本发明涉及的是烟气治理技术领域，具体地说是一种烟气的微生物脱硫脱硝脱二氧化碳装置及方法。
背景技术：
我国是世界上第一煤炭消费大国，一方面经济发展离不开能源，我国一次性能源以煤炭为主，另一方面大气污染又到了环境容量的极限，已经影响了人类健康。煤炭和石油等化石燃料的燃烧产生了大量二氧化硫(so2)和氮氧化物(nox)，nox能与碳氢化合物形成光化学烟雾，产生酸雨、酸雾，损害植被、危害人类健康，同时还会破坏臭氧层。由此可见，so2和nox作为主要的大气污染物对人类健康和自然环境造成了重大影响，随着环境污染的加剧，如何经济有效地控制燃煤中so2和nox的排放是全世界能源和环境领域的焦点。为减少大气中so2和nox等污染物，控制其对环境产生的巨大影响，人们开发出各种不同的烟气脱硫及脱硝工艺。
目前，传统的nox和so2废气治理方法主要有液体吸收法、吸附法和催化还原法。液体吸收法是用化学吸收液吸收废气中的nox和so2，工艺简单，投资较低，但其吸收效率不高，对含no较多和废气量较大的净化效果差，副产物处置不当会带来二次污染，而且副产物进一步无害化处置会极大地增加操作成本；吸附法利用吸附剂吸附烟气中的nox和so2，净化效率高，但吸附剂用量大，设备庞大，投资和运行成本高；催化还原法脱除效率高、设备紧凑，但催化剂价格高，寿命有限，投资和运行费用高。而在工业上应用较多的烟气脱硫脱硝技术是石灰石-石膏湿法脱硫和选择性催化还原法(scr)脱硝组合工艺，但组合工艺设备投资大、运行成本较高、产生二次污染等问题使其在烟气脱硫脱硝中的应用难度增加。同时，采用现有的烟气脱硫脱氮设备，其中二氧化碳基本上是直排的，没有对二氧化碳进行有效处理。
因此，开发经济环保的烟气治理设备，不仅要求能有效去除二氧化碳，并且能同步实现烟气脱硫脱硝技术尤为迫切。随着生物技术的日臻成熟，微生物净化有机废气、臭气以及用微生物进行废水脱氮得到了大量研究和应用，微生物处理nox和so2的净化技术也已引了起广泛的关注。采用微生物烟气脱硫脱硝技术以其设备简单、投资运行成本低、无二次污染等优点逐渐得到人们的关注。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是针对背景技术中存在的问题，提供一种能同时合并处理多种污染物的烟气处理设备及方法，不仅能有效控制二氧化碳的排出量，同时还还对烟气进行脱硫脱硝净化处理，利用该设备先通过水洗塔及洗涤塔，利用浆料及填料使二氧化碳和能溶于水的污染物被洗入水中，然后在利用生物过滤塔内的微生物对烟气进行脱硫脱硝处理，通过代谢分解后，完成烟气净化过程，实现无害化处理和循环利用，具体地说是一种烟气的微生物脱硫脱硝脱二氧化碳装置及方法。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种烟气的微生物脱硫脱硝脱二氧化碳装置，包括有依次连接的水洗塔、洗涤塔、水气分离器、生物过滤塔和排放装置，还包括供水池、水循环系统和回用系统；所述供水池通过水循环系统与所述水洗塔相通，用于给所述水洗塔提供喷淋用水，所述回用系统分别与洗涤塔、水气分离器和生物过滤塔相通，用于收集所述洗涤塔、水气分离器和生物过滤塔产生的废液，并将收集的废液处理后所产生的清水返回至洗涤塔回用；所述水洗塔包括有与外部烟气相通的进气口和与洗涤塔相通的出气口，并在所述水洗塔的底部还设有洗涤水出口，所述洗涤水出口通过管道与供水池相通，并在所述洗涤塔内部设有多个锥形构件；所述水循环系统包括循环水泵和水管，连接循环水泵的水管进水端与所述供水池连通，而水管的出水端处于水洗塔内部中心位置处，并处于所述锥形构件的上方，通过水管向水洗塔内喷水，在所述锥形构件的作用下，可使烟气中的二氧化碳和能溶于水的污染物溶于水中，从而有效去除烟气中的二氧化碳及烟气中易溶于水的污染物，烟气输送至洗涤塔；所述洗涤塔内部设置有喷淋填料层和喷淋单元，通过喷淋单元向洗涤塔内喷水，深化烟气内能溶于水的污染物溶于水中，从而有效去除烟气中的污染物，烟气输送至水气分离器，经分离后输送至生物过滤塔；所述生物过滤塔内部设置有生物填料层单元和营养单元，所述生物填料层单元包括有微生物和用于固定微生物的生物载体，所述营养单元用于给生物填料层单元中的微生物提供营养，所述生物填料层单元用于对烟气进行脱硫脱硝处理，最后将产生的尾气输送至排放装置进行排放。
