CN101601962A - 废气治理系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种废气治理系统和方法，其中，废气治理系统包括：用于将所述废气中的恶臭组分吸收至碱性溶液的洗涤塔，以及，与所述洗涤塔相连通并用于将所述碱性溶液中的恶臭组分氧化为无机盐的反应器。本发明实施例通过在洗涤塔中用碱性溶液吸收废气中的恶臭组分，并在反应器中用催化剂强化氧化剂将恶臭组分氧化为能溶于水的无机盐，解决了其他废气处理方法不能有效处理复杂气体组分，且处理效率较低的问题，实现高效去除恶臭废气中的复杂气体组分，且实现方法简单高效；本发明废气治理系统和方法可以应用于多种废气治理环境，具有广阔的应用前景。

Description

废气治理系统和方法

技术领域

本发明涉及污染治理技术，特别涉及一种废气治理系统和方法。

背景技术

在日常生产和生活中，不可避免地需要排放废气等污染物。例如，污水处理场是市政、各类企业主要的恶臭污染物散发源，在污水处理场的污水处理过程中会产生散发恶臭气味的废气，恶臭废气以挥发性有机物为主，总烃浓度约为2000～25000ml/L，总硫浓度约为0～50mg/m3，这些气体严重影响周边的环境，有些甚至能使人中毒；必须对此类废气进行净化处理。目前，废气的净化处理通常采用生物工艺方法，例如，可以采用细菌对恶臭气体中的组分进行清除。

但是，发明人在实现本发明的过程中发现，现有技术的生物工艺方法处理废气至少存在以下技术缺陷：首先，生物处理方法中使用的细菌具有所谓的“食物”喜好，即有些细菌只喜欢吸收特定的化学成分，例如，噬硫菌和噬氨菌等，而恶臭气味的废气一般为含有较复杂分子结构的气体，细菌的上述特性会致使其不能够有效处理废气的全部恶臭组分；其次，生物处理方法中使用的细菌在吸收废气中的分子后会固化形成污泥等垢物，可能导致阻塞废气处理中的气流通道；再次，细菌一般需要在特定的温度范围例如25℃以上才能保持其吸收活性，如果废气的温度在25℃以下则细菌的吸收效率较低，需要对废气进行预先加热，而加热废气非常耗能。

发明内容

本发明的目的是提供一种废气治理系统和方法，解决现有废气处理方法不能有效处理复杂气体组分，且处理效率较低的问题，实现高效去除恶臭废气中的复杂气体组分，且实现方法简单高效。

为实现上述目的，本发明实施例提供了一种废气治理系统，包括：用于将所述废气中的恶臭组分吸收至碱性溶液的洗涤塔，以及，与所述洗涤塔相连通并用于将所述碱性溶液中的恶臭组分氧化为无机盐的反应器。

本发明实施例还提供了一种废气治理方法，包括：

步骤1、采用碱性溶液吸收所述废气中的恶臭组分，使所述恶臭组分溶入所述碱性溶液中；

步骤2、将所述碱性溶液中的恶臭组分氧化为无机盐。

本发明实施例通过采用化学方法处理废气，利用碱性溶液吸收废气中的恶臭组分，并用催化剂强化氧化剂将恶臭组分氧化为能溶于水的无机盐，解决了现有废气处理方法不能有效处理复杂气体组分，且处理效率较低的问题，实现高效去除恶臭废气中的复杂气体组分，且实现方法简单高效。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的废气治理系统的结构示意图；

图2为本发明实施例二提供的废气治理方法的流程示意图。

具体实施方式

本发明实施例的废气治理主要采用化学方法进行恶臭气味废气的净化处理，对废气中的恶臭组分进行吸收和氧化处理后，使其转化为能溶于水的盐类，从而实现高效去除恶臭废气中的复杂气体组分。下面通过附图和具体实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

