一种双重式填埋场气体脱硫装置及方法与流程

本发明涉及填埋垃圾脱硫工艺领域，具体涉及一种双重式填埋场气体脱硫装置及方法。

背景技术：

恶臭对人体所造成的危害在7种环境公害中仅次于噪声，位居第2位。因此许多国家对其排放限值在相关的法律法规中作出明确的规定。H₂S作为恶臭气体的主要成分之一，在垃圾填埋场H₂S的含量与填埋场垃圾的成分有关。当填埋有石膏板之类的建筑材料和含硫酸盐污泥时，填埋场气体中的H₂S会大量增加。

现考虑去除硫化物的实用技术有很多，但选用何种技术则要考虑填埋场地的场地条件和填埋场气体的情况，难点是既要经济又要高效；干法脱硫既能达到对H₂S的处理，同时有些方法可以做到在脱硫的同时不会造成新的污染，但可能存在不能够回收单质硫，更换脱硫剂时劳动强度大或考虑效率低不采用。

技术实现要素：

本发明设计开发了一种双重式填埋场气体脱硫装置，本发明目的是解决现有技术中能够通过物理吸附作用与化学吸收作用同时进行脱硫操作，达到回收单质硫、脱硫高效、能耗低、易于操作的问题。

本发明设计开发了一种双重式填埋场气体脱硫方法，本发明的发明目的是解决在通过物理吸附作用与化学吸收作用同时进行脱硫操作时，根据不同的含硫气体浓度使混合气体在两种作用中可分配调节，达到合理脱硫作用。

本发明提供的技术方案为：

一种双重式填埋场气体脱硫装置，包括：

原料气罐；

吸收塔，其进料口通过第一阀门与所述原料气罐出料口相连，所述吸收塔还设置液体出口及回收液进口；

再生塔，其通过气液分离器与所述吸收塔的液体出口相连，所述再生塔通过空气鼓风机与空气罐相连，所述气液分离器还设置气体出口及液体出口；

蒸馏塔，其进料口与所述再生塔出料口相连，所述蒸馏塔还设置气体出口及液体出口；其中，所述蒸馏塔的液体出口通过第二阀门与所述吸收塔的回收液进口相连；

第一净化后气体罐，其与所述气液分离器的气体出口相连，所述第一净化后气体罐具有气体浓度采样口，其连接第一浓度传感器；

吸附塔，其进料口与所述原料气罐出料口相连，所述吸附塔还设置气体出口；

第二净化后气体罐，其与所述吸附塔的气体出口相连，所述第二净化后气体罐具有气体浓度采样口，其连接第二浓度传感器；

控制装置，其分别与所述第一阀门、所述第一浓度传感器以及所述第二浓度传感器相连。

优选的是，还包括：

缓冲罐，其进料口与所述再生塔相连，并且所述缓冲罐还通过气液输送泵与化学品储罐相连；

电解池，其进料口与所述缓冲罐相连，出料口与所述蒸馏塔相连；

其中，所述缓冲罐还与过滤器相连，通过所述过滤器得到单质硫。

优选的是，所述蒸馏塔与所述吸收塔之间还设置有液体浓度测试仪，并且所述第二阀门设置在所述液体浓度测试仪以及所述吸收塔之间；

其中，所述液体浓度测试仪以及所述第二阀门分别与所述控制装置相连。

优选的是，还包括：活性炭恢复塔，其同时与所述蒸馏塔的气体出口以及废料含氧酸盐池相连。

优选的是，所述吸附塔为分层抽拉式结构，其由下至上分别为砾石层、保温层以及活性炭层。

优选的是，所述原料气罐通过气液输送泵分别连接所述吸收塔以及所述 吸附塔；以及

在所述气液输送泵以及所述吸附塔之间设置加湿器，在所述气液输送泵以及所述吸收塔之间设置所述第一阀门。

一种双重式填埋场气体脱硫方法，包括如下步骤：

步骤一、打开原料气罐、第一阀门以及第二阀门，混合气体分别进入吸收塔以及吸附塔；

步骤二、进入吸收塔混合气体，通过吸收塔内的吸收液将含硫气体进行吸收分离后，通过气液分离器分离后，净化后的气体进入第一净化后气体罐，处理后的液体通过再生塔进行空气氧化得到单质硫进行回收；以及