进一步地，采用本发明所述的一种烟气的微生物脱硫脱硝脱二氧化碳装置，其中所述水洗塔内部的锥形构件上椎体和下椎体组成，多个锥形构件相互串联成一体结构；所述水循环系统还包括有供气单元，所述供气单元包括有进气管、气泵和气源装置，所述进气管套设于水管中，所述进气管通过气泵与气源装置相通，所述进气管的出气端延伸至水管的出水端处侧,并位于所述锥形构件的上方。
进一步地，采用本发明所述的一种烟气的微生物脱硫脱硝脱二氧化碳装置，其中所述洗涤塔内部的喷淋填料层设有二至三层；所述喷淋单元包括有分别安装于每层喷淋填料层上方的多个喷淋水头，每个所述喷淋水头均通过管道连接至外部的进水管道，进水管道通过水泵与储水池相通；输送至洗涤塔内的烟气由下至上依次穿过喷淋填料层；且与所述喷淋水头喷出的水进行对冲后，烟气排放至水气分离器；在所述洗涤塔的底部还设有排液口，经对冲后的废液排放至回用系统。
进一步地，采用本发明所述的一种烟气的微生物脱硫脱硝脱二氧化碳装置，其中所述喷淋填料层为煤灰渣砌块或者无烟煤，所述喷淋填料层的厚度为280～320mm。
进一步地，采用本发明所述的一种烟气的微生物脱硫脱硝脱二氧化碳装置，其中所述生物过滤塔包括有两个依次串联的一级生物过滤塔和二级生物过滤塔组成，在所述一级生物过滤塔和二级生物过滤塔内分别设有三至四层生物填料层单元；所述营养单元包括有分别安装于每层生物填料层单元上方的多个喷淋营养头，每个所述喷淋营养头均通过管道连接至外部的营养管道，营养管道通过水泵与营养液调配池相通；所述喷淋营养头喷出的营养液用于给生物填料层单元中的微生物提供生存所需的碳源、氮源和磷源；输送至生物过滤塔内的烟气由下至上依次穿过生物填料层单元，通过生物化学作用，实现生物降解，从而达到对烟气进行脱硫脱硝处理，产生的尾气最后输送至排放装置进行排放；并在所述一级生物过滤塔和二级生物过滤塔的底部还设有排液口，经微生物代谢分解后产生后的废液排放至回用系统。
进一步地，采用本发明所述的一种烟气的微生物脱硫脱硝脱二氧化碳装置，其中所述生物填料层单元中的微生物为自养菌，所述自养菌包括有脱硫菌和脱氮菌；所述生物载体为煤灰渣砌块或者无烟煤，所述生物填料层单元的厚度为550～650mm。
进一步地，采用本发明所述的一种烟气的微生物脱硫脱硝脱二氧化碳装置，其中所述营养液调配池中的营养液包括有碳源、氮源和磷源，其中碳源为包含co和co2的合成气、垃圾渗滤液、淀粉加工产生的有机废弃物或有机废水、造纸工业产生的有机废弃物或有机废水；所述营养液中的氮源为无机的氮、氨、或硝酸盐；所述营养液中的磷源为磷酸、磷酸二氢盐或磷酸氢二盐。
进一步地，采用本发明所述的一种烟气的微生物脱硫脱硝脱二氧化碳装置，其中所述回用系统包括有依次相通的废液收集池、沉淀池和回用水池，所述废液收集池通过排污管分别与洗涤塔、水气分离器和生物过滤塔相通；所述废液收集池中收集的废液通过沉淀池进行沉降处理，经沉降后滤除废渣，产生的清水收集到回用水池中，最后可将回用水池的清水用水泵返回至喷淋单元作为洗涤塔回用水，实现废水循环利用。
本发明还公开了利用所述装置用于烟气的微生物脱硫脱硝脱二氧化碳处理的方法，所述方法具体包括以下步骤：
(1)将烟气源产生的烟气，在风机的作用下，通过烟气管路由水洗塔的进气口引入到水洗塔内，通过水循环系统与供水池连通，向水洗塔内喷水，在所述锥形构件的作用下，使进入水洗塔内烟气中的二氧化碳和能溶于水的污染物溶于水中，从而有效去除烟气中的二氧化碳及烟气中易溶于水的污染物；
