CN102223941A - 高浓度恶臭气体及工业废气净化处理方法及设备 - Google Patents
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Abstract
一种高浓度恶臭气体及工业废气净化处理方法，包括如下步骤：1）将高浓度恶臭气体或/和工业废气收集形成待处理废气；2）将待处理废气通过紫外线进行光解处理；3）光解处理后的气体再通入臭氧气体进行氧化处理，符合排放标准后再排放。净化处理设备包括：通过管路（10）联通的紫外线光解处理装置（2）、臭氧氧化处理装置（3），以及用于控制紫外线光解处理装置（2）和臭氧氧化处理装置（3）工作的可编程控制装置，管路（10）上还设有废气输送装置（5）。
Description
高浓度恶臭气体及工业废气净化处理方法及设备 技术领域
本发明属于环保处理技术领域，涉及一种废气处理方法及其处理装置， 尤 其涉及一种高浓度恶臭气体及工业废气处理方法及设备。 背景技术
工业废气以及高浓度恶臭气体是造成环境污染的重要因素。其中恶臭气体 对环境及人体的影响尤为严重，恶臭气体污染是指一切刺激嗅觉器官引起人们 不愉快及损害生活环境的气体物质。它作为一种典型的环境公害已为世界各国 所公认， 国外对恶臭污染的治理工作也开展较早，在日本及欧美的多个工业领 域中， 采用如固定床式活性炭吸附脱臭等技术。近年来， 我国也开始重视对恶 臭的监测与防治， 制订了部分恶臭化合物的排放标准 （GB 14554-93 ) 和配套 的分析方法，恶臭污染的防治目标之一就是要达到 GB 14554-93规定的恶臭物 质 （氨、 三甲胺、 硫化氢、 甲硫氢、 甲硫醇、 甲硫醚、 二甲二硫、 二硫化碳和 苯乙烯等）排放标准， 最终目的是要消除恶臭， 创造一个无臭的工作、 生活环 境。恶臭物质的臭气强度随着浓度的增高而加强， 据资料表明， 恶臭给人的感 觉量（即恶臭强度）是与恶臭物质对人嗅觉的刺激量的对比数成正比， 两者之 间关系即符合 Weber-Fechner定律。 I = K x logC + a ( 1 ) 式中： I 为人对嗅觉 的感觉量， 臭气强度； K为 常数， 恶臭物质不同， K值不同； C为恶臭物浓 度； a为常数， 恶臭物质不同， a值不同。 式 （1 ) 说明， 既使把恶臭物质去除 90%, 人的嗅觉所感觉臭气浓度却只减少了一半还少。 这决定了防治恶臭比防 治其他大气污染物更困难， 要消灭恶臭， 比达到排放标准还要严格几十倍至上
千倍， 因此加强恶臭污染治理显得尤为重要。
目前国际国内净化治理工厂在生产过程中，产生的高浓度恶臭废气的净化 处理手段主要采用： 1、 直接高温燃烧法； 2, 、 催化氧化法； 3、 臭氧除臭法； 4、 活性炭吸附法； 5、 酸碱药液喷淋法等等； 6、 生物除臭法等， 它们在不同 程度上存在设备投资高，运行成本高，处理气量小，工作不稳定， 占用空间大， 脱臭净化效率不高， 存在二次污染等等问题。 发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷， 提供一种处理 能高效去除恶臭、 净化效率高、 适应性强、 处理量大、 无二次污染的高浓度恶 臭气体及工业废气净化处理方法。
本发明进一步要解决的技术问题在于，提供一种设备投资小、运行成本低、 处理气量大、 设备体积小的高浓度恶臭气体及工业废气处理设备。
本发明采用以下技术方案来解决上述技术问题：一种高浓度恶臭气体及工 业废气净化处理方法， 包括如下步骤：
1 )、 将高浓度恶臭气体或 /和工业废气收集形成待处理废气；
2 )、 将待处理废气通过紫外线进行光解处理；
3 )、光解处理后的气体再通入臭氧气体进行氧化处理，氧化处理符合排放 标准后再排放。
高浓度恶臭气体及工业废气净化处理方法中， 所述步骤 2 )包括： 在光解 处理之前或 /和光解处理之后通过纳米二氧化钛对废气进行预氧化处理。
高浓度恶臭气体及工业废气净化处理方法中，所述紫外线的波长为 180nm