本发明实施例首先提供了一种废气治理系统，图1为本发明实施例一提供的废气治理系统的结构示意图，如图1所示，本实施例的废气治理系统包括洗涤塔11和与洗涤塔11相连通的反应器12。其中，洗涤塔11用于将废气经过碱性溶液的接触洗涤后，废气中的恶臭组分(例如：有机硫化合物和硫化氢)被碱性溶液吸收而溶入该碱性溶液中；反应器12中填充有催化剂和氧化剂，例如，可以采用固定床氧化镍催化剂和次氯酸钠氧化剂，用于将从洗涤塔11输出的碱性溶液中的恶臭组分氧化为能溶于水的无机盐类。

进一步的，洗涤塔11从其上部至下部，依次包括液相分配器111、填料床112、废气入口113和液相槽114。其中，液相分配器111用于在填料床均匀分布洗涤废气用的碱性溶液，例如，该碱性溶液中可以包括次氯酸钠成分和氢氧化钠成分。废气入口113用于输入恶臭气味的废气，该废气可以由鼓风机通过该废气入口113送入洗涤塔11。位于液相分配器111和废气入口113之间的填料床112内填充有填料，例如，可以填充聚丙烯，主要是用于提供碱性溶液与废气的接触空间，以使从液相分配器111流入洗涤塔11中的碱性溶液在向下流动的过程中吸收废气中的恶臭组分；在具体实施中，液相分配器111中的碱性溶液向下流进该填料床112，废气入口113输入的废气向上流进该填料床112，碱性溶液与废气在该填料床112中进行充分接触，废气中的恶臭组分被碱性溶液吸收，该碱性溶液则成为溶入了恶臭组分的碱性溶液。液相槽114位于该洗涤塔11的最底部，用于接收流经填料床112后的碱性溶液；该液相槽114通过第一通道13与反应器12相连通，该第一通道13用于将液相槽114中溶有恶臭组分的碱性溶液输出至反应器12；具体实施中，可以通过一循环泵将碱性溶液从液相槽114输入至反应器12中。此外，反应器12还可以与洗涤塔11中的液相分配器111相连通，如此，洗涤塔11与反应器12构成了一个废气的循环处理系统。在该循环处理系统中，碱性溶液首先在洗涤塔11中经过填料床112将废气中的恶臭组分进行吸收，然后该碱性溶液再输入至反应器12中，在反应器12中，催化剂床层将碱性溶液中的氧化剂例如次氯酸钠催化氧化为具有更强氧化性的氧化物例如臭氧，并利用臭氧把碱性溶液中的恶臭组分氧化成无臭的化合物例如能溶于水的无机盐。在此需要强调说明的是，本实施例通过在反应器12中添加了催化剂床层，并利用该催化剂床层将碱性溶液中的次氯酸钠催化氧化为具有更强氧化性的氧化物，首先，可以使得碱性溶液中使用浓度较低的次氯酸钠，有效防止了高浓度的次氯酸钠不稳定，容易产生二次有毒气体，从而也省去了消除该二次有毒气体所需的净化装置，使得本实施例的废弃治理系统程简捷，设备少，占地更小，投资省，没有二次污染，化学助剂消耗低；其次，催化剂将次氯酸钠催化氧化为具有更强氧化性的氧化物后，可以使得对碱性溶液中的恶臭组分的氧化效果也更好。最后，该碱性溶液又返回洗涤塔11中，重新充当废气中的恶臭组分的吸收剂，如此对废气进行循环处理。此外，洗涤塔11的顶部还可以包括一个除雾器23，该除雾器23用于去除从废气入口113输入洗涤塔11并经过碱性溶液洗涤后的废气中所残留的液滴，将不含液滴的废气从洗涤塔11的顶部放空。

