CN102921286A - 微氧化法去除硫化氢及回收硫单质的装置与方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种微氧化法去除废水、废气中硫化氢的装置，并实现单质硫的回收。该装置，包括氧化单元、循环单元和控制平台，氧化单元顶端设有与控制平台连接的探针和气体排出口，底端设有布气器、液体出口和硫单质回收口；循环单元设有废气或废水入口、空气入口、单向阀和蠕动泵。本发明还提供利用上述装置微氧化法去除硫化氢及回收硫单质的方法。本发明的装置不需要填料、化学试剂和微生物，成本低、高效、安全、条件温和，常温常压下即可使用；鼓风机可以根据脱硫效果由电脑控制鼓风量，可以实现系统的自动化控制；输入小于2％体积比的氧气量即可实现硫化氢含量低于1ppm V的去除效果，将硫化氢氧化为单质硫，避免了可能造成的二次污染。
Description
技术领域：
本发明涉及一种微氧化法去除废水、废气中硫化氢的装置与方法，同时可实现单质硫的回收，属于环境保护技术领域。
背景技术：
天然气净化、石油炼制、煤化工、制革、制药、造纸、合成化学纤维、橡胶再生及污泥处理处置过程中，产生的含硫化氢气体（H2S），造成了很大二次污染，严重影响周边大气环境。石油和天然气钻井操作产生的大量采出水以及生活生产废水中，往往含有大量的溶解性硫化氢，考虑到硫化氢的毒性，这些含硫化氢液体的处理受到越来越多的重视。硫化氢是无色气体，低浓度的硫化氢具有强烈的臭鸡蛋恶臭气味，它们不仅直接危害人体健康，对动物的生长极其不利，而且在有氧和湿热的条件下，严重腐蚀设备、管道和仪表等，并且可加速非金属材料的老化；因此，去除废水、废气中硫化氢的相关研究备受关注。
发明内容：
针对现有技术的不足，本发明提供一种微氧化法去除废水、废气中硫化氢的装置，本发明还提供一种利用该装置去除废水、废气中硫化氢并同时实现单质硫回收的方法。采用本发明的方法可以有效地将废水或废气中的硫化氢去除，不需填料，无需投加化学药品和微生物，环境友好易于工程应用。
术语说明：
ORP值：氧化还原电位的简称，它表征介质氧化性或还原性的相对程度。
ORP/pH探针：可同时检测ORP值和pH值的探针。
本发明的技术方案如下：
一种微氧化法去除硫化氢及回收硫的装置，包括氧化单元、循环单元和控制平台；氧化单元的顶端设有ORP/pH探针并与控制平台连接，氧化单元的底端设有布气器、液体出口和硫单质回收口；循环单元的底端设有蠕动泵，循环单元的底端与氧化单元的底端连通，循环单元的顶端与氧化单元的顶端连通，循环单元的顶端设有气体排出口，氧化单元与循环单元构成循环系统；循环单元的顶端与底端之间设有入口流量计，入口流量计与蠕动泵之间设有空气流量计，空气流量计连接有鼓风机，入口流量计与气体排出口之间设有单向阀使循环单元内的流体只能由入口流量计指向蠕动泵的方向流动。
布气器用于控制进入氧化单元内的空气或氧气量，鼓风机用于鼓入空气并通过空气流量计控制鼓入空气的量，入口流量计用于控制进入循环单元的废水或废气，蠕动泵将废水或废气与鼓入的空气泵入氧化单元内进行氧化处理；ORP/pH探针用于检测氧化单元内的pH值和ORP值，并将数据传输到控制平台，控制平台根据氧化单元内的pH值和ORP值自动控制入口流量计、空气流量计和布气器，实现对废水或废气、鼓入的空气和进入氧化单元内的空气或氧气量的自动化控制。
根据本发明优选的，所述氧化单元为直形管，高度为0.6~5m，内径为3~20cm；特别优选高度为1m，内径为4cm。
根据本发明优选的，所述循环单元为内径在1~5cm的管道。
根据本发明优选的，所述氧化单元内加入消化液。
根据本发明优选的，氧化单元和循环单元内壁设置有防腐蚀涂层，防腐蚀涂层优选聚乙烯、聚氯乙烯。
一种利用上述装置微氧化法去除硫化氢及回收硫单质的方法，步骤如下：