~230nm。
高浓度恶臭气体及工业废气净化处理方法中， 所述步骤 3 ) 的氧化处理时 所产生的臭氧气体浓度为 200 ppm〜800 ppm。
高浓度恶臭气体及工业废气净化处理设备，包括通过管路联通的紫外线光 解处理装置、臭氧氧化处理装置， 以及用于控制紫外线光解处理装置和臭氧氧 化处理装置工作的可编程控制装置， 管路上还设有废气输送装置。
高浓度恶臭气体及工业废气净化处理设备中，在紫外线光解处理装置前设 置有废气储存罐， 废气储存罐与紫外线光解处理装置通过管路联通。
高浓度恶臭气体及工业废气净化处理设备中，所述紫外线光解处理装置包 括封闭的光解箱体， 光解箱体内设置有多组紫外线发射器， 光解箱体相对的两 侧分别设置有用于废气进入箱体的箱体进口和用于光解处理后废气流出的箱 体出口。
高浓度恶臭气体及工业废气净化处理设备中，所述光解箱体的箱体进口或 /和箱体出口设置有多层纳米二氧化钛网。
高浓度恶臭气体及工业废气净化处理设备中，所述臭氧氧化处理装置包括 臭氧发生器、氧化处理塔， 臭氧发生器的臭氧输出口与氧化处理塔联通， 氧化 处理塔上分别设置有氧化处理塔进口和氧化处理塔出口。
高浓度恶臭气体及工业废气净化处理设备中，所述臭氧发生器通过管路与 氧化处理塔联通，所述氧化处理塔进口与氧化处理塔出口之间的距离为氧化处 理塔外壁上两点之间的最远距离。
高浓度恶臭气体及工业废气净化处理设备中，所述的可编程控制装置包括 主控制器、在紫外线光解处理装置前管路上设置的废气流量传感器、在臭氧氧
化处理装置之前管路设置的臭氧浓度传感器、在臭氧氧化处理装置之后管路设 置的排放废气浓度传感器， 其中废气流量传感器、臭氧浓度传感器、排放废气 浓度传感器分别与主控制器电连接， 主控制器还分别与紫外线光解处理装置、 臭氧氧化处理装置、 废气输送装置连接。
高浓度恶臭气体及工业废气净化处理设备中，所述的废气输送装置设置在 臭氧氧化处理装置后， 或者设置在紫外线光解处理装置前。
高浓度恶臭气体及工业废气净化处理设备中，所述废气输送装置为输送泵 或风机。
本发明的方法采用紫外射线对高浓度恶臭气体、工业废气物质分子键进行
UV光裂解处理， 经过 UV光解处理后， 形成呈离子状态的单分子恶臭废气污 染物质混合气体， 再将该混合气体进行臭氧氧化处理， 呈离子状态的单分子恶 臭废气污染物混合气体再与臭氧产生剧烈的强氧化反应， 氧化反应生成简单 的、小分子化合物， 本方法可以将高危污染物质转化为小分子的无害或低害物 质，避免了单独使用紫外线光解处理只能形成离子状态的单分子恶臭废气污染 物混合气体， 分解不完全不彻底的缺陷， 本发明分解处理彻底， 净化效率高， 减少了高浓度恶臭气体、 工业废气对环境的污染。
本发明的净化处理方法具有以下有益效果： 1、 能高效除恶臭： 能高效去 除挥发性有机物 （voc)、 无机物、 硫化氢、 氨气、 硫醇类等主要污染物， 以 及各种高浓度恶臭味，脱臭净化效率最高可达 99%以上， 比单独使用紫外线光 解处理的净化效率提高 30 %以上， 脱臭效果超过国家 1993年颁布的恶臭污染 物排放一级标准 （GB14554-93 )。 2、 无需添加化学物质： 只需要提供电力并 设置相应管道和废气流动的动力， 就能使高浓度恶臭气体、工业废气进行脱臭
及其净化， 无需添加任何化学物质参与反应。 3、 适应性强： 可适应高浓度、 大气量、 不同种类恶臭气体及其工业废气的净化处理。 本发明的设备具有以下有益效果： 1、 设备可以每天 24小时连续工作， 并 且运行稳定可靠。 2、 运行成本低： 净化设备无任何机械动作， 无噪音， 无需 专人管理和日常维护， 只需作定期检查， 净化设备能耗低， （每处理 1000立方 米 /小时， 仅耗电约 0.2度电能）， 本发明净化设备风阻极低， 一般小于 50pa， 可节约大量排风动力能耗。 3、 废气无须预处理： 恶臭废气无需进行特殊的预 处理， 如加温、 加湿等，并且设备工作环境温度在摄氏 -30°C~95°C之间都可以 正常运行。 