进入吸附塔的混合气体通过吸附塔内的层状活性炭进行吸附脱硫后，净化后的气体进入第二净化后气体罐；

步骤三、经过在所述再生塔中处理后的液体进入蒸馏塔，经蒸馏塔处理后的气体进入到活性炭恢复塔，将吸附完成后活性炭孔隙中硫及硫的含氧酸盐从活性炭中吸带出流入废料含氧酸盐池，经蒸馏塔处理后的液体回收至吸收塔。

优选的是，在所述步骤二中，监测所述原料气罐开启后的混合气体中含硫气体的浓度，分别采集进入第一净化后气体罐以及第二净化后气体罐的气体浓度，对所述第一阀门开度进行控制，所述第一阀门开度λ₁计算公式为 式中，C_S为原料气罐混合气体中含硫气体的体积浓度，C₁为第一净化后气体罐中的气体体积浓度，C₂为第二净化后气体罐中的气体体积浓度，T为吸附塔出口处的气体温度，e为自然对数的底数。

优选的是，在所述步骤三中，对经所述蒸馏塔处理后的液体中三价铁离子浓度进行监测，对所述第二阀门开度进行控制，所述第二阀门开度λ₁计算公式为式中，C_Fe1为吸收塔中三价铁离子质量浓度，C_Fe2为蒸馏塔处理后液体中三价铁离子质量浓度。

优选的是，在所述步骤三中，对在所述再生塔中处理后的液体经过电解 池进行电解作用后再进入蒸馏塔。

本发明与现有技术相比较所具有的有益效果：

1、本发明紧密的将干法脱硫和湿法脱硫相结合。同时结合了干法脱硫的简单、经济、绿色无污染和湿法脱硫的高效、可再生、处理量大等等的优点；

2、对传统的LO-CAT工艺进行改进，利用电解池，三价铁离子在酸性条件下与硫化氢气体反应生成单质硫，反应后的溶液通过电解再生，然后循环使用，利用电解过程中阴、阳极的电流，不断地进行吸收，三价铁离子就能不断补充加上部分采用添加化学催化剂的氧气氧化三价铁离子满足处理过程的效率要求；

3、在再生塔中氧气的引入会导致整个系统产生过多的水，所以增设一个蒸馏塔和一个液体浓度测试仪保证浓度合适，并且通过控制装置对回收回到吸收塔的液体进行流量控制；

4、在本发明中根据混合气体中的含硫气体浓度，通过控制装置能够对进入吸附塔以及吸收塔内的含硫混合气体进行合理分配，并且通过对单质硫的回收，达到了资源的可回收利用，使本发明具有绿色污染小，节约能量，经济，装置路线可调节选择等优点；

5、本发明中将吸附塔做成箱型分层抽拉式立柜样，这样避免了进行吸附塔的整体清洗，分层清洁替换，从而更好的延长了吸附塔使用寿命，节约能源。

附图说明

图1为双重式填埋场气体脱硫工艺流程图。

图2为箱型分层抽拉式吸附塔正截面图。

图3为箱型分层抽拉式吸附塔俯视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

如图1所示，本发明提供了一种双重式填埋气体脱硫装置，以同时采用物理吸附和化学氧化进行脱硫处理，物理吸附相对来说设备简单经济，缺点占地面积较大，化学氧化部分利用改进的LO-CAT工艺增设电解池确保二价铁离子大部分被氧化满足要求，添加蒸馏塔确保三价铁离子的浓度，空气鼓风机从空气罐鼓入空气氧化再生塔中的二价铁离子会产生些许的水影响吸收塔的反应，在两种方式净化完填埋废气中的硫化氢后都会利用浓度取样口进行硫化氢的检测，确保达标合格。