(2)将经过步骤(1)处理之后所排出的烟气输送至洗涤塔内；通过喷淋单元向洗涤塔内喷水，通过所设置的喷淋填料层深化烟气内能溶于水的污染物溶于水中，从而有效去除烟气中的污染物；
(3)将经过步骤(2)处理之后所排出的烟气通入水气分离器中，进行水气分离；
(4)将经过步骤(3)分离后的烟气在离心风机的作用下输送至生物过滤塔内，烟气由下至上依次穿过生物填料层单元，所述生物填料层单元中的微生物通过吸附和吸收，使烟气内与水所形成的水溶液中的nh4 、no2-、no3-、so42-成分，使之从水溶液中转移至微生物体内，作为微生物生命活动的能源或养分，通过微生物分解和利用，使烟气内的有机硫、氨氮及硝基物质经代谢分解；
(5)将经过步骤(4)处理之后所排出的尾气输送至排放装置排入大气中；
(6)将步骤(2)、步骤(3)和步骤(4)所收集的废液加碱中和处理，经中和处理后，经滤除废渣，并收集清水，将所收集的清水用水泵返回至步骤(2)中作为喷淋单元补充用水，实现废水循环利用。
进一步地，采用本发明所述的方法，其中所述步骤(2)中烟气在穿过喷淋填料层中的停留时间为30～40s；所述步骤(4)中的微生物处理的环境条件为：温度为25～40℃，相对湿度为75～85%；而烟气在穿过生物填料层单元中的停留时间为8～15s；所述步骤(6)中的沉降处理过程为，沉降时间至少需要24小时，经沉降后，在经滤除废渣，经沉降后收集清水回用，实现废水循环利用。
采用本发明所述的一种烟气的微生物脱硫脱硝脱二氧化碳装置及方法，与现有技术相比，其有益效果在于：由于设有水洗塔、洗涤塔和生物过滤塔，不仅能有效控制二氧化碳的排出量，同时还能对烟气进行脱硫脱硝净化处理，先通过浆料的喷淋使用使烟气中二氧化碳和能溶于水的污染物被洗入水中，然后在通过洗涤塔内的填料进一步提高水洗效果，使烟气中二氧化碳和能溶于水的污染物被在一次洗入水中；经水洗在进入到生物过滤塔内，利用生物过滤塔内的微生物对烟气进行脱硫脱硝处理，经生物降解后最后形成二氧化碳和水，完成烟气净化过程，实现无害化处理和循环利用，本方法具有工艺合理、能耗低、投资和运行费用少，处理效果好，无二次污染，在满足环保要求的同时，还能实现废弃物综合治理及利用，有很好的经济效益，其实用性强，具有很好的推广利用价值。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
图1为本发明的结构示意图。
图中所示：1-水洗塔、11-锥形构件、2-洗涤塔、21-喷淋填料层、22-喷淋单元、23-储水池、3-水气分离器、4-生物过滤塔、41-生物填料层单元、42-营养单元、43-营养液调配池、5-排放装置、6-供水池、7-水循环系统、71-供气单元、8-回用系统、81-废液收集池、82-沉淀池、83-回用水池。
具体实施方式
为进一步说明本发明的构思，以下将结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
如图1所示，本发明所述的一种烟气的微生物脱硫脱硝脱二氧化碳装置，包括有依次连接的水洗塔1、洗涤塔2、水气分离器3、生物过滤塔4和排放装置5，还包括供水池6、水循环系统7和回用系统8；所述供水池6通过水循环系统与所述水洗塔1相通，用于给所述水洗塔1提供喷淋用水，所述回用系统8分别与洗涤塔2、水气分离器3和生物过滤塔4相通，用于收集所述洗涤塔2、水气分离器3和生物过滤塔4产生的废液，并将收集的废液处理后所产生的清水返回至洗涤塔2回用；所述水洗塔1包括有与外部烟气相通的进气口和与洗涤塔2相通的出气口，并在所述水洗塔1的底部还设有洗涤水出口，所述洗涤水出口通过管道与供水池6相通，并在所述洗涤塔1内部设有多个锥形构件11；所述水循环系统7包括循环水泵和水管，连接循环水泵的水管进水端与所述供水池6连通，而水管的出水端处于水洗塔1内部中心位置处，并处于所述锥形构件11的上方，通过水管向水洗塔