连接在所述上水池(1‑2)和所述塔内换热器(3‑3)之间;
所述多场耦合多污染物协同控制单元(2)为塔体结构,所述1号进气管(2‑1)的其中一端连接在所述间接换热单元(1)的箱体侧壁下部,另一端连接在所述多场耦合多污染物协同控制单元(2)的塔体侧壁下部,所述吸收液循环系统(2‑5)也设置在塔体的侧壁下部,且与所述1号进气管(2‑1)相对设置,所述配药系统(2‑4)和所述尾液处理系统(2‑6)均与所述吸收液循环系统(2‑5)相连,所述配药系统(2‑4)用于配制复合吸收剂,所述第一填料(2‑
2)、喷淋装置(2‑3)、静电除尘段(2‑7)、除雾段(2‑8)从下到上依次设置在塔体内;所述喷淋装置(2‑3)包括横向设置的喷淋管以及设置在喷淋管上的喷头,所述喷淋管与所述吸收液循环系统(2‑5)相连,所述出气口(2‑9)设置在塔体的顶部,所述臭氧发生器(2‑10)与所述1号进气管(2‑1)、2号进气管(3‑1)相连;
所述均相氧化‑异相催化单元(3)也是塔体结构,所述进气口(3‑2)设置在塔体侧壁的下部,所述2号进气管(3‑1)连接在所述出气口(2‑9)和进气口(3‑2)之间,所述塔内换热器(3‑3)设置在塔体内壁两侧,且两侧的换热器相连通,其中一侧的换热器与所述供热管(1‑
5)相连,另一侧的换热器则与所述回水管(1‑7)相连,所述均相氧化段(3‑4)和所述异相催化氧化与臭氧分解段(3‑5)分别设置在塔体内的下部和上部,所述异相催化氧化与臭氧分解段(3‑5)含有多效催化剂,所述出气管(3‑6)设置在塔体侧壁的上部;
所述排气筒(4)与所述出气管(3‑6)相连通,且所述引风机(4‑1)设置在所述排气筒(4)与所述出气管(3‑6)的连接处。
2.根据权利要求1所述的一种砖瓦窑协同处置污泥的低温恶臭烟气多污染物深度治理装置,其特征在于,所述供水泵(1‑4)和回水泵(1‑6)均为抽水泵,所述供水泵(1‑4)用于从所述下水池(1‑3)向所述塔内换热器(3‑3)输送热水,所述回水泵(1‑6)用于从所述塔内换热器(3‑3)向所述上水池(1‑2)输送冷凝水。
3.根据权利要求1所述的一种砖瓦窑协同处置污泥的低温恶臭烟气多污染物深度治理装置,其特征在于,所述复合吸收剂由以下质量百分比的组分组成:2‑15%尿素、0.5‑10%碱、0.1‑5%氧化剂、0.01‑1%活性添加剂及余量水。
4.根据权利要求3所述的一种砖瓦窑协同处置污泥的低温恶臭烟气多污染物深度治理装置,其特征在于,所述碱为氢氧化钠、氢氧化钾中的任意一种;所述氧化剂为亚氯酸钠、双氧水、臭氧中的任意一种,所述活性添加剂为十二烷基苯磺酸钠和聚氧乙烯化的磷酸酯盐中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的一种砖瓦窑协同处置污泥的低温恶臭烟气多污染物深度治理装置,其特征在于,当氧化剂为臭氧时,臭氧由臭氧发生器产生,与低温恶臭烟气预混合后进入多场耦合多污染物协同控制单元(2)。
6.根据权利要求1所述的一种砖瓦窑协同处置污泥的低温恶臭烟气多污染物深度治理装置,其特征在于,所述均相氧化段(3‑4)含有第二填料,所述第二填料为陶瓷填料或不锈钢填料,所述异相催化氧化与臭氧分解段(3‑5)含有的多效催化剂为层状双金属氢氧化物,或其加热脱水产物,或其加热分解生成的双金属复合氧化物。
7.根据权利要求6所述的一种砖瓦窑协同处置污泥的低温恶臭烟气多污染物深度治理
2+ 3+ ‑ n‑
装置,其特征在于,所述层状双金属氢氧化物的分子式为[M1‑x Mx (OH)2] (A )x/n·mH2O,
2+ 2+ 2+ 2+ 2+ 2+ 2+ 2+ 3+ 3+ 3+ 3+ 3+ 3+
其中M 为Ni 、Mn 、Mg 、Zn 、Co 、Cu 、Sm 中的任意一种,M 为Fe 、Al 、Mn 、Sm 、Ce 、
3+ n‑ 2‑ ‑ ‑ ‑ 2‑ 3‑
Ru 中的任意一种,A 为CO3 、NO3、Cl、OH、SO4 、PO4 中的任意一种。
