一种烟气的微生物脱二氧化碳装置及方法与流程

本发明涉及环境保护技术领域，具体涉及一种烟气的微生物脱二氧化碳装置及方法。

背景技术：

随着环境保护力度的逐渐加强，降低烟气污染物排放量成为了各个工厂的重要的生产指标，目前去除烟气污染物常用的方法为生物法。生物法是利用微生物的生物化学作用，使污染物分解，转化为无害或少害的物质，微生物利用有机物作为其生长繁殖所需的基质，通过不同的转化途径将大分子或结构复杂的有机物经异化作用最终氧化分解为简单的水、二氧化碳等无机物，同时经同化作用并利用异化作用过程中产生的能量，使微生物的生物体得到增长繁殖，为进一步发挥其对有机物的处理能力创造有利的条件。

现有技术中常用到内部培养有微生物的的生物过滤塔来脱去烟气中的二氧化碳等有害气体,烟气进入生物过滤塔后,穿过微生物填料层,在这个过程中烟气内的二氧化碳就被微生物填料层中的微生物吸收,进而去除烟气中二氧化碳。但是,烟气在生物过滤塔去除二氧化碳的效果不太理想，原因在于：由于烟气与微生物填料层内微生物接触时间较短，一方面导致微生物光合作用必须的二氧化碳获取不足，另一方面经过微生物光合作用处理后的含碳烟气中的二氧化碳居高不小，得不到有效清除，没有达到除碳效果。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明的目的在于，提供一种有效延长烟气与微生物接触时间，提升二氧化碳处理效率的烟气的微生物脱二氧化碳装置及方法。具体技术方案如下：

一种烟气的微生物脱二氧化碳装置，包括喷淋塔、生物过滤塔一、生物过滤塔二、进烟管、烟道一、进水管、排水管一、烟道二、排水管二、烟道三、排水管三、离心风机、烟囱。

所述喷淋塔由设置在地面的中空底箱一，竖向安装在底箱一顶部的筒型壳体一、多个竖向重叠的助溶器以及中心管一构成；在底箱一内部设有抽水泵一；所述助溶器由盒体一、喷淋盘构成；所述盒体一内部中空；在盒体一顶部设有与其内部连通的排气管一；在盒体一底部设有与其内部连通的进气管一；所述喷淋盘为横向固定在盒体一内的中空圆盘，喷淋盘将盒体一内部分隔成上下两个腔体；在喷淋盘底部均匀的设有多个与喷淋盘内部连通的喷头一，在喷淋盘边缘设有多个贯通喷淋盘上下部两腔体的通孔一；位于最上层的助溶器，其排气管一向上伸出壳体一顶部，其进气管一向下套设在其下层助溶器的排气管一外；位于最下层的助溶器，其排气管一向上套设在其上层助溶器的进气管一内，其进气管一向下固定在底箱一顶部并与底箱一内部连通；位于中间的助溶器，其排气管一向上套设在其上层助溶器的进气管一内，其进气管一向下套设在其下层助溶器的排气管一外；所述中心管一下端由上自下依次穿过每个助溶器中部并与每个助溶器内部的喷淋盘固定连接，而上端向上伸出壳体一顶部；在中心管一与每个助溶器的喷淋盘连接处设有多个与喷淋盘内部连通的通孔二。

所述生物过滤塔一与生物过滤塔二结构相同，都由设置在地面的中空底箱二，竖向安装在底箱二顶部的筒型壳体二，多个竖向重叠的吸收器以及中心管二构成；在生物过滤塔一的底箱二内部设有抽水泵二；在生物过滤塔二的底箱二内部设有抽水泵三；所述吸收器由盒体二、生物填料层以及多个安装在盒体二顶板上的发光装置构成；所述盒体二内部中空；在盒体二顶部中央设有与其内部连通的排气管二；在盒体二底部设有与其内部连通的进气管二；在盒体二顶板内部环绕排气管二设有环形腔，在环形腔底部设有多个与环形腔连通的喷头二；所述生物填料层由横向固定在盒体二内的镂空架板以及设在镂空架板上的生物填料构成，在生物填料上培养有用于吸收二氧化碳的微生物；位于最上层的吸收器，其排气管二向上伸出壳体二顶部，其进气管二向下套设在其下层吸收器的排气管二外；位于最下层的吸收器，其排气管二向上套设在其上层吸收器的进气管二内，其进气管二向下固定在底箱二顶部并与底箱二内部连通；位于中间的吸收器，其排气管二向上套设在其上层吸收器的进气管二内，其进气管二向下套设在其下层吸收器的排气管二外；所述中心管二下端由上自下依次穿过每个吸收器中部并与每个吸收器内部的镂空架板固定连接，而上端向上伸出壳体二顶部；在中心管二与每个吸收器的盒体二之间设有多根连通环形腔与中心管二的分流管。