1内喷水，在所述锥形构件11的作用下，可使烟气中的二氧化碳和能溶于水的污染物溶于水中，从而有效去除烟气中的二氧化碳及烟气中易溶于水的污染物，烟气输送至洗涤塔2；所述洗涤塔2内部设置有喷淋填料层21和喷淋单元22，通过喷淋单元22向洗涤塔2内喷水，深化烟气内能溶于水的污染物溶于水中，从而有效去除烟气中的污染物，烟气输送至水气分离器3，经分离后输送至生物过滤塔4；所述生物过滤塔4内部设置有生物填料层单元41和营养单元42，所述生物填料层单元41包括有微生物和用于固定微生物的生物载体，所述营养单元42用于给生物填料层单元41中的微生物提供营养，所述生物填料层单元41用于对烟气进行脱硫脱硝处理，最后将产生的尾气输送至排放装置5进行排放。
进一步地，采用本发明所述的一种烟气的微生物脱硫脱硝脱二氧化碳装置，其中所述水洗塔1内部的锥形构件11上椎体和下椎体组成，多个锥形构件11相互串联成一体结构；所述水循环系统7还包括有供气单元71，所述供气单元71包括有进气管、气泵和气源装置，所述进气管套设于水管中，所述进气管通过气泵与气源装置相通，所述进气管的出气端延伸至水管的出水端处侧,并位于所述锥形构件11的上方。
进一步地，采用本发明所述的一种烟气的微生物脱硫脱硝脱二氧化碳装置，其中所述洗涤塔2内部的喷淋填料层21设有二至三层；所述喷淋单元22包括有分别安装于每层喷淋填料层21上方的多个喷淋水头，每个所述喷淋水头均通过管道连接至外部的进水管道，进水管道通过水泵与储水池23相通；输送至洗涤塔2内的烟气由下至上依次穿过喷淋填料层21；且与所述喷淋水头喷出的水进行对冲后，烟气排放至水气分离器3；在所述洗涤塔2的底部还设有排液口，经对冲后的废液排放至废液收集单元。
进一步地，采用本发明所述的一种烟气的微生物脱硫脱硝脱二氧化碳装置，其中所述喷淋填料层21为煤灰渣砌块或者无烟煤，所述喷淋填料层21的厚度为280～320mm。
进一步地，采用本发明所述的一种烟气的微生物脱硫脱硝脱二氧化碳装置，其中所述生物过滤塔4包括有两个依次串联的一级生物过滤塔和二级生物过滤塔组成，在所述一级生物过滤塔和二级生物过滤塔内分别设有三至四层生物填料层单元41；所述营养单元42包括有分别安装于每层生物填料层单元41上方的多个喷淋营养头，每个所述喷淋营养头均通过管道连接至外部的营养管道，营养管道通过水泵与营养液调配池43相通；所述喷淋营养头喷出的营养液用于给生物填料层单元41中的微生物提供生存所需的碳源、氮源和磷源；输送至生物过滤塔4内的烟气由下至上依次穿过生物填料层单元41，通过生物化学作用，实现生物降解，从而达到对烟气进行脱硫脱硝处理，产生的尾气最后输送至排放装置5进行排放；并在所述一级生物过滤塔和二级生物过滤塔的底部还设有排液口，经微生物代谢分解后产生后的废液排放至废液收集单元。
进一步地，采用本发明所述的一种烟气的微生物脱硫脱硝脱二氧化碳装置，其中所述生物填料层单元41中的微生物为自养菌，所述自养菌包括有脱硫菌和脱氮菌；所述生物载体为煤灰渣砌块或者无烟煤，所述生物填料层单元41的厚度为550～650mm。
进一步地，采用本发明所述的一种烟气的微生物脱硫脱硝脱二氧化碳装置，其中所述营养液调配池43中的营养液包括有碳源、氮源和磷源，其中碳源为包含co和co2的合成气、垃圾渗滤液、淀粉加工产生的有机废弃物或有机废水、造纸工业产生的有机废弃物或有机废水；所述营养液中的氮源为无机的氮、氨、或硝酸盐；所述营养液中的磷源为磷酸、磷酸二氢盐或磷酸氢二盐。
进一步地，采用本发明所述的一种烟气的微生物脱硫脱硝脱二氧化碳装置，回用系统8包括有依次相通的废液收集池81、沉淀池82和回用水池83，所述废液收集池81通过排污管分别与洗涤塔2、水气分离器3和生物过滤塔4相通；所述废液收集池81中收集的废液通过沉淀池82进行沉降处理，经沉降后滤除废渣，产生的清水收集到回用水池83中，最后可将回用水池83的清水用水泵返回至喷淋单元22作为洗涤塔2回用水，实现废水循环利用。由此可见，通过所设置的生物过滤塔4进行生物处理后，回收的废液经沉降处理后即可回用，大大降低了处理成本。