8.根据权利要求6所述的一种砖瓦窑协同处置污泥的低温恶臭烟气多污染物深度治理装置,其特征在于,所述静电除尘段(2‑7)包括静电除尘器和清洗冲灰器,所述除雾段(2‑8)包括除雾器和吸附材料,所述除雾器为波形板式,由高分子材料或不锈钢制作而成,所述吸附材料为陶粒吸附剂。
9.一种砖瓦窑协同处置污泥的低温恶臭烟气多污染物深度治理工艺,其特征在于,利用权利要求1‑8任一项所述的装置,首先将砖瓦窑协同处置污泥的低温恶臭烟气送入间接换热单元(1),将烟气降温至50‑100℃,降温后的烟气则送入多场耦合多污染物协同控制单元(2),通过湿法吸收的方式利用复合吸收剂去除烟气中的颗粒物、二氧化硫、氮氧化物、氟化物、氯化氢、重金属、二恶英及恶臭物质,并经静电除尘段进一步去除颗粒物,经除雾段去除烟气中的水汽;再将经多场耦合多污染物协同控制单元(2)净化后的烟气送入均相氧化‑异相催化单元(3),首先利用间接换热单元(1)产生的换热热量将烟气加热至40‑90℃,再经均相氧化段(3‑4)预氧化调质,并在异相催化氧化与臭氧分解段(3‑5)的多效催化剂的作用下,催化氧化二噁英及恶臭物质,剩余臭氧则经多效催化剂分解,避免剩余臭氧排出造成污染,从而使烟气得到深度治理,深度治理后的烟气经排气筒(4)排出。
10.根据权利要求9所述的一种砖瓦窑协同处置污泥的低温恶臭烟气多污染物深度治理工艺,其特征在于,所述低温恶臭烟气的温度为80‑200℃。
说明书 :
一种砖瓦窑协同处置污泥的低温恶臭烟气多污染物深度治理
工艺及其装置
技术领域
背景技术
发明内容
100L/m,吸收反应温度为50‑100℃。
Mn 、Mg 、Zn 、Co 、Cu 、Sm 中的任意一种,M 为Fe 、Al 、Mn 、Sm 、Ce 、Ru 中的任意一n‑ 2‑ ‑ ‑ ‑ 2‑ 3‑
种,A 为CO3 、NO3、Cl、OH、SO4 、PO4 中的任意一种。
2‑
尿素、碱液、氧化剂吸收去除SO2及部分无机恶臭物质(如硫化氢),最终生成SO4 去除。利用碱液吸收去除烟气中的氟化物、HCl。利用气液接触、扩散‑溶解的原理,用湿法洗涤去除烟气中的重金属。利用相似相溶原理去除二噁英及恶臭物质,活性添加剂降低了污染物与吸收液的界面张力,从而增加污染物在吸收液中的溶解度,利用烟气中的HCl与碱液反应生成的NaCl、KCl作为无机盐助剂,进一步提高增溶程度。除雾器将湿法吸收、湿电除尘后的水汽充分去除,避免后续臭氧在水中的损失以及水汽对于多效催化剂的毒害。由于二噁英毒性强,部分恶臭物质嗅阈值低,即使浓度很低,依然有较大的臭度,因此必须深度减排。在均相氧化‑异相催化单元中,臭氧首先通过均相氧化,对未吸收下来的二噁英及恶臭物质进行预氧化调质及部分去除,多效催化剂作为剩余臭氧分解屏障,避免剩余臭氧排出造成污染,同时臭氧分解产生的高活性氧原子深度氧化二噁英及恶臭物质。LDHs或其加热衍生物作为多效催化剂,可以有效缓解由于氧空位消耗导致的失活,显著提高抗水性和稳定性。双金属的相互作用有助于产生更多氧空位,加热处理后活性位分布均匀,晶粒小,比表面积大,催化活性高。
附图说明
具体实施方式
2‑2、喷淋装置2‑3、配药系统2‑4、吸收液循环系统2‑5、尾液处理系统2‑6、静电除尘段2‑7、除雾段2‑8、出气口2‑9和臭氧发生器2‑10;所述均相氧化‑异相催化单元3包括2号进气管3‑
1、进气口3‑2、塔内换热器3‑3、均相氧化段3‑4、异相催化氧化与臭氧分解段3‑5和出气管3‑
6;所述排气筒4设置有引风机4‑1;
2‑8从下到上依次设置在塔体内,所述静电除尘段2‑7包括静电除尘器和清洗冲灰器(喷水冲洗,由抽水泵、出水管以及设置在出水管上的喷头组成),所述除雾段2‑8包括除雾器和吸附材料,所述除雾器为波形板式,由高分子材料或不锈钢制作而成,所述吸附材料为陶粒吸附剂;所述喷淋装置2‑3包括横向设置的喷淋管以及设置在喷淋管上的喷头,所述喷淋管与所述吸收液循环系统2‑5相连,所述吸收液循环系统2‑5可通过循环泵向喷淋管输送药液(复合吸收剂),所述出气口2‑9设置在塔体的顶部,所述臭氧发生器2‑10与所述1号进气管
2‑1、2号进气管3‑1相连,可为所述1号进气管2‑1和2号进气管3‑1输送臭氧;