向氧化单元内装入消化液，将含有硫化氢的废水或废气通过入口流量计进入循环单元，鼓风机向循环单元内鼓入空气并通过空气流量计控制鼓入空气的量；废水和空气，或者，废气和空气通过蠕动泵泵入氧化单元内，通过布气器控制进入氧化单元内的空气或氧气量，废水和空气，或者，废气和空气在氧化单元内与消化液进行氧化处理，经氧化处理后的硫化氢转化为单质硫并由硫单质回收口回收，不含硫化氢的气体通过气体排出口排出，不含硫化氢的液体通过液体出口排出。
根据本发明方法优选的，废水和空气，或者，废气和空气在氧化单元和循环单元构成的循环系统内循环处理不低于两次。
根据本发明方法优选的，进入氧化单元内氧气占总气体的体积含量不高于2%。
根据本发明方法优选的，进入循环单元含有硫化氢的废水或废气的温度为15～35℃，优选20～30℃，最优选20～25℃。
根据本发明方法优选的，装入消化液的pH为7.0~8.0，特别优选7.5。
根据本发明方法优选的，鼓入空气的流速为含硫化氢废气流速的5-30%，特别优选30%。
根据本发明方法优选的，含硫化氢废气进入氧化单元的流速是0.05~5L/分钟。
本发明所用的消化液为现有技术中普通城市污水处理厂消化池内的消化液，也可以是其他废水处理装置的液体，这样可以实现废物二次利用，该消化液可以根据硫化氢去除效果适时更换。
本发明的技术特点及优良效果如下：
1、本发明微氧化法去除硫化氢及回收硫的装置不需要填料、化学试剂和微生物，成本低、高效、安全、条件温和，常温常压下即可使用。
2、本发明鼓风机可以根据脱硫效果由电脑控制鼓风量，可以实现系统的自动化控制。
3、本发明微氧化法去除硫化氢及回收硫的装置内壁防腐，防止硫及硫化氢的腐蚀。
4、本发明将硫化氢氧化为单质硫，避免了可能造成的二次污染，脱硫效率可以达到98%以上。
5、本发明微氧化法去除废水、废气中硫化氢的方法，输入小于2％体积比的氧气量即可实现硫化氢含量低于1ppm V的去除效果。
6、本发明微氧化法去除废水、废气中硫化氢的方法，可以通过多次循环使硫化氢浓度最低化。
7、本发明微氧化法去除废水、废气中硫化氢的方法，通过鼓入空气实现硫化氢的氧化，原料易得，操作简单。
附图说明：
图1为本发明微氧化法去除硫化氢及回收硫装置的结构示意图；
图1中，1.入口流量计，2.鼓风机，3.空气流量计，4.蠕动泵，5.硫单质回收口，6.液体出口，7.布气器，8.氧化单元，9.ORP/pH探针，10.气体排出口，11.控制平台，12.单向阀，13.循环单元。
图2为本发明实施例2~4不同处理条件下硫化氢去除效果曲线图。
图3为本发明实施例5~7不同处理条件下硫化氢去除效果曲线图。
具体实施方式：
下面通过具体实施例并结合附图对本发明做进一步说明，但不限于此。
实施例中所用的消化液，取自城市污水处理厂；实施例中的ORP/pH探针为常规市购设备。
实施例1：
一种微氧化法去除硫化氢及回收硫的装置，包括氧化单元8、循环单元13和控制平台11；氧化单元8的顶端设有ORP/pH探针9并与控制平台11连接，氧化单元8的底端设有布气器7、液体出口6和硫单质回收口5；循环单元13的底端设有蠕动泵4，循环单元13的底端与氧化单元8的底端连通，循环单元13的顶端与氧化单元8的顶端连通，循环单元13的顶端设有气体排出口10，氧化单元8与循环单元13构成循环系统；循环单元13的顶端与底端之间设有入口流量计1，入口流量计1与蠕动泵4之间设有空气流量计3，空气流量计3连接有鼓风机2，入口流量计1与气体排出口10之间设有单向阀12使循环单元13内的流体只能由入口流量计1指向蠕动泵4的方向流动。
布气器7用于控制进入氧化单元8内的空气或氧气量，鼓风机2用于鼓入空气并通过空气流量计3控制鼓入空气的量，入口流量计1用于控制进入循环单元13的废水或废气，蠕动泵4将废水或废气与鼓入的空气泵入氧化单元8内进行氧化处理；ORP/pH探针9用于检测氧化单元8内的pH值和ORP值，并将数据传输到控制平台11，控制平台11根据氧化单元8内的pH值和ORP值自动控制入口流量计1、空气流量计3和布气器7，实现对废水或废气、鼓入的空气和进入氧化单元内的空气或氧气量的自动化控制。