本发明还公开了利用所述装置，用于烟气的微生物脱硫脱硝脱二氧化碳处理的方法，所述方法具体包括以下步骤：
(1)将烟气源产生的烟气，在风机的作用下，通过烟气管路由水洗塔1的进气口11引入到水洗塔1内，通过水循环系统7与供水池6连通，向水洗塔1内喷水，在所述锥形构件14的作用下，使进入水洗塔1内烟气中的二氧化碳和能溶于水的污染物溶于水中，从而有效去除烟气中的二氧化碳及烟气中易溶于水的污染物；
(2)将经过步骤(1)处理之后所排出的烟气输送至洗涤塔2内；通过喷淋单元22向洗涤塔2内喷水，通过所设置的喷淋填料层21深化烟气内能溶于水的污染物溶于水中，从而有效去除烟气中的污染物；
(3)将经过步骤(2)处理之后所排出的烟气通入水气分离器中，进行水气分离；
(4)将经过步骤(3)分离后的烟气在离心风机的作用下输送至生物过滤塔4内，烟气由下至上依次穿过生物填料层单元41，所述生物填料层单元41中的微生物通过吸附和吸收，使烟气内与水所形成的水溶液中的nh4 、no2-、no3-、so42-成分，使之从水溶液中转移至微生物体内，作为微生物生命活动的能源或养分，通过微生物分解和利用，使烟气内的有机硫、氨氮及硝基物质经代谢分解；
(5)将经过步骤(4)处理之后所排出的尾气输送至排放装置5排入大气中；
(6)将步骤(2)、步骤(3)和步骤(4)所收集的废液加碱中和处理，经中和处理后，经滤除废渣，并收集清水，将所收集的清水用水泵返回至步骤(2)中作为喷淋单元补充用水，实现废水循环利用。
进一步地，采用本发明所述的方法，其中所述步骤(2)中烟气在穿过喷淋填料层21中的停留时间为30～40s；所述步骤(4)中的微生物处理的环境条件为：温度为25～40℃，相对湿度为75～85%；而烟气在穿过生物填料层单元41中的停留时间为8～15s；所述步骤(6)中的沉降处理过程为，沉降时间至少需要24小时，经沉降后，在经滤除废渣，经沉降后收集清水回用，实现废水循环利用。
采用本发明所述的方法，其处理工艺原理为：采用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。污染物去除的实质是有机底物作为营养物质被微生物吸收、代谢及利用。这一过程是比较复杂的，它由物理、化学、物理化学以及生物化学反应所组成。
具体处理过程为：首先将烟气源的烟气通过管道与水洗塔1的进气口相连接，在风机的作用下进入到水洗塔1内，由于在水洗塔1内部设有多个锥形构件11，所述锥形构件11上椎体和下椎体组成，多个锥形构件11相互串联成一体结构；在所述水循环系统7及供气单元71的作用下，通过水管向水洗塔1内喷水，在所述锥形构件11的作用下，使烟气中的二氧化碳和能溶于水的污染物溶于水中，从而有效去除烟气中的二氧化碳及烟气中易溶于水的污染物；然后将经过水洗后的烟气输送至洗涤塔2内，由于在洗涤塔2内部设有喷淋填料层21，输送至洗涤塔2内的烟气由下至上依次穿过喷淋填料层21，并且与喷淋水头喷出的水进行对冲，能进一步深化二氧化碳及烟气内能溶于水的污染物溶于水中，通过两次水洗，即可实现脱二氧化碳的目的，从而有效去除烟气中的污染物；然后将经过洗涤塔2处理之后所排出的烟气通入水气分离器3中，进行水气分离，然后将经过水气分离后的烟气在风机的作用下，输送到生物过滤塔4内，而所述生物过滤塔4包括有两个依次串联的一级生物过滤塔和二级生物过滤塔组成，并在所述一级生物过滤塔和二级生物过滤塔内分别设有生物填料层单元41；通过所设置的生物填料层单元41对烟气进行脱硫脱硝处理，水溶液中的nh4 、no2-、no3-、so42-成分被微生物吸附、吸收，成分从水中转移至微生物体内，作为微生物营养物质被分解、利用，作为吸收剂的水被再生复原，继而再用以溶解新的废气成分。被吸附的有机物经过生物转化，即通过微生物胞外酶对不溶性和胶体状有机物的溶解作用后才能相继地被微生物摄入体内。如淀粉、蛋白质等大分子有机物在微生物细胞外酶(水解酶)的作用下，被水解为小分子后再进入细胞体内，通过分解代谢进行生物降解实现脱硫脱硝，从而达到除去污染物的目的。