所述进烟管安装在底箱一侧面并与底箱一内部连通。

所述烟道一上端安装在喷淋塔顶部并与其内部最上层助溶器的排气管一连通，下端连接在生物过滤塔一的底箱二侧面并与生物过滤塔一的底箱二内部连通。

所述进水管下端与设在蓄水池内的抽水机连通，上端穿过烟道一侧壁伸入喷淋塔顶部与中心管一上端连通。

所述烟道二上端安装在生物过滤塔一顶部并与其内部最上层吸收器的排气管二连通，下端安装在生物过滤塔二的底箱二侧面与生物过滤塔二的底箱二内部连通。

所述排水管一下端伸入底箱一内与抽水泵一连通，上端穿过烟道二侧壁伸入生物过滤塔一顶部与生物过滤塔一内部的中心管二上端连通。

所述烟道三上端安装在生物过滤塔二顶部并与其内部最上层吸收器的排气管二连通，下端连接在离心风机的一端。

所述排水管二下端伸入生物过滤塔一的底箱二内与抽水泵二连通，上端穿过烟道三侧壁伸入生物过滤塔二顶部与生物过滤塔二内部的中心管二上端连通。

所述排水管三的一端伸入生物过滤塔二的底箱二内与抽水泵三连通，另一端伸入外界将底箱二内的水导入沉淀池。

所述离心风机的另一端与烟囱连通并将处理后的烟气抽到烟囱，由烟囱排出外界。

更优地，所述喷淋塔内助溶器的数目为三个。

更优地所述生物过滤塔一与生物过滤塔二内吸收器的数目都为三个。

进一步地，在生物过滤塔二内侧顶部安装有除雾器；所述除雾器位于吸收器上方。

进一步地，所述助溶器的盒体一底面朝向进气管一倾斜，以便于水能快速留下，进入底箱一内。

进一步地，所述吸收器的盒体二底面朝向进气管二倾斜，以便于水能快速留下，进入底箱二内。

进一步地，所述生物填料上培养的微生物为小球藻或蓝藻，小球藻或蓝藻能进行光合作用，吸收掉烟气以及溶解在水中的二氧化碳。

进一步地，所述发光装置由防水导管、防水透明灯罩、灯具、蓄电池、导线构成；所述防水导管为安装在盒体二顶板上的中空绝缘管体，其底部伸出盒体二顶板底部，顶部伸出盒体二顶板顶部；所述防水透明灯罩位于盒体二顶板下方并安装在防水导管底部；所述灯具安装在防水导管底部并位于防水透明灯罩内，灯具由灯头以及安装在灯头内的灯构成；所述蓄电池设置在盒体二顶板顶部并可反复充放电，所有蓄电池充电线伸到外部进行充电；所述导线设置在防水导管内，其一端与灯具电连接，另一端与蓄电池电连接，当然导线上设置有控制开关，所有的开关都安装在壳体二外部，以便操作；在防水导管顶部与底部分别设有上密封板与下密封板；所述上密封板与下密封板分别密封固定在盒体二顶板顶部与底部。

利用上述烟气的微生物脱二氧化碳装置脱二氧化碳的方法，其特征在于：包括以下步骤：

s1.喷淋塔喷水:

启动抽水机,蓄水池内水被抽水机抽到进水管内,由进水管引到中心管一内,再由中心管一引到助溶器的喷淋盘内,最后由喷淋盘底部的喷头一喷出,喷出的水最后流到底箱一内。

s2.生物过滤塔喷水与照明:

a.当底箱一内水位高于抽水泵一后,启动抽水泵一,抽水泵一将底箱一内水抽到排水管一内,由排水管一引到生物过滤塔一的中心管二内,再由生物过滤塔一的中心管二通过分流管引到生物过滤塔一的环形腔内,最后由生物过滤塔一的环形腔底部喷头二喷出,喷出的水最后流到生物过滤塔一的底箱二内;同时,启动发光装置,对生物过滤塔一的生物填料层提供光照。

b.当生物过滤塔一的底箱二内水位高于抽水泵二后,启动抽水泵二,抽水泵二将生物过滤塔一的底箱二内水抽到排水管二内,由排水管二引到生物过滤塔二的中心管二内,再由生物过滤塔二的中心管二通过分流管引到生物过滤塔二的环形腔内,最后由生物过滤塔二的环形腔底部喷头二喷出,喷出的水最后流到生物过滤塔二的底箱二内;同时,启动发光装置,对生物过滤塔二的生物填料层提供光照。

c.当生物过滤塔二的底箱二内水位高于抽水泵三后,启动抽水泵三,抽水泵三将生物过滤塔二的底箱二内水抽到排水管三内,由排水管三将水导入沉淀池。

s3.引烟脱碳:

a.启动离心风机,含有二氧化碳并经过除尘处理的烟气通过进烟管进入底箱一内,再由助溶器底部进入助溶器,烟气进入助溶器的盒体一内后,由于空间增大,速度放缓,烟气与喷淋盘底部喷头一喷出的水充分接触,使烟气内包含的部分二氧化碳融入水中,然后随着水流到底箱一内。

b.底箱一内溶有二氧化碳的水被抽水泵一抽到生物过滤塔一的吸收器内,最后由生物过滤塔一内吸收器的喷头二喷洒到生物填料层,水中含有的大部分二氧化碳被生物填料层内微生物吸收。

c.被吸收掉大部分二氧化碳的水,流动到生物过滤塔一的底箱二中,再被抽水泵二抽到生物过滤塔二的吸收器内,最后由生物过滤塔二内吸收器的喷头二喷洒到生物填料层,水中含有的二氧化碳再进一步被生物填料层内微生物吸收;之后被吸收掉二氧化碳的水流到生物过滤塔二的底箱二内，被水泵三抽走。

d.烟气在助溶器内被盒体一中的喷淋盘底部喷头一喷淋溶掉部分二氧化碳后,烟气继续由喷淋盘外沿的通孔一继续向上流动到上层助溶器,再次被溶掉部分二氧化碳后,最后由烟道一流出进入到生物过滤塔一的底箱二内。

e.烟气进入生物过滤塔一的底箱二内后,接着继续向上流动,进入生物过滤塔一的吸收器内并在向上穿过生物填料层的过程中,被生物填料层中的微生物再次吸收掉部分二氧化碳;最后,烟气再由生物过滤塔一顶部流进烟道二内,由烟道二引入到生物过滤塔二的底箱二内。

f.烟气进入生物过滤塔二的底箱二内后,接着继续向上流动,进入生物过滤塔二的吸收器内并在向上穿过生物填料层的过程中,被生物填料层中的微生物又一次吸收掉剩余大部分二氧化碳;最后,完成脱二氧化碳的烟气再由生物过滤塔二顶部流进烟道三内,被离心风机抽入烟囱,由烟囱排出外界,完成烟气的脱二氧化碳处理。

本发明有效的延长了二氧化碳与微生物接触时间，提升了二氧化碳的处理效率；通过在喷淋塔内设置多个助溶器以及在生物过滤塔一与生物过滤塔二内设置多个吸收器的方式，延长了烟气的驻留时间，使烟气中二氧化碳充分溶于水中，溶于水的二氧化碳被抽到生物过滤塔一与生物过滤塔二内并喷到生物填料层上，被生物填料层上的微生物所吸收，同时烟气中未被吸收到的二氧化碳则随烟气进入生物过滤塔一与生物过滤塔二内再次被生物填料层上的微生物所吸收，经过上述处理后，最后排出烟气中二氧化碳基本被吸收掉。