本实施例中，氧化单元8为直形管，其高度是1m，内径是4cm；循环单元是内径为2cm的管道。氧化单元8和循环单元13内壁设置有聚乙烯防腐蚀涂层。
实施例2：
一种利用如实施例1所述装置微氧化法去除硫化氢及回收硫单质的方法，向氧化单元8内装入1L的消化液，控制装置的运行温度为25±2°C；将含硫化氢浓度为2108ppm V的废气通过入口流量计1进入循环单元13，控制废气的循环回流速率为0.2L/min，鼓风机向循环单元13内鼓入空气，控制空气流量计3的空气鼓入流速为0.2L/min，废气与空气通过蠕动泵泵入氧化单元8内，通过布气器7控制进入氧化单元内的空气或氧气量，废气和空气在氧化单元8内与消化液进行氧化处理；经约7小时的氧化处理后使废气中硫化氢浓度降为10ppmV以下，硫化氢转化为单质硫，不含硫化氢的气体通过气体排出口10排出，单质硫由硫单质回收口5回收。具体效果数据如图2中曲线2所示。
实施例3：
一种利用如实施例1所述装置微氧化法去除硫化氢及回收硫单质的方法，向氧化单元8内装入1L的消化液，控制装置的运行温度为25±2°C；将含硫化氢浓度为2197ppm V的废气通过入口流量计1进入循环单元13，控制废气的循环回流速率为0.4L/min，鼓风机向循环单元13内鼓入空气，控制空气流量计3的空气鼓入流速为0.2L/min，废气与空气通过蠕动泵泵入氧化单元8内，通过布气器7控制进入氧化单元内的空气或氧气量，废气和空气在氧化单元8内与消化液进行氧化处理；经约6.5小时的氧化处理后使废气中硫化氢浓度降为10ppmV以下，硫化氢转化为单质硫，不含硫化氢的气体通过气体排出口10排出，单质硫由硫单质回收口5回收。具体效果数据如图2中曲线3所示。
实施例4：
一种利用如实施例1所述装置微氧化法去除硫化氢及回收硫单质的方法，向氧化单元8内装入1L的消化液，控制装置的运行温度为25±2°C；将含硫化氢浓度为2197ppmV的废气通过入口流量计1进入循环单元13，控制废气的循环回流速率为0.2L/min，鼓风机向循环单元13内鼓入空气，控制空气流量计3的空气鼓入流速为0.4L/min，废气与空气通过蠕动泵泵入氧化单元8内，通过布气器7控制进入氧化单元内的空气或氧气量，废气和空气在氧化单元8内与消化液进行氧化处理；经约5.5小时的氧化处理后使废气中硫化氢浓度降为10ppmV以下，硫化氢转化为单质硫，不含硫化氢的气体通过气体排出口10排出，单质硫由硫单质回收口5回收。具体效果数据如图2中曲线4所示。
实施例5：
一种利用如实施例1所述装置微氧化法去除硫化氢及回收硫单质的方法，向氧化单元8内装入1L的消化液，控制装置的运行温度为25±2°C；将含硫化氢浓度为2308ppmV的废气通过入口流量计1进入循环单元13，控制废气的循环回流速率为0.4L/min，鼓风机向循环单元13内鼓入空气，控制空气流量计3的空气鼓入流速为0.4L/min，废气与空气通过蠕动泵泵入氧化单元8内，通过布气器7控制进入氧化单元内的空气或氧气量，废气和空气在氧化单元8内与消化液进行氧化处理；经约4.5小时的氧化处理后使废气中硫化氢浓度降为10ppmV以下，硫化氢转化为单质硫，不含硫化氢的气体通过气体排出口10排出，单质硫由硫单质回收口5回收。具体效果数据如图3中曲线5所示。
实施例6：
一种利用如实施例1所述装置微氧化法去除硫化氢及回收硫单质的方法，向氧化单元8内装入1L的消化液，控制装置的运行温度为25±2°C；将含硫化氢浓度为2474ppm V的废气通过入口流量计1进入循环单元13，控制废气的循环回流速率为0.2L/min，鼓风机向循环单元13内鼓入空气，控制空气流量计3的空气鼓入流速为1L/min，废气与空气通过蠕动泵泵入氧化单元8内，通过布气器7控制进入氧化单元内的空气或氧气量，废气和空气在氧化单元8内与消化液进行氧化处理；经约3.2小时的氧化处理后使废气中硫化氢浓度降为10ppmV以下，硫化氢转化为单质硫，不含硫化氢的气体通过气体排出口10排出，单质硫由硫单质回收口5回收。具体效果数据如图3中曲线6所示。