其中生物降解的具体过程为：
进入微生物细胞的硫酸根、硝酸根成分作为微生物生命活动的能源或养分被分解和利用，从而使污染物得以去除。而进入微生物细胞体内的有机物，在各种细胞内酶（如脱氢酶、氧化酶等）的催化作用下，微生物对其进行氧化分解，同时进行合成代谢产生新的微生物细胞。一部分有机物通过氧化分解最终转化为h2o和co2等稳定的无机物质，并从中获取合成新细胞物质（原生质）所需要的能量。与此同时，微生物利用另一部分有机物及分解代谢过程中所产生的能量进行合成代谢以形成新的细胞物质。
上述转化过程中，当有机底物的含量充足时，微生物处于快速增长阶段，将有大量新的细胞合成，但随着底物不断氧化分解及微生物和细胞物质数量的不断增长，微生物生长对有机底物的需求量逐渐得不到满足，微生物将进入体内源呼吸阶段。此时微生物对自身细胞物质进行氧化分解，并产生能量，成为维持其生长繁殖提供能量的主要方式。
实施例1
一个燃煤锅炉产生的烟气流量为12000nm3/h，按照本发明所述装置，所述水洗塔1的高度设为4m，并在水洗塔1内部设有多个锥形构件11，而所述洗涤塔2的高度设为6m，并在洗涤塔2内呈间隔状设有两层喷淋填料层21，所述喷淋填料层21为煤灰渣砌块或者无烟煤，每层喷淋填料层21的填料厚度300mm，同时，生物过滤塔4中的一级生物过滤塔和二级生物过滤塔的高度均设为8m，并在每一滤塔中分别呈间隔状设有三层生物填料层单元41，所述生物填料层单元41包括有微生物和用于固定微生物的生物载体，所述微生物为自养菌，所述自养菌包括有脱硫菌和脱氮菌；所述生物载体为煤灰渣砌块或者无烟煤，所述生物填料层单元的厚度为600mm；微生物通过营养液提供生存所需的碳源、氮源和磷源，所述营养液需要提前在营养液调配池43中配置好，在使用过程中，可以根据微生物的生长情况，及时补充营养液，以便促进其生长，而在废气的处理过程中，并不需要随时添加营养液。经检测，烟气进入水洗塔1入口时的so2含量为1811mg/nm3，nox含量为71mg/nm3，co2含量为6765mg/nm3，经过水洗塔1和洗涤塔2的处理，先在水洗塔1内用水喷淋，在锥形构件14的作用下，使进入水洗塔1内烟气中的二氧化碳和能溶于水的污染物溶于水中，然后在洗涤塔2内的喷淋填料层通过喷淋头用水向下喷淋，在水的作用下，使自下而上流动的烟气中使能溶于水的废气污染物溶于水中，控制喷淋量及风量，要求所述烟气在喷淋填料层中的停留时间为30～40s，从而有效去除烟气中能溶于水的废气污染物；然后将经过洗涤处理之后所排出的烟气通入水气分离器3中，进行水气分离；经水气分离器3分离后的烟气在离心风机的作用下，先进入一级生物过滤塔内，利用生物填料层对烟气进行脱硫脱硝处理；经一级生物过滤塔处理后，在进入二级生物过滤塔中进行深度处理，经二级生物过滤塔进行深度处理。通过所述生物填料层单元，使自下而上流动的烟气作为营养物质被微生物吸收、代谢及利用，即烟气与水形成的水溶液中的nh4 、no2-、no3-、so42-成分被微生物吸附、吸收，成分从水中转移至微生物体内，进入微生物细胞的硫酸根、硝酸根成分作为微生物生命活动的能源或养分被分解和利用，从而使污染物得以去除；所述烟气在生物填料层中的停留时间为8～15s。
最后经检测排口处的气体情况，通过计算其除去量，最后得到脱硫效率达到98％，脱硝效率达到93％，脱二氧化碳效率达到95％，而没有检测含有co气体。由此可见，采用本发明所述方法，先通过两次水洗，最后经过二级生物过滤塔进行深度处理后，所排出的烟气完全符合环保要求，最后可以通过排气装置5排入大气中。