4、 设备占地面积小， 自重轻： 适合于布置紧凑、 场地狭小等特殊 场合。 5、 净化设备自动化可控程度高， 采用微机程控， 可根据恶臭气体、 工 业废气排放成分、 浓度、 气量对净化设备输出功率及净化效率进行自动调控， 以达到废气最佳净化处理效果。 6、 本发明的设备能彻底裂解、 氧化恶臭废气 中有毒有害物质， 恶臭废气分解净化处理后， 气体可达到无害化排放， 无废弃 物、 废水产生， 绝不产生二次污染。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明， 附图中：
图 1是本发明设备结构示意图；
图 2是本发明紫外线光解装置结构示意图。 具体实施方式
实施例 1、一种高浓度恶臭气体及工业废气净化处理方法，包括如下步骤：
2 )、将待处理废气通过紫外线进行光解处理； 在光解处理之前和光解处理 之后都通过纳米二氧化钛对废气进行预氧化处理。 所述紫外线选择波长为 180nm ~230nm的高能大功率紫外线， 紫外线处理的时间一般不大于四分之一 秒即可； 实施时紫外线的波长可以为 180nm、 185 nm, 190 nm, 195 nm, 200 nm、 205 nm, 210 nm, 215 nm, 220 nm, 225 nm等， 其中紫外线的波长范围 优选为 185nm~190nm， 最佳值为 185 nm。
3 )、光解处理后的气体再通入臭氧气体进行强氧化处理，氧化处理时臭氧 的浓度为 200ppm〜800 ppm，氧化处理符合排放标准后再排放； 实施时根据待 处理废气的浓度、流量不同，臭氧的浓度可以选择 200ppm、300ppm 、400ppm 、 500ppm 、 600ppm 、 700ppm 、 800 ppm等不同数据。
本发明采用大功率高能紫外射线， 高能紫外射线光束能裂解恶臭废气如： 氨、 三甲胺、 硫化氢、 甲硫氢、 甲硫醇、 甲硫醚、 二甲二硫、 二硫化碳、 苯乙 烯、 H2S、 VOC类、 苯、 甲苯、 二甲苯， 将有机或无机高分子恶臭化合物长分 子链打断，裂解转化成呈离子状态的单分子恶臭废气污染物质混合气体。再利 用臭氧氧化处理， 对其进行强氧化反应， 使其生成、 转变成简单的、 小分子化 合物， 如 C02， H20等。 表 1列出了主要化学分子的结合能。 由于紫外射线的 光子能量大于等于 472 KJ/mol， 小于等于 800 KJ/mol， 由表 1中可知， 大多数 化学物质的分子结合能比 185nm及 230nm波长高能紫外射线的光子能量低， 所以， 采用紫外线能打断除碳、 金属外的大多数化学物质分子键。
表 1部分化学分子的结合能
本发明臭氧发生器将空气中的氧分子， 裂解生成臭氧分子， 其过程如下：
02→0— + 0+(活性氧)； 0*+02→03 (臭氧）
众所周知臭氧对有机物具有极强的氧化作用，对恶臭废气及其它刺激性异 味有立竿见影的强氧化清除效果。
高能 UV紫外射线能打断恶臭废气物质分子键，将其裂解为独立的呈离子 状态的单分子， 臭氧生成装置通过分解空气中的氧气， 生成性质活跃的臭氧， 通过臭氧的强氧化反应，重新组合成无害或低害的化合物，如水，二氧化碳等。 实施例 2、 如图 1所示， 高浓度恶臭气体及工业废气净化处理设备， 包括 依次通过管路 10联通的废气储存罐 1、紫外线光解处理装置 2、臭氧氧化处理 装置 3， 以及用于控制紫外线光解处理装置 2和臭氧氧化处理装置 3工作的可 编程控制装置， 管路 10上还设有废气输送装置 5， 臭氧氧化处理装置 3还连 接有废气排放管 6。
如图 2所示， 所述紫外线光解处理装置 2包括封闭的光解箱体 20， 光解 箱体 20内设置有多组紫外线发射器， 紫外线发射器由多个高能 UV紫外射线