理系统2‑6组成湿法吸收段,所述湿法吸收段的液气比为1‑100L/m ,吸收反应温度为50‑
100℃;所述喷淋装置2‑3用于喷射复合吸收剂,所述填料2‑2为陶瓷填料或不锈钢填料,用于提高气液接触面积,从而提升吸收去除效率,所述吸收液循环系统2‑5将吸收液经循环泵进入喷淋装置2‑3后重新进入塔内循环使用,饱和吸收尾液则进入尾液处理系统2‑6,处理至达标排放。
其加热分解生成的双金属复合氧化物(LDO)。所述LDHs分子式为[M1‑x Mx (OH)2] (A )x/n·
2+ 2+ 2+ 2+ 2+ 2+ 2+ 2+ 3+ 3+ 3+ 3+ 3+
mH2O,其中M 为Ni 、Mn 、Mg 、Zn 、Co 、Cu 、Sm 中的任意一种,M 为Fe 、Al 、Mn 、Sm 、
3+ 3+ n‑ 2‑ ‑ ‑ ‑ 2‑ 3‑
Ce 、Ru 中的任意一种,A 为CO3 、NO3、Cl、OH、SO4 、PO4 中的任意一种。
500mg/m 、二氧化硫430mg/m、氮氧化物67mg/m 、氟化物10mg/m 、HCl 46mg/m、重金属6mg/
3 3
m、二噁英0.18ng TEQ/m及恶臭集中排放浓度5495(无量纲)。利用实施例1的处理装置将该恶臭烟气依次通过间接换热单元1、多场耦合多污染物协同控制单元2和均相氧化‑异相催化单元3。恶臭烟气经间接换热单元1后降温至55℃,降温后的恶臭烟气污染物在多场耦合多污染物协同控制单元2内被“10%尿素‑5%氢氧化钠‑3%亚氯酸钠‑0.5%十二烷基苯磺酸钠‑81.5%水”复合吸收剂去除,并经静电除尘器进一步除尘,经除雾器去除水汽。处理后的恶臭烟气进入均相氧化‑异相催化单元3,单元内的烟气温度为70℃,二噁英及恶臭物质被臭氧预氧化及部分去除后,经MnCe‑LDO多效催化剂(以硝酸锰、硝酸铈为前驱体,采用“Layered Double Hydroxide Catalysts for Ozone Decomposition:The Synergic Role
2+ 3+
of M and M (Environ.Sci.Technol.2022,56,1386‑1394)”中描述的共沉淀法制备得到MnCe‑LDH,然后在200℃、氮气气氛下脱水2h,随后在500℃、空气气氛下分解2h)催化臭氧氧化深度去除,同时MnCe‑LDO催化分解剩余的臭氧,所述异相催化氧化与臭氧分解段烟气的‑1 3
停留时间为60000h ,反应温度为70℃。净化后烟气的排放浓度为颗粒物25mg/m 、二氧化硫
3 3 3 3 3
20mg/m、氮氧化物5mg/m、氟化物0mg/m、HCl 3.5mg/m、重金属0mg/m 、二噁英0.02ng TEQ/
3
m及恶臭集中排放浓度417(无量纲),满足排放标准(《GB29620‑2013‑砖瓦工业大气污染物排放标准》、《GB 30485—2013‑水泥窑协同处置固体废物污染控制标准》、《GB14554‑93‑恶臭污染物排放标准》)及感官要求。
450mg/m 、二氧化硫380mg/m、氮氧化物75mg/m 、氟化物8mg/m 、HCl 32mg/m、重金属7mg/
3 3
m、二噁英0.15ng TEQ/m及恶臭集中排放浓度4168(无量纲)。利用实施例1的处理装置将该恶臭烟气依次通过间接换热单元1、多场耦合多污染物协同控制单元2和均相氧化‑异相催化单元3。恶臭烟气经间接换热单元1后降温至60℃,降温后的恶臭烟气污染物在多场耦合多污染物协同控制单元2内被“10%尿素‑5%氢氧化钾‑3%亚氯酸钠‑0.5%十二烷基苯磺酸钠‑81.5%水”复合吸收剂吸收去除,并经静电除尘器进一步除尘,经除雾器去除水汽。处理后的恶臭烟气进入均相氧化‑异相催化单元3,单元内的烟气温度为75℃,二噁英及恶臭物质被臭氧预氧化及部分去除后,经CoFe‑LDH多效催化剂(以硝酸钴、硝酸铁为前驱体,采用“Layered Double Hydroxide Catalysts for Ozone Decomposition:The Synergic
2+ 3+