本发明主要由以下主要部分组成：原料气罐100、气液输送泵110、120、加湿器310、吸收塔210、气液分离器220、第一净化后气体罐410、再生塔230、空气鼓风机231、空气罐232、缓冲罐240、过滤器241、电解池250、蒸馏塔260、液体浓度测试仪261、化学品储罐242、废料含氧酸盐池331、吸附塔320、栅板321、优质活性炭322、第一浓度传感器411、第二浓度传感器421、活性炭恢复塔330、第一阀门510、第二阀门520以及控制装置；

其中，原料气罐100、第一净化后气体罐410以及第二净化后气体罐420属于收集罐；气液输送泵110、120、加湿器310、废料含氧酸盐池331、吸附塔320、栅板321、优质活性炭322、活性炭恢复塔330属于物理吸附再生系统；吸收塔210、气液分离器220、再生塔230、空气鼓风机231、空气罐232、缓冲罐240、过滤器241、电解池250、蒸馏塔260、液体浓度测试仪261、化学品储罐242属于化学氧化系统，在两大系统都设置有浓度取样口；第一阀门510、第二阀门520、第一浓度传感器411、第二浓度传感器421以及控制装置属于控制系统，能够对混合气体的脱硫处理进行合理控制，使本发发明能够节约能源，经济适用，可持续使用。

吸收塔210的进料口通过第一阀门510与原料气罐100的出料口相连，吸收塔210还设置液体出口及回收液进口；再生塔230通过气液分离器220与吸收塔210的液体出口相连，再生塔230通过空气鼓风机231与空气罐232相连，气液分离器220还设置气体出口及液体出口；蒸馏塔260的进料口与再生塔230的出料口相连，蒸馏塔260还设置气体出口及液体出口；其中，蒸馏塔260的液体出口通过第二阀门520与吸收塔210的回收液进口相连；第一净化后气体罐410与气液分离器220的气体出口相连，第一净化后气体 罐411具有气体浓度采样口，其连接第一浓度传感器411；吸附塔320的进料口与原料气罐100出料口相连，吸附塔320还设置气体出口；第二净化后气体罐420与吸附塔320的气体出口相连，第二净化后气体罐420具有气体浓度采样口，其连接第二浓度传感器421；控制装置分别与第一阀门510、第二阀门520、第一浓度传感器411以及第二浓度传感器421相连。

在另一种实施例中，还包括：

缓冲罐240的进料口与再生塔230相连，并且缓冲罐240还通过气液输送泵120与化学品储罐242相连；电解池250的进料口与缓冲罐240相连，出料口与蒸馏塔260相连；其中，缓冲罐240还与过滤器241相连，通过过滤器241纯化后得到单质硫；在本实施例中，增设电解池250确保二价铁离子大部分被氧化满足要求，添加蒸馏塔260确保三价铁离子的浓度，空气鼓风机231从空气罐232鼓入空气氧化再生塔230中的二价铁离子会产生些许的水影响吸收塔320的反应。

在另一种实施例中，蒸馏塔260与吸收塔210之间还设置有液体浓度测试仪261，并且第二阀门520设置在液体浓度测试仪261以及吸收塔210之间；其中，液体浓度测试仪261以及第二阀门520分别与控制装置相连，液体浓度测试仪261能够监测蒸馏塔260处理的液体中三价铁离子的浓度，控制装置通过液体中三价铁离子浓度进而控制第二阀门520的开度。

在另一种实施例中，还包括：活性炭恢复塔330同时与蒸馏塔260的气体出口以及废料含氧酸盐池331相连；在本实施例中，在众多的干法脱硫方法中选择了利用优质活性炭322作为脱硫剂，原因是优质活性炭322的再生简单、方便、且吸附能力较强，在吸附完成后，还可以用活性炭恢复塔330利用蒸馏塔260所得的蒸汽将硫及硫的含氧酸盐从活性炭的孔隙中解吸带出流入废料含氧酸盐池331，硫蒸汽冷凝后得到硫磺，使优质活性炭得以再生恢复脱硫能力，品质优良的活性炭可循环使用20～30次。

在另一种实施例中，原料气罐100通过气液输送泵110分别连接吸收塔210以及吸附塔320；在气液输送泵110以及吸附塔320之间设置加湿器310，在气液输送泵110以及吸收塔210之间设置第一阀门510。