以上所述仅为本发明的优选实施方式，并不用以限制本发明，对于本领域的技术人员来说，可以有各种更改和变化，凡利用本发明所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
1.一种烟气的微生物脱硫脱硝脱二氧化碳装置，其特征在于：包括有依次连接的水洗塔(1)、洗涤塔(2)、水气分离器(3)、生物过滤塔(4)和排放装置(5)，还包括供水池(6)、水循环系统(7)和回用系统(8)；所述供水池(6)通过水循环系统与所述水洗塔(1)相通，用于给所述水洗塔(1)提供喷淋用水，所述回用系统(8)分别与洗涤塔(2)、水气分离器(3)和生物过滤塔(4)相通，用于收集所述洗涤塔(2)、水气分离器(3)和生物过滤塔(4)产生的废液，并将收集的废液处理后所产生的清水返回至洗涤塔(2)回用；
所述水洗塔(1)包括有与外部烟气相通的进气口和与洗涤塔(2)相通的出气口，并在所述水洗塔(1)的底部还设有洗涤水出口，所述洗涤水出口通过管道与供水池(6)相通，并在所述洗涤塔(1)内部设有多个锥形构件(11)；
所述水循环系统(7)包括循环水泵和水管，连接循环水泵的水管进水端与所述供水池(6)连通，而水管的出水端处于水洗塔(1)内部中心位置处，并处于所述锥形构件(11)的上方，通过水管向水洗塔(1)内喷水，在所述锥形构件(11)的作用下，可使烟气中的二氧化碳和能溶于水的污染物溶于水中，从而有效去除烟气中的二氧化碳及烟气中易溶于水的污染物，烟气输送至洗涤塔(2)；
所述洗涤塔(2)内部设置有喷淋填料层(21)和喷淋单元(22)，通过喷淋单元(22)向洗涤塔(2)内喷水，深化烟气内能溶于水的污染物溶于水中，从而有效去除烟气中的污染物，烟气输送至水气分离器(3)，经分离后输送至生物过滤塔(4)；
所述生物过滤塔(4)内部设置有生物填料层单元(41)和营养单元(42)，所述生物填料层单元(41)包括有微生物和用于固定微生物的生物载体，所述营养单元(42)用于给生物填料层单元(41)中的微生物提供营养，所述生物填料层单元(41)用于对烟气进行脱硫脱硝处理，最后将产生的尾气输送至排放装置(5)进行排放。
2.根据权利要求1所述的一种烟气的微生物脱硫脱硝脱二氧化碳装置，其特征在于：所述水洗塔(1)内部的锥形构件(11)上椎体和下椎体组成，多个锥形构件(11)相互串联成一体结构；所述水循环系统(7)还包括有供气单元(71)，所述供气单元(71)包括有进气管、气泵和气源装置，所述进气管套设于水管中，所述进气管通过气泵与气源装置相通，所述进气管的出气端延伸至水管的出水端处侧,并位于所述锥形构件(11)的上方。
3.根据权利要求1所述的一种烟气的微生物脱硫脱硝脱二氧化碳装置，其特征在于：所述洗涤塔(2)内部的喷淋填料层(21)设有二至三层；所述喷淋单元(22)包括有分别安装于每层喷淋填料层(21)上方的多个喷淋水头，每个所述喷淋水头均通过管道连接至外部的进水管道，进水管道通过水泵与储水池(23)相通；输送至洗涤塔(2)内的烟气由下至上依次穿过喷淋填料层(21)；且与所述喷淋水头喷出的水进行对冲后，烟气排放至水气分离器(3)；在所述洗涤塔(2)的底部还设有排液口，经对冲后的废液排放至回用系统(8)。
4.根据权利要求3所述的一种烟气的微生物脱硫脱硝脱二氧化碳装置，其特征在于：所述喷淋填料层(21)为煤灰渣砌块或者无烟煤，所述喷淋填料层(21)的厚度为280～320mm。
5.根据权利要求1所述的一种烟气的微生物脱硫脱硝脱二氧化碳装置，其特征在于：所述生物过滤塔(4)包括有两个依次串联的一级生物过滤塔和二级生物过滤塔组成，在所述一级生物过滤塔和二级生物过滤塔内分别设有三至四层生物填料层单元(41)；所述营养单元(42)包括有分别安装于每层生物填料层单元(41)上方的多个喷淋营养头，每个所述喷淋营养头均通过管道连接至外部的营养管道，营养管道通过水泵与营养液调配池(43)相通；所述喷淋营养头喷出的营养液用于给生物填料层单元(41)中的微生物提供生存所需的碳源、氮源和磷源；输送至生物过滤塔(4)内的烟气由下至上依次穿过生物填料层单元(41)，通过生物化学作用，实现生物降解，从而达到对烟气进行脱硫脱硝处理，产生的尾气最后输送至排放装置(5)进行排放；并在所述一级生物过滤塔和二级生物过滤塔的底部还设有排液口，经微生物代谢分解后产生后的废液排放至回用系统(8)。