Role of M and M (Environ.Sci.Technol.2022,56,1386‑1394)”中描述的共沉淀法制备得到CoFe‑LDH)催化臭氧氧化深度去除,同时CoFe‑LDH催化分解剩余臭氧,所述异相催化氧‑1
化与臭氧分解段烟气的停留时间为60000h ,反应温度为75℃。净化后烟气的排放浓度为颗
3 3 3 3 3
粒物20mg/m、二氧化硫20mg/m、氮氧化物6mg/m、氟化物0.5mg/m 、HCl 0mg/m 、重金属0mg/
3 3
m、二噁英0.01ng TEQ/m及恶臭集中排放浓度417(无量纲),满足排放标准及感官要求。
520mg/m 、二氧化硫350mg/m、氮氧化物42mg/m 、氟化物9mg/m 、HCl 28mg/m、重金属8mg/
3 3
m、二噁英0.17ng TEQ/m及恶臭集中排放浓度4168(无量纲)。利用实施例1的处理装置将该恶臭烟气依次通过间接换热单元1、多场耦合多污染物协同控制单元2和均相氧化‑异相催化单元3。恶臭烟气经间接换热单元1后降温至60℃,降温后的恶臭烟气污染物在多场耦合多污染物协同控制单元2内被“10%尿素‑5%氢氧化钾‑3%臭氧‑0.5%十二烷基苯磺酸钠‑
81.5%水”复合吸收剂吸收去除,并经静电除尘器进一步除尘,经除雾器去除水汽。处理后的恶臭烟气进入均相氧化‑异相催化单元3,单元内的烟气温度为70℃,二噁英及恶臭物质被臭氧预氧化及部分去除后,经NiFe‑LDH多效催化剂(以硝酸镍、硝酸铁为前驱体,采用采用“Layered Double Hydroxide Catalysts for Ozone Decomposition:The Synergic
2+ 3+
Role of M and M (Environ.Sci.Technol.2022,56,1386‑1394)”中描述的共沉淀法制备得到NiFe‑LDH)催化臭氧氧化深度去除,同时NiFe‑LDH催化分解剩余臭氧,所述异相催化氧‑1
化与臭氧分解段烟气的停留时间为60000h ,反应温度为70℃。净化后烟气的排放浓度为颗
3 3 3 3 3
粒物18mg/m 、二氧化硫22mg/m、氮氧化物3.8mg/m、氟化物0.6mg/m 、HCl 0mg/m 、重金属
3 3
0mg/m、二噁英0.01ng TEQ/m 及恶臭集中排放浓度417(无量纲),满足排放标准及感官要求。
390mg/m 、二氧化硫250mg/m 、氮氧化物102mg/m 、氟化物15mg/m 、HCl 39mg/m 、重金属
3 3
12mg/m 、二噁英0.23ng TEQ/m及恶臭集中排放浓度3090(无量纲)。利用实施例1的处理装置将该恶臭烟气依次通过间接换热单元1、多场耦合多污染物协同控制单元2和均相氧化‑异相催化单元3。恶臭烟气经间接换热单元1后降温至60℃,降温后恶臭烟气污染物在多场耦合多污染物协同控制单元2内被“10%尿素‑5%氢氧化钾‑3%臭氧‑0.5%十二烷基苯磺酸钠‑81.5%水”复合吸收剂吸收去除,并经静电除尘器进一步除尘,经除雾器去除水汽。处理后的恶臭烟气进入均相氧化‑异相催化单元3,单元内的烟气温度为80℃,二噁英及恶臭物质被臭氧预氧化及部分去除后,经NiFe‑LDT多效催化剂(以硝酸镍、硝酸铁为前驱体,采用采用“Layered Double Hydroxide Catalysts for Ozone Decomposition:The
2+ 3+
Synergic Role of M and M (Environ.Sci.Technol.2022,56,1386‑1394)”中描述的共沉淀法制备NiFe‑LDH,然后在200℃、氮气气氛下脱水2h)催化臭氧氧化深度去除,同时‑1
NiFe‑LDT催化分解剩余臭氧,所述异相催化氧化与臭氧分解段烟气的停留时间为60000h ,
3 3
反应温度为80℃。净化后烟气的排放浓度为颗粒物15mg/m 、二氧化硫20mg/m 、氮氧化物
3 3 3 3 3
10mg/m 、氟化物1mg/m 、HCl 2mg/m、重金属0mg/m、二噁英0.05ng TEQ/m及恶臭集中排放浓度309(无量纲),满足排放标准及感官要求。