发射管 21组成， 多个高能 UV紫外射线发射管 21间隔设置， 本实施例的每个 高能 UV紫外射线发射管 21都竖直均匀排列， 并固定在光解箱体 20内， 高能 UV紫外射线发射管 21也可以水平均匀设置， 并固定在光解箱体 20内侧壁面 上。一般为了适应废气处理不同光解强度及废气流量要求， 紫外线发射器分别 设置两组或两组以上，废气进行光解处理时， 这些紫外线发射器可以根据废气 传感器收集的数据， 由可编程控制装置决定全部启动， 或只启动其中一组或几 组。 高能 UV紫外射线发射管 21属低压水银放电管， 发出的紫外射线波长是 180nm〜230nm， 光子能量为 472KJ/mol〜800 KJ/mol。 光解箱体 20相对的两 侧分别设置有用于废气进入箱体的箱体进口和用于光解处理后废气流出的箱 体出口， 所述光解箱体 20的箱体进口和箱体出口都设置有多层纳米二氧化钛 网 23用于对废气进行预氧化处理，多层纳米二氧化钛网 23固定在光解箱体内 的箱体进口和箱体出口处。
如图 1所示， 所述臭氧氧化处理 3装置包括臭氧发生器 31、 氧化处理塔 32，臭氧发生器 31的臭氧出口通过管路 8与氧化处理塔 32联通，臭氧发生器 31的空气进口于外界环境联通，用于将空气中的氧气输送到臭氧发生器 31中， 为了满足臭氧发生器 31中氧气的量，在臭氧发生器 31前或其后可以使用输送 泵 9， 例如真空泵。 臭氧发生器 31亦是采用大功率高能紫外射线发射管， 对 输入的空气中的氧气进行 UV光裂解生成臭氧。 氧化处理塔 32上分别设置有 氧化处理塔进口 32a和氧化处理塔出口 32b。 所述氧化处理塔进口 32a与氧化 处理塔出口 32b之间的距离为氧化处理塔 32外壁上两点之间的最远距离， 使 得废气能在氧化处理塔 32中得到充分氧化。 由于恶臭废气中含有氧气， 紫外 线光解处理装置在裂解废气的同时分解生成臭氧，臭氧和单分子恶臭废气混合
气体同时进入臭氧氧化处理塔 32， 不足的臭氧可以通过臭氧发生器 31补充。 如图 1所示， 所述的可编程控制装置包括主控制器 70、 在紫外线光解处 理装置 2前管路 10上设置的废气流量传感器 71、在臭氧氧化处理装置 3之前 管路 10设置的臭氧浓度传感器 72、在臭氧氧化处理装置 3之后的废气排放管 6设置的排放废气浓度传感器 73， 其中废气流量传感器 71、 臭氧浓度传感器 72、 排放废气浓度传感器 73分别与主控制器 70电连接， 主控制器 70还分别 与紫外线光解处理装置 2、 臭氧氧化处理装置 3、 废气输送装置 5连接。
所述的废气输送装置 5设置在臭氧氧化处理装置 3后的管路 10上， 可以 采用真空泵或抽风机， 本实施例选用在臭氧氧化处理装置 3后的管路 10上设 置抽风机。废气输送装置 5还可以设置在紫外线光解处理装置前，采用输送泵 或风机， 在废气输送装置 5设置在臭氧氧化处理装置 3后的管路 10上时， 由 于废气输送装置 5的抽气作用， 在臭氧氧化处理塔 32、 臭氧发生器 31及其管 路中形成负压， 管路 8上用于对臭氧发生器 31提供空气的的输送泵 9也可以 不设置。
工作过程： 启动设备， 废气流量传感器、 臭氧传感器、 排放废气浓度传感 器将收集到的数据传递给主控制器， 由主控制器根据数据及程序设定，控制紫 外线光解处理装置的输出功率， 主控制器将根据净化处理效果数据、臭氧浓度 数据， 控制臭氧发生器产生的臭氧浓度和臭氧流量。紫外线光解处理装置、臭 氧氧化处理装置启动后， 抽风机运转形成负压，将废气储存罐内的高浓度恶臭 废气输入到紫外线光解处理装置的光解箱体内，在光解箱体进口处， 多层纳米 二氧化钛网首先对高浓度恶臭废气进行预氧化， 在箱体内利用大功率高能 ( 180nm〜230nm) UV紫外射线光束， 瞬间对恶臭物质分子键进行 UV光裂
解处理离子状态的单分子恶臭废气混合气体，形成再将呈离子状态的单分子恶 臭废气混合气体， 输送到臭氧氧化塔进行强氧化反应， 使恶臭废气物质降解转 化成简单的、 小分子化合物、 如水和二氧化碳， 再通过排风管道排出室外。 主 控制器设定有数据输入输出端口， 可与工厂主控室联机监控。 设备工作主要技术指标：