在此基础上，本实施例的废气治理系统还包括一个混合器14，该混合器14位于反应器12与液相分配器111连接的通道的中间，其一端通过第二通道15与反应器12相连通，另一端通过第三通道16与液相分配器111相连通。还包括第四通道17，该第四通道17连接第三通道16和液相槽114，其用于使混合器14中的碱性溶液直接流至洗涤塔11中的液相槽114，而不再经过洗涤塔11中的填料床112。此外，还包括氢氧化钠自动加料器18和次氯酸钠自动加料器19，氢氧化钠自动加料器18和次氯酸钠自动加料器19的一端均与第二通道15连接，氢氧化钠自动加料器18的另一端与酸碱度测量仪PHRC20连接，次氯酸钠自动加料器19的另一端与氧化还原电位测量仪RHRC21连接，该PHRC20和RHRC21又分别与第四通道17连接。在具体实施中，当从废气入口113输入的废气量或者碱性溶液中的恶臭组分的浓度发生变化时，经常需要相应变动碱性溶液中所含成分的含量，以利于更好地对废气中的恶臭组分进行吸收和氧化等处理；PHRC20和RHRC21将实时监测碱性溶液中的氧化还原电位和酸碱度，因为上述废气量或者碱性溶液中的恶臭组分的浓度的变化会改变循环溶液中氢氧化钠和次氯酸钠的浓度，进而影响碱性溶液的氧化还原电位和酸碱度。PHRC20和RHRC21将测得的氧化还原电位和酸碱度分别输入至氢氧化钠自动加料器18和次氯酸钠自动加料器19，氢氧化钠自动加料器18和次氯酸钠自动加料器19根据废气输入量的波动以及碱性溶液的氧化还原电位和酸碱度，自动调节碱性溶液中化学药剂的加入量，以维持设定的碱性溶液中的化学药剂浓度稳定，依此稳定吸收和氧化效果。例如，向从反应器12流出的碱性溶液中添加适量的次氯酸钠和氢氧化钠。再由混合器14将新添加的次氯酸钠和氢氧化钠与原碱性溶液进行充分混合后输入至洗涤塔11中的液相分配器111。

此外，本实施例的废气治理系统还可以包括反应器旁路22，该反应器旁路22的一端通过第一通道13与液相槽114相连通，另一端通过第二通道15与混合器14相连通。其主要用于当废气中的恶臭气体成分含量较少时，将部分碱性溶液不经过反应器12而直接回流至洗涤塔11，从而可以降低反应器12中的催化氧化反应强度，降低药剂消耗并延长催化剂寿命。此外，液相槽114还可以用于在碱性溶液进行第二次循环到此时，将碱性溶液中的经过反应器12氧化后的氧化产物进行排放。如果在具体实施中当地对最终排放物碱性溶液中的次氯酸钠的允许含量有限制，也可以选用去除残存的次氯酸钠的次氯酸钠去除装置，去除碱性溶液中的部分次氯酸钠之后再进行排放。

需要指出的是，本实施例的废气治理系统的结构不局限于本实施例图1所示的具体结构，在此基础上，可以根据实际应用情况对该废气治理系统的结构进行变通，例如，将第四通道17的一端直接连接至混合器14，或者将氢氧化钠自动加料器18和次氯酸钠自动加料器19直接连接至混合器14，或者在本实施例的废气治理系统的其他部位进行碱性溶液氧化还原电位和酸碱度的测量，以及，在废气治理系统的其他部位进行加药等，本实施例中所描述的结构仅为其中一个实施例；具体实施中，只要符合本实施例废气治理系统的设计思想，均属于本发明废气治理系统的保护范围。

本实施例废气治理系统运行稳定，通过采用化学方法处理废气，在洗涤塔中碱性溶液吸收废气中的恶臭组分，并在反应器中用催化剂强化氧化剂的氧化效果将恶臭气体组分氧化为能溶于水的无机盐，解决了废气处理方法不能有效处理复杂气体组分，且处理效率较低的问题，实现高效去除恶臭废气中的复杂气体组分，且能适应废气进气量的波动。本实施例废气治理系统可以应用于多种废气治理环境，具有广阔的应用前景。

在上述废气治理系统的基础上，本发明实施例还提供了一种废气治理方法，主要包括：首先采用碱性溶液吸收所述废气中的恶臭组分，使所述恶臭组分溶入所述碱性溶液中；其次再将所述碱性溶液中的恶臭组分氧化为无机盐。下面以一具体实施例详细阐述本发明废气治理方法的一个工作流程。图2为本发明实施例二提供的废气治理方法的流程示意图，为方便说明，本实施例的废气治理方法结合图1所示的废气治理系统进行阐述，如图2所示，本实施例的废气治理方法主要包括以下步骤：