附图说明

图1为本发明一种烟气的微生物脱二氧化碳装置的结构示意图；

图2为图1的剖视图；

图3为本发明一种烟气的微生物脱二氧化碳装置中喷淋塔的结构示意图；

图4为助溶器的结构示意图；

图5为本发明一种烟气的微生物脱二氧化碳装置中生物过滤塔一的结构示意图；

图6为吸收器的结构示意图；

图7为发光装置的结构示意图；

图中所示：1-底箱一、2-壳体一、3-助溶器、31-盒体一、32-进气管一、33-排气管一、34-喷淋盘、35-喷头一、36通孔一、4-中心管一、41-通孔二、5-水泵一、6-底箱二、7-壳体二、8-吸收器、81-盒体二、82-进气管二、83-排气管二、84-生物填料层、85-喷头二、86-发光装置、87-分流管、88-环形腔、9-中心管二、10-水泵二、11-水泵三、12-进烟管、13-抽水机、14-进水管、15-烟道一、16-排水管一、17-烟道二、18-排水管二、19-烟道三、20-排水管三、21-离心风机、22-烟囱。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细说明。

如图1-图7所示，本发明的一种烟气的微生物脱二氧化碳装置，包括喷淋塔、生物过滤塔一、生物过滤塔二、进烟管12、烟道一15、进水管14、排水管一16、烟道二17、排水管二18、烟道三19、排水管三20、离心风机21、烟囱22。

如图2-图4所示，所述喷淋塔由设置在地面的中空底箱一1，竖向安装在底箱一1顶部的筒型壳体一2、三个竖向重叠的助溶器3以及中心管一4构成；在底箱一1内部设有抽水泵一5；所述助溶器3由盒体一31、喷淋盘34构成；所述盒体一31内部中空；在盒体一31顶部设有与其内部连通的排气管一33；在盒体一31底部设有与其内部连通的进气管一32，相邻两层助溶器3的进气管一32与排气管一33紧配合；所述喷淋盘34为横向固定在盒体一31内的中空圆盘，喷淋盘34将盒体一31内部分隔成上下两个腔体；在喷淋盘34底部均匀的设有多个与喷淋盘34内部连通的喷头一35，在喷淋盘34边缘设有多个贯通喷淋盘34上下部两腔体的通孔一36（烟气通道）；位于最上层的助溶器3，其排气管一33向上伸出壳体一2顶部，其进气管一32向下套设在其下层助溶器3的排气管一33外；位于最下层的助溶器3，其排气管一33向上套设在其上层助溶器3的进气管一32内，其进气管一32向下固定在底箱一1顶部并与底箱一1内部连通；位于中间的助溶器3，其排气管一33向上套设在其上层助溶器3的进气管一32内，其进气管一32向下套设在其下层助溶器3的排气管一33外；所述中心管一4下端由上自下依次穿过每个助溶器3中部并与每个助溶器3内部的喷淋盘34固定连接，而上端向上伸出壳体一2顶部；在中心管一4与每个助溶器3的喷淋盘34连接处设有多个与喷淋盘34内部连通的通孔二41；所述助溶器3的盒体一31底面朝向进气管一32倾斜，以便于水能快速留下，进入底箱一1内。

如图2、图5、图6所示，所述生物过滤塔一与生物过滤塔二结构相同，都由设置在地面的中空底箱二6，竖向安装在底箱二6顶部的筒型壳体二7，三个竖向重叠的吸收器8以及中心管二9构成；在生物过滤塔一的底箱二6内部设有抽水泵二10；在生物过滤塔二的底箱二6内部设有抽水泵三11；所述吸收器8由盒体二81、生物填料层84以及多个安装在盒体二81顶板上的发光装置86构成；所述盒体二81内部中空；在盒体二81顶部中央设有与其内部连通的排气管二83；在盒体二81底部设有与其内部连通的进气管二82；在盒体二81顶板内部环绕排气管二83设有环形腔88，在环形腔88底部设有多个与环形腔88连通的喷头二85；所述生物填料层84由横向固定在盒体二81内的镂空架板以及设在镂空架板上的生物填料构成，在生物填料上培养有用于吸收二氧化碳的微生物，所述生物填料上培养的微生物为小球藻或蓝藻，小球藻或蓝藻能进行光合作用，吸收掉溶解在水中以及烟气中的二氧化碳。位于最上层的吸收器8，其排气管二83向上伸出壳体二7顶部，其进气管二82向下套设在其下层吸收器8的排气管二83外；位于最下层的吸收器8，其排气管二93向上套设在其上层吸收器8的进气管二82内，其进气管二82向下固定在底箱二6顶部并与底箱二6内部连通；位于中间的吸收器8，其排气管二83向上套设在其上层吸收器8的进气管二82内，其进气管二82向下套设在其下层吸收器8的排气管二83外；所述中心管二9下端由上自下依次穿过每个吸收器8中部并与每个吸收器8内部的镂空架板固定连接，而上端向上伸出壳体二7顶部；在中心管二9与每个吸收器8的盒体二81之间设有多根连通环形腔88与中心管二9的分流管87，分流管87数目为三至六根；所述吸收器8的盒体二81底面朝向进气管二82倾斜，以便于水能快速留下，进入底箱二6内。