实施例7：
一种利用如实施例1所述装置微氧化法去除硫化氢及回收硫单质的方法，向氧化单元8内装入1L的消化液，控制装置的运行温度为25±2°C；将含硫化氢浓度为2308ppmV的废气通过入口流量计1进入循环单元13，控制废气的循环回流速率为0.4L/min，鼓风机向循环单元13内鼓入空气，控制空气流量计3的空气鼓入流速为1L/min，废气与空气通过蠕动泵泵入氧化单元8内，通过布气器7控制进入氧化单元内的空气或氧气量，废气和空气在氧化单元8内与消化液进行氧化处理；经约3.5小时的氧化处理后使废气中硫化氢浓度降为10ppmV以下，硫化氢转化为单质硫，不含硫化氢的气体通过气体排出口10排出，单质硫由硫单质回收口5回收。具体效果数据如图3中曲线7所示。
Claims (10)
1.一种微氧化法去除硫化氢及回收硫的装置，包括氧化单元、循环单元和控制平台；其特征在于，氧化单元的顶端设有ORP/pH探针并与控制平台连接，氧化单元的底端设有布气器、液体出口和硫单质回收口；循环单元的底端设有蠕动泵，循环单元的底端与氧化单元的底端连通，循环单元的顶端与氧化单元的顶端连通，循环单元的顶端设有气体排出口，氧化单元与循环单元构成循环系统；循环单元的顶端与底端之间设有入口流量计，入口流量计与蠕动泵之间设有空气流量计，空气流量计连接有鼓风机，入口流量计与气体排出口之间设有单向阀使循环单元内的流体只能由入口流量计指向蠕动泵的方向流动。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述氧化单元为直形管，高度为0.6~5m，内径为3~20cm；所述循环单元为内径在1~5cm的管道。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述氧化单元和循环单元内壁设置有聚乙烯或聚氯乙烯防腐蚀涂层。
4.一种利用权利要求1所述的装置微氧化法去除硫化氢及回收硫单质的方法，其特征在于步骤如下：向氧化单元内装入消化液，将含有硫化氢的废水或废气通过入口流量计进入循环单元，鼓风机向循环单元内鼓入空气并通过空气流量计控制鼓入空气的量；废水和空气，或者，废气和空气通过蠕动泵泵入氧化单元内，通过布气器控制进入氧化单元内的空气或氧气量；废水和空气，或者，废气和空气在氧化单元内与消化液进行氧化处理，经氧化处理后的硫化氢转化为单质硫并由硫单质回收口回收，不含硫化氢的气体通过气体排出口排出，不含硫化氢的液体通过液体出口排出。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：废水和空气，或者，废气和空气在氧化单元和循环单元构成的循环系统内循环处理不低于两次。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：进入氧化单元内氧气占总气体的体积含量不高于2%。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：进入循环单元含有硫化氢的废水或废气的温度为15～35℃，优选20～25℃。
8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：装入消化液的pH为7.0~8.0，特别优选7.5。
9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：鼓入空气的流速为含硫化氢废气流速的5-30%。
10.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：含硫化氢废气进入氧化单元的流速是0.05~5L/分钟。
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