步骤201、采用碱性溶液吸收废气中的恶臭组分，使恶臭组分溶入该碱性溶液中。

作为废气中的恶臭组分吸收剂的碱性溶液从液相分配器111输入洗涤塔11，该碱性溶液中可以包括次氯酸钠成分和氢氧化钠成分；该碱性溶液向洗涤塔11的下部流动，进入填料床112。含有恶臭组分的废气从废气入口113进入洗涤塔11，并沿洗涤塔11向上流动，进入填料床112。碱性溶液和废气在填料床112中进行充分接触，废气中的恶臭组分被碱性溶液吸收，溶入该碱性溶液。去除了恶臭组分的废气继续沿洗涤塔11向上流动，被除雾器23去除废气经过碱性溶液洗涤后所残留的液滴，将干燥的废气从洗涤塔11的顶部放空。溶有恶臭组分的碱性溶液继续向下流动，进入洗涤塔11底部的液相槽114。

步骤202、溶有恶臭组分的碱性溶液从液相槽114通过第一通道13输出至反应器12中。具体实施中，可以采用一循环泵将碱性溶液从液相槽114输出至反应器12。

步骤203、将所述碱性溶液中的恶臭组分氧化为无机盐。

反应器12中填充有催化剂，例如固定床氧化镍催化剂。碱性溶液进入该反应器12后，溶液中的次氯酸钠在催化剂的作用下被转化为具有强氧化性的臭氧，并在催化剂的表面将碱性溶液中的恶臭组分氧化为能溶于水的无机盐类。该恶臭组分的氧化主要包括“完全氧化”和“部分氧化”两种不同的途径；其在反应器12中的反应包括以下几类：

硫化氢类反应如下：

H2S+4NaOCl+2NaOH→Na2SO4+4NaCl+2H2O(完全氧化)

2H2S+4NaOCl+2NaOH→Na2S2O3+4NaCl+3H2O(部分氧化)

氨类的反应式如下：

2NH3+3NaOCl→N2+3NaCl+3H2O(部分氧化)

NH3+4NaOCl+NaOH→NaNO3+4NaCl+2H2O(完全氧化)

硫醇类的反应式如下：

CH3SH+3NaOCl+NaOH→CH3SO3Na+3NaCl+H2O(部分氧化)

CH3SH+7NaOCl+4NaOH→Na2CO3+Na2SO4+7NaCl+4H2O(部分氧化)

由于无机化学反应高效快速的待点，采用本方法能获得相当高效的脱除效果。经实验测定，对废气中的各种分子的脱除效果如下表1所示：

表1废气分子脱除率

污染物	脱除率(％)	污染物	脱除率(％)
				甲硫醇	99.8	三乙胺	85.9
二甲基硫	＞99.9	二甲三硫	＞99.9
				二硫化碳	91.1	柠檬烯	＞99.9
醋酸	＞99.9	甲基萘	92.1
				二甲二硫	99.8	多碳烯烃	82.4

由上表1可知，废气中的部分成分，例如甲硫醇、柠檬烯等，脱除率达到了99％以上，具有相当高的脱除率，如此，将使得废气中的恶臭气体的浓度大幅下降，恶臭组分的平均脱除率可以达到95％以上。本实施例通过在反应器12中添加了催化剂，并利用该催化剂将碱性溶液中的次氯酸钠催化氧化为具有更强氧化性的氧化物，首先，可以使得碱性溶液中使用浓度较低的次氯酸钠，有效防止了高浓度的次氯酸钠不稳定，容易产生二次有毒气体，从而也省去了消除该二次有毒气体所需的净化装置，使得本实施例的废弃治理系统程简捷，设备少，占地更小，投资省，没有二次污染，化学助剂消耗低；其次，催化剂将次氯酸钠催化氧化为具有更强氧化性的氧化物后，可以使得对碱性溶液中的恶臭组分的氧化效果也更好。