如图1-图6所示，所述进烟管12安装在底箱一1侧面并与底箱一1内部连通。所述烟道一15上端安装在喷淋塔顶部并与其内部最上层助溶器3的排气管一33连通，下端连接在生物过滤塔一的底箱二6侧面并与生物过滤塔一的底箱二6内部连通。所述进水管14下端与设在蓄水池内的抽水机13连通，上端穿过烟道一15侧壁伸入喷淋塔顶部与中心管一4上端连通。所述烟道二17上端安装在生物过滤塔一顶部并与其内部最上层吸收器8的排气管二83连通，下端安装在生物过滤塔二的底箱二6侧面与生物过滤塔二的底箱二6内部连通。所述排水管一16下端伸入底箱一1内与抽水泵一5连通，上端穿过烟道二17侧壁伸入生物过滤塔一顶部与生物过滤塔一内部的中心管二9上端连通。所述烟道三19上端安装在生物过滤塔二顶部并与其内部最上层吸收器8的排气管二83连通，下端连接在离心风机21的一端。所述排水管二18下端伸入生物过滤塔一的底箱二6内与抽水泵二10连通，上端穿过烟道三19侧壁伸入生物过滤塔二顶部与生物过滤塔二内部的中心管二9上端连通。所述排水管三20的一端伸入生物过滤塔二的底箱二6内与抽水泵三11连通，另一端伸入外界将底箱二6内的水导入沉淀池，在沉淀池澄清后，其清液引入蓄水池供抽水机13再次抽入到进水管14内，循环利用。所述离心风机21的另一端与烟囱22连通并将处理后的烟气抽到烟囱22，由烟囱22排出外界。

在生物过滤塔二内侧顶部安装有除雾器；所述除雾器位于吸收器上方。

如图7所示，所述发光装置86由防水导管861、防水透明灯罩862、灯具863、蓄电池865、导线864构成；所述防水导管861为安装在盒体二81顶板上的中空绝缘管体，其底部伸出盒体二81顶板底部，顶部伸出盒体二81顶板顶部；所述防水透明灯罩862位于盒体二81顶板下方并安装在防水导管861底部；所述灯具863安装在防水导管861底部并位于防水透明灯罩862内，灯具863由灯头以及安装在灯头内的灯构成；所述蓄电池865设置在盒体二81顶板顶部并可反复充放电，所有蓄电池865的充电线伸到外部进行充电；所述导线864设置在防水导管861内，其一端与灯具863的灯头电连接，另一端与蓄电池865电连接，当然其中一根导线上设置有控制开关，所有发光装置86的开关都安装在壳体二7外部，以便操作；在防水导管861顶部与底部分别设有上密封板866与下密封板867；所述上密封板866与下密封板867分别密封固定在盒体二81顶板顶部与底部。

利用上述烟气的微生物脱二氧化碳装置脱二氧化碳的方法，包括以下步骤：

s1.喷淋塔喷水:

启动抽水机13,蓄水池内水被抽水机13抽到进水管14内,由进水管14引到中心管一4内,再由中心管一4引到助溶器3的喷淋盘34内,最后由喷淋盘34底部的喷头一35喷出,喷出的水落到助溶器3盒体一31底部上表面上，接着沿盒体底部上表面流进进气管一32，最后流到底箱一1内（若助溶器3为底层以上的助溶器3，进气管一32留下的水则流到其下层助溶器3的排气管一33内，由排气管一33流入盒体一31的喷淋盘顶部，由喷淋盘顶部经通孔一36流下进入喷淋盘底部，再沿盒体底部上表面流进进气管一32，最后流到底箱一1内）。

s2.生物过滤塔喷水与照明:

a.当底箱一1内水位高于抽水泵一5后,启动抽水泵一5,抽水泵一5将底箱一1内水抽到排水管一16内,由排水管一16引到生物过滤塔一的中心管二9内,再由生物过滤塔一的中心管二9通过分流管87引到生物过滤塔一的环形腔88内,最后由生物过滤塔一的环形腔88底部喷头二85喷出,喷出的水最后流到生物过滤塔一的底箱二6内;同时,启动发光装置86,对生物过滤塔一的生物填料层84提供光照。

b.当生物过滤塔一的底箱二6内水位高于抽水泵二10后,启动抽水泵二10,抽水泵二10将生物过滤塔一的底箱二6内水抽到排水管二18内,由排水管二18引到生物过滤塔二的中心管二9内,再由生物过滤塔二的中心管二9通过分流管87引到生物过滤塔二的环形腔88内,最后由生物过滤塔二的环形腔88底部喷头二85喷出,喷出的水最后流到生物过滤塔二的底箱二6内;同时,启动发光装置86,对生物过滤塔二的生物填料层84提供光照。

c.当生物过滤塔二的底箱二6内水位高于抽水泵三11后,启动抽水泵三11,抽水泵三11将生物过滤塔二的底箱二6内水抽到排水管三20内,由排水管三20将水导入沉淀池，澄清后引入蓄水池再次循环利用。

s3.引烟脱碳:

a.启动离心风机21,含有二氧化碳并经过除尘与脱硫脱硝处理的烟气通过进烟管12进入底箱一1内,再由助溶器3底部进入助溶器3,烟气进入助溶器3的盒体一31内后,由于空间增大,速度放缓（由进气管一32进入到盒体一31内，盒体一31内部腔体直径大于进气管一32直径）,烟气与喷淋盘34底部喷头一35喷出的水充分接触,使烟气内包含的部分二氧化碳融入水中,然后随着水流到底箱一1内。

b.底箱一1内溶有二氧化碳的水被抽水泵一5抽到生物过滤塔一的吸收器8内,最后由生物过滤塔一内吸收器8的喷头二85喷洒到生物填料层84,水中含有的大部分二氧化碳被生物填料层84内微生物吸收。

c.被吸收掉大部分二氧化碳的水,沿着盒体二81内壁流动到生物过滤塔一的底箱二6中,再被抽水泵二10抽到生物过滤塔二的吸收器8内,最后由生物过滤塔二内吸收器8的喷头二85喷洒到生物填料层84,水中含有的二氧化碳再进一步被生物填料层84内微生物吸收;之后被吸收掉二氧化碳的水沿着盒体二81内壁流到生物过滤塔二的底箱二6内，被水泵三11抽走。

d.烟气在助溶器3内被盒体一31中的喷淋盘34底部喷头一35喷淋溶掉部分二氧化碳后,烟气继续由喷淋盘34外沿的通孔一36继续向上流动到上层助溶器3,（烟气）再次被溶掉部分二氧化碳后,（烟气）最后由烟道一15流出进入到生物过滤塔一的底箱二6内。

e.烟气进入生物过滤塔一的底箱二6内后,接着继续向上流动,进入生物过滤塔一的吸收器8内并在向上穿过生物填料层84的过程中,被生物填料层84中的微生物再次吸收掉部分二氧化碳;最后,烟气再由生物过滤塔一顶部流进烟道二17内,由烟道二17引入到生物过滤塔二的底箱二6内。

f.烟气进入生物过滤塔二的底箱二6内后,接着继续向上流动,进入生物过滤塔二的吸收器8内并在向上穿过生物填料层84的过程中,被生物填料层84中的微生物又一次吸收掉剩余大部分二氧化碳;最后,完成脱二氧化碳的烟气再由生物过滤塔二顶部流进烟道三19内,被离心风机21抽入烟囱22,由烟囱21排出外界,完成烟气的脱二氧化碳处理。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。