在另一种实施例中，如图2、图3所示，吸附塔320为分层抽拉式结构， 其由下至上分别为砾石层320c、保温层320e以及活性炭层322，支座320a支撑吸附塔320，气体分配系统320b使混合气体能够更好的进入到吸附塔320中，支撑板320d为内部各层提供支撑平面，通过抽拉把手320f能够为第二吸附塔320的每层进行抽取替换，避免了进行第二吸附塔320的整体清洁。

本发明还提供了一种双重式填埋场气体脱硫方法，紧密的将干法脱硫和湿法脱硫相结合，由于填埋气体中的硫化氢气体的浓度不是很稳定一般，当浓度较低时，建议利用干法脱硫法，即利用优质活性炭的吸附作用，吸附完成后用化学氧化中蒸馏塔所得的热水汽将孔隙中硫及硫的含氧酸盐从优质活性炭中吸带出流入废料含氧酸盐池，硫蒸汽冷凝后得到硫磺，活性炭得到再生，恢复脱硫能力，品质优良的活性炭可循环使用20～30次；当浓度较高时，利用改进的LO-CAT工艺完成化学吸附作用，在吸收塔中完成吸收硫化氢的化学作用，在气液分离器中分离净化后的填埋气和吸附后富液有两道选择性的再生方法，一是在再生塔中可以进行空气氧化，二是可以在电解池中进行电解再生。在再生塔中氧气的引入会导致整个系统产生过多的水，所以增设一个蒸馏塔和一个液体浓度测试仪保证浓度合适。

本发明所提供的脱硫工艺，包括如下步骤：

步骤一、打开原料气罐100、第一阀门510以及第二阀门520，混合气体分别进入吸收塔210以及吸附塔320；

步骤二、进入吸收塔210混合气体，通过吸收塔210内的吸收液将硫化氢气体进行吸收分离后，通过气液分离器220分离后，净化后的气体进入第一净化后气体罐410，处理后的液体通过再生塔230进行空气氧化得到单质硫进行回收；以及

进入吸附塔320的混合气体通过吸附塔320内的层状活性炭322进行吸附脱硫后，净化后的气体进入第二净化后气体罐420；

步骤三、经过在再生塔230中处理后的液体进入蒸馏塔260，经蒸馏塔260处理后的气体进入到活性炭恢复塔330，将吸附完成后活性炭孔隙中硫及硫的含氧酸盐从活性炭中吸带出流入废料含氧酸盐池331，经蒸馏塔处理后的液体回收至吸收塔210。

在另一种实施例中，在步骤二中，监测原料气罐100开启后的混合气体 中硫化氢气体体积浓度C_S，分别采集进入第一净化后气体罐以及第二净化后气体罐的气体浓度C₁、C₂，控制装置对所述第一阀门开度λ₁进行控制，第一阀门开度λ₁计算公式为式中，C_S为原料气罐混合气体中含硫气体的体积浓度，单位为ppm，C₁为第一净化后气体罐中的气体体积浓度，单位为ppm，C₂为第二净化后气体罐中的气体体积浓度，单位为ppm，T为吸附塔出口处的气体温度，单位为℃，e为自然对数的底数，第一阀门开度λ₁单位为％。

在另一种实施例中，在步骤三中，对经蒸馏塔260处理后的液体中三价铁离子浓度C_Fe2进行监测，通过控制装置对第二阀门开度λ₂进行控制，第二阀门开度λ₂计算公式为式中，C_Fe1为吸收塔中三价铁离子质量浓度，C_Fe2为蒸馏塔处理后液体中三价铁离子质量浓度，e为自然对数的底数，第二阀门开度λ₂单位为％。

在另一种实施例中，在步骤三中，对在再生塔230中处理后的液体经过电解池240进行电解作用后再进入蒸馏塔260，电解池250的进料口与缓冲罐240相连，出料口与蒸馏塔260相连；其中，缓冲罐240还与过滤器241相连，通过过滤器241纯化后得到单质硫。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。