步骤204、向碱性溶液中添加补充水和阻垢剂。

碱性溶液在反应器12中将溶液中的恶臭组分氧化为无机盐类以后，从反应器12中流出，再继续回流至洗涤塔11的液相分配器111中，继续作为废气中的恶臭组分的吸收剂。此外，当废气中的恶臭气体成分含量较少时，部分从洗涤塔11中输出的碱性溶液也可以不经过反应器12，而从反应器旁路22直接连通至第二通道15，再回流至洗涤塔11，节省反应器12中的催化剂和氧化剂。

由于废气初始在洗涤塔11中被碱性溶液洗涤后可以带走该碱性溶液中的部分水分，致使该碱性溶液中的水分减少，所以需要在从反应器12中流出的碱性溶液中添加适量的补充水；并且该补充水还可以起到溶解反应器12中得到的无机盐类的作用，溶入在碱性溶液中的恶臭组分在反应器12中被氧化为能溶于水的无机盐类，该盐类就可以溶入后续添加的补充水中。此外，如果补充水采用的是硬水，其中必然会包含一些金属离子，该金属离子可能和碱性溶液中的成分反应生成垢物，该垢物会沉积后续反应器12中的催化剂表面，影响催化剂的活性，降低反应器12中的催化氧化反应效率，因此，在添加补充水之外，还需要添加阻垢剂。如果补充水采用的是软水，其中不含有金属离子，则可以不添加阻垢剂。

步骤205、向碱性溶液中添加次氯酸钠和氢氧化钠后，该碱性溶液再次作为废气中的恶臭组分的吸收剂。

经过前述的吸收和氧化反应，碱性溶液中的化学药剂例如次氯酸钠和氢氧化钠将有所消耗，该碱性溶液要再次作为废气中的恶臭组分的吸收剂，可能需要在其中重新添加部分次氯酸钠和氢氧化钠；另外，在实际应用中，如果输入洗涤塔11中的废气量发生变化，也需要根据废气量自动实时调节碱性溶液中的化学药剂的加入量，以自动适应废气进入量的波动，更有效地对废气进行净化处理。

具体实施中，采用氧化还原电位测量仪RHRC21和酸碱度测量仪PHRC20分别测量碱性溶液的氧化还原电位和酸碱度，并将测得的碱性溶液的氧化还原电位和酸碱度输出至分别与其连接的氢氧化钠自动加料器18和次氯酸钠自动加料器19。氢氧化钠自动加料器18和次氯酸钠自动加料器19可以根据废气进入量和污染物浓度的波动所造成的碱性溶液的氧化还原电位和酸碱度变化，自动实时调节氢氧化钠和次氯酸钠的添加量。氢氧化钠自动加料器18和次氯酸钠自动加料器19将氢氧化钠和次氯酸钠加入第二通道15中的碱性溶液后，在流至混合器14，由混合器14将新添加的次氯酸钠和氢氧化钠与原碱性溶液进行充分混合后，输入至洗涤塔11中的液相分配器111，进行下一个循环处理过程。需要说明的是，本步骤中的碱性溶液氧化还原电位和酸碱度的测量，以及，根据测得的氧化还原电位和酸碱度向碱性溶液中添加次氯酸钠和氢氧化钠等化学药剂，其测量位置和加药位置并不局限于本步骤中所述的方式，可以在废弃治理系统的其他部位进行，只要依据根据监测仪表的测量结果实现向碱性溶液中自动连续加药的思想即可。

步骤206、碱性溶液再次经过填料床112流入洗涤塔11底部的液相槽114后，可以排放出部分溶有无机盐类的碱性溶液。此外，该碱性溶液中也包括部分次氯酸钠成分，当其中的次氯酸钠的含量较高，例如，不符合相关部门的环保规定或者允许含量时，也可以在液相槽的排出方设置一次氯酸钠去除装置，该次氯酸钠去除装置可以去除碱性溶液中的部分次氯酸钠，使其符合环保规定或者允许含量。