1、高能 UV紫外射线发射管：检测距离高能 UV紫外射线发射管 10cm处 的 UV紫外射线能量强度为： 600(^w/cm2。
2、 在 UV净化设备空载状态下， 开机运行 10分钟后， 在 UV净化设备臭 氧氧化塔内， 臭氧浓度达到 800mg/m3以上。
本发明的管路、各个装置都采用优质防腐材料制造，防火、防腐蚀性能高， 使用寿命长。 本 UV光解净化设备经实际应用实验， 对污水处理厂、 污水提升 泵站、 垃圾处理厂、 制药厂、 化工厂等等废气进行脱臭净化， 对硫化氢、 氨气 等恶臭废气的脱臭净化率达到 99 %以上。
Claims (11)
- 权 利 要 求1、 一种高浓度恶臭气体及工业废气净化处理方法， 其特征在于， 包括如 下步骤：1 )、 将高浓度恶臭气体或 /和工业废气收集形成待处理废气；2 )、 将待处理废气通过紫外线进行光解处理；3 )、光解处理后的气体再通入臭氧气体进行氧化处理，氧化处理符合排放 标准后再排放。
- 2、 根据权利要求 1所述的高浓度恶臭气体及工业废气净化处理方法， 其 特征在于， 在所述步骤 2 )中， 在光解处理之前或 /和光解处理之后通过纳米二 氧化钛对废气进行预氧化处理。
- 3、根据权利要求 1或 2所述的高浓度恶臭气体及工业废气净化处理方法， 其特征在于， 在步骤 2 ) 中， 所述紫外线的波长为 180nm ~230nm。
- 4、根据权利要求 1或 2所述的高浓度恶臭气体及工业废气净化处理方法， 其特征在于， 在步骤 3 ) 中， 氧化处理时所产生的臭氧气体浓度为 200 ppm〜 800 ppm。
- 5、 高浓度恶臭气体及工业废气净化处理设备， 其特征在于， 包括通过管 路联通的紫外线光解处理装置、臭氧氧化处理装置、 以及用于控制紫外线光解 处理装置和臭氧氧化处理装置工作的可编程控制装置，管路上还设有废气输送 装置。
- 6、根据权利要求 5所述的高浓度恶臭气体及工业废气净化处理设备， 其 特征在于，在紫外线光解处理装置前设置有废气储存罐，废气储存罐与紫外线 光解处理装置通过管路联通。 7、根据权利要求 5或 6所述的高浓度恶臭气体及工业废气净化处理设备， 其特征在于，所述紫外线光解处理装置包括封闭的光解箱体， 光解箱体内设置 有多组紫外线发射器，光解箱体相对的两侧分别设置有用于废气进入箱体的箱 体进口和用于光解处理后废气流出的箱体出口。
- 8、 根据权利要求 7所述的高浓度恶臭气体及工业废气净化处理设备， 其 特征在于， 所述光解箱体的箱体进口或 /和箱体出口设置有多层纳米二氧化钛 网。
- 9、根据权利要求 5或 6所述的高浓度恶臭气体及工业废气净化处理设备， 其特征在于， 所述臭氧氧化处理装置包括臭氧发生器、氧化处理塔， 臭氧发生 器的臭氧输出口与氧化处理塔联通，氧化处理塔上分别设置有氧化处理塔进口 和氧化处理塔出口。
- 10、根据权利要求 9所述的高浓度恶臭气体及工业废气净化处理设备， 其 特征在于，所述臭氧发生器通过管路与氧化处理塔联通，所述氧化处理塔进口 与氧化处理塔出口之间的距离为氧化处理塔外壁上两点之间的最远距离。
- 11、根据权利要求 7所述的高浓度恶臭气体及工业废气净化处理设备， 其 特征在于，所述的可编程控制装置包括主控制器、在紫外线光解处理装置前管 路上设置的废气流量传感器、在臭氧氧化处理装置之前管路设置的臭氧浓度传 感器、在臭氧氧化处理装置之后管路设置的排放废气浓度传感器， 其中废气流 量传感器、臭氧浓度传感器、排放废气浓度传感器分别与主控制器连接， 主控 制器还分别与紫外线光解处理装置、 臭氧氧化处理装置、 废气输送装置连接。
- 12、 根据权利要求 11所述的高浓度恶臭气体及工业废气净化处理设备， 其特征在于，所述的废气输送装置设置在臭氧氧化处理装置后， 或者设置在紫 外线光解处理装置前。
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