6.根据权利要求5所述的一种烟气的微生物脱硫脱硝脱二氧化碳装置，其特征在于：所述生物填料层单元(41)中的微生物为自养菌，所述自养菌包括有脱硫菌和脱氮菌；所述生物载体为煤灰渣砌块或者无烟煤，所述生物填料层单元(41)的厚度为550～650mm。
7.根据权利要求5所述的一种烟气的微生物脱硫脱硝脱二氧化碳装置，其特征在于：所述营养液调配池(43)中的营养液包括有碳源、氮源和磷源，其中碳源为包含co和co2的合成气、垃圾渗滤液、淀粉加工产生的有机废弃物或有机废水、造纸工业产生的有机废弃物或有机废水；所述营养液中的氮源为无机的氮、氨、或硝酸盐；所述营养液中的磷源为磷酸、磷酸二氢盐或磷酸氢二盐。
8.根据权利要求1所述的一种烟气的微生物脱硫脱硝脱二氧化碳装置，其特征在于：所述回用系统(8)包括有依次相通的废液收集池(81)、沉淀池(82)和回用水池(83)，所述废液收集池(81)通过排污管分别与洗涤塔(2)、水气分离器(3)和生物过滤塔(4)相通；所述废液收集池(81)中收集的废液通过沉淀池(82)进行沉降处理，经沉降后滤除废渣，产生的清水收集到回用水池(83)中，最后可将回用水池(83)的清水用水泵返回至喷淋单元(22)作为洗涤塔(2)回用水，实现废水循环利用。
9.一种如权利要求1所述装置用于烟气的微生物脱硫脱硝脱二氧化碳处理的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)将烟气源产生的烟气，在风机的作用下，通过烟气管路由水洗塔(1)的进气口(11)引入到水洗塔(1)内，通过水循环系统(7)与供水池(6)连通，向水洗塔(1)内喷水，在所述锥形构件(14)的作用下，使进入水洗塔(1)内烟气中的二氧化碳和能溶于水的污染物溶于水中，从而有效去除烟气中的二氧化碳及烟气中易溶于水的污染物；
(2)将经过步骤(1)处理之后所排出的烟气输送至洗涤塔(2)内；通过所述喷淋单元(22)向洗涤塔(2)内喷水，通过所设置的喷淋填料层(21)深化烟气内能溶于水的污染物溶于水中，从而有效去除烟气中的污染物；
(3)将经过步骤(2)处理之后所排出的烟气通入水气分离器中，进行水气分离；
(4)将经过步骤(3)分离后的烟气在离心风机的作用下输送至生物过滤塔(4)内，烟气由下至上依次穿过生物填料层单元(41)，所述生物填料层单元(41)中的微生物通过吸附和吸收，使烟气内与水所形成的水溶液中的nh4 、no2-、no3-、so42-成分，使之从水溶液中转移至微生物体内，作为微生物生命活动的能源或养分，通过微生物分解和利用，使烟气内的有机硫、氨氮及硝基物质经代谢分解；
(5)将经过步骤(4)处理之后所排出的尾气输送至排放装置(5)排入大气中；
(6)将步骤(2)、步骤(3)和步骤(4)所收集的废液经过沉降处理后，经滤除废渣，并收集清水，将所收集的清水用水泵返回至步骤(2)中作为喷淋单元补充用水，实现废水循环利用。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：所述步骤(2)中烟气在穿过喷淋填料层(21)中的停留时间为30～40s；所述步骤(4)中的微生物处理的环境条件为：温度为25～40℃，相对湿度为75～85%；而烟气在穿过生物填料层单元(41)中的停留时间为8～15s；所述步骤(6)中的沉降处理过程为，沉降时间至少需要24小时，经沉降后，在经滤除废渣，经沉降后收集清水回用，实现废水循环利用。
技术总结