本实施例废气治理方法通过采用化学方法处理废气，在洗涤塔中碱性溶液吸收废气中的恶臭组分，并在反应器中用催化剂强化氧化剂的氧化效果，将恶臭组分氧化为能溶于水的无机盐，废气经净化后，恶臭组分去除率大于95％，排放气体中的臭气浓度等指标符合国家排放标准，无不良气味；解决了废气处理方法不能有效处理复杂气体组分，且处理效率较低的问题，实现高效去除恶臭废气中的复杂气体组分，且能适应废气进气量的波动，显著改善了污水处理场周围的空气质量。本实施例废气治理方法可以应用于多种废气治理环境，具有广阔的应用前景。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1、一种废气治理系统，其特征在于，包括：用于将所述废气中的恶臭组分吸收至碱性溶液的洗涤塔，以及，与所述洗涤塔相连通并用于将所述碱性溶液中的恶臭组分氧化为无机盐的反应器。

2、根据权利要求1所述的废气治理系统，其特征在于，所述洗涤塔包括：

用于输入所述碱性溶液的液相分配器，所述液相分配器位于所述洗涤塔的上部；

用于输入所述废气的废气入口，所述废气入口位于所述洗涤塔的下部；

用于提供所述碱性溶液与废气的接触空间以使所述碱性溶液吸收所述废气中的恶臭组分的填料床，所述填料床内填充填料，并位于所述液相分配器和废气入口的中间；

用于存储经过所述填料床后的碱性溶液的液相槽，所述液相槽位于所述废气入口的下方、所述洗涤塔的底部，所述液相槽通过第一通道与所述反应器相连通。

3、根据权利要求2所述的废气治理系统，其特征在于，所述反应器还与所述液相分配器相连通，以使经过所述反应器的碱性溶液回流至所述洗涤塔再次作为所述废气中的恶臭组分的吸收剂。

4、根据权利要求3所述的废气治理系统，其特征在于，还包括：

用于监测所述碱性溶液的氧化还原电位的氧化还原电位测量仪RHRC和与所述RHRC连接的次氯酸钠自动加料器，所述次氯酸钠自动加料器用于根据所述氧化还原电位向所述碱性溶液中添加将所述碱性溶液中的恶臭组分氧化为无机盐所需的次氯酸钠；

用于监测所述碱性溶液的酸碱度的酸碱度测量仪PHRC和与所述PHRC连接的氢氧化钠自动加料器，所述氢氧化钠自动加料器用于根据所述酸碱度向所述碱性溶液中添加吸收所述废气中的恶臭组分所需的氢氧化钠。

5、根据权利要求4所述的废气治理系统，其特征在于，还包括用于将添加的所述次氯酸钠和氢氧化钠与所述碱性溶液进行混合的混合器。

6、根据权利要求5所述的废气治理系统，其特征在于，所述混合器的一端通过第二通道与所述反应器相连通，所述混合器的另一端通过第三通道与所述液相分配器相连通；

还包括第四通道，所述第四通道连接所述第三通道和所述液相槽；所述RHRC和PHRC均分别与所述第四通道连接，用于测量所述第四通道中的碱性溶液的氧化还原电位和酸碱度。

7、根据权利要求1所述的废气治理系统，其特征在于，所述反应器中设置有用于对所述碱性溶液中的氧化剂进行催化氧化的催化剂。

8、一种废气治理方法，其特征在于，包括：

步骤1、采用碱性溶液吸收废气中的恶臭组分，使所述恶臭组分溶入所述碱性溶液中；

步骤2、将所述碱性溶液中的恶臭组分氧化为无机盐。

9、根据权利要求8所述的废气治理方法，其特征在于，还包括：

采用氧化还原电位测量仪RHRC和酸碱度测量仪PHRC分别测量所述碱性溶液的氧化还原电位和酸碱度，并根据所述氧化还原电位和酸碱度向所述碱性溶液中添加次氯酸钠和氢氧化钠；所述氢氧化钠用于吸收所述废气中的恶臭组分，所述次氯酸钠用于将所述碱性溶液中的恶臭组分氧化为无机盐。

10、根据权利要求8所述的废气治理方法，其特征在于，所述将所述碱性溶液中的恶臭组分氧化为无机盐具体为：采用催化剂对所述碱性溶液中的氧化剂进行催化氧化，并利用催化氧化得到的氧化剂将所述碱性溶液中的恶臭组分氧化为无机盐。

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