CN102553410A - 具挥发性的低极性有机废气的处理设备 - Google Patents

具挥发性的低极性有机废气的处理设备 Download PDF

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张家骥
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Abstract

本发明公开了一种具挥发性的低极性有机废气的处理设备，包括依次连通的预洗条槽、改质反应装置及洗涤塔，预洗条槽用于调节废气湿度及去除废气中的悬浮微粒；改质反应装置耦接且连通于预洗涤槽，用于将废气改质成高极性的水溶性有机物；洗涤塔耦接且连通于改质反应装置，用于将废气中的改质挥发性有机物经由水洗的方式去除。本发明的处理设备结构简单，易于维护，可以直接洗涤具挥发性的低极性有机废气，且洗涤效果好，处理成本低。洗涤时，利用高氧化能力的氢氧自由基，将低极性的挥发性有机化合物改质成水溶性化合物，再利用湿式洗涤塔去除，从而有效地降低了处理成本。

Description

具挥发性的低极性有机废气的处理设备
技术领域
本发明涉及一种低极性挥发性有机物的处理设备，尤其涉及一种结合湿式洗涤塔与紫外光/臭氧结合的具挥发性的低极性有机废气的处理设备。
背景技术
许多化学、化工、半导体电子等产业皆会使用到挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds，VOCs)，但挥发性有机化合物对人体及环境均为有害，所以目前这些相关产业必须花费高昂的成本在挥发性有机化合物的污染防治上，但至今既有的防治技术尚有许多缺点需要予以克服。
一般在选择挥发性有机污染物的控制方法时需考虑排气流量、VOCs中的成分、浓度、温度、去除效率等因素。VOCs处理技术可分为物理、化学、生物等三大类，其操作机制不外乎为吸收、吸附、冷凝及焚烧等方式，一般可用单一技术或结合二种以上的技术组合来完成单一VOCs处理工作。而较常使用的物理法是活性碳吸附或水洗法，而常用的化学法是化学洗涤及焚化法，生物法则包括生物洗涤、生物滴滤、生物滤床等。以下举出各种常见的方法进行说明：
1、物理法：由于活性碳为最普遍的吸附剂，所以常使用在低浓度挥发性有机污染物成分的处理，以有效除去烃、氯烃、氧烃(甲醛除外)等化合物。这个方法是把有机物吸附在多孔固体表面上而去除臭味，而吸附操作温度宜维持在摄氏40度以下，但若废气含有大量水分，活性碳表面会因水汽凝结，而使污染物质吸附效果不佳；此外，灰尘、烟雾、杂质等也会影响吸附效果，故必须先把它们除去。
2、物理法与化学法的结合：沸石转轮及蓄热式燃烧炉为目前常见的两种挥发性有机物的焚化装置。其中一般的沸石转轮系结合吸附、脱附以及浓缩焚化三项操作法所结合成的连续式处理法；而蓄热式燃烧炉主要条藉由两个含有陶瓷材料的燃烧炉相互切换成燃烧和蓄热的功能，以有效处理有机溶剂废气。然而，此两种方法的初设成本均很高，而且因燃烧而耗费的能量使得处理成本高昂，且高沸点物质可能对吸附材料造成阻塞情形。
3、化学洗涤法：其系藉由气一液互相接触，使气相有机物转移至液相，并藉化学药剂与有机物进行中和、氧化或其它反应以去除有机物。但若气体污染物属于低极性(即水溶性不佳)，则其被液体去除的效率则会很低。
4、生物法：其系把气相中有机物以质传作用传输至液相或固相生物膜，由微生物将有机物吸收，并把它氧化分解为二氧化碳、水等最终产物。如上所述，生物法分为生物洗涤、生物滴滤、生物滤床法等三种，它们的主要差别在微生物的相态与液体的状态。然而，一般低分子量且结构简单的有机物的确具有生物可分解性，但若是高分子量或结构复杂的有机物，则不易被生物分解。
目前常用的VOCs处理方法的缺点整理如表1所示。
表1各种挥发性有机物处理技术的缺点统计表
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种具挥发性的低极性有机废气的处理设备，它结构简单，易于维护，可以直接洗涤具挥发性的低极性有机废气，且洗涤效果好，处理成本低。
为解决上述技术问题，本发明的具挥发性的低极性有机废气的处理设备，包括：
一预洗条槽，用于调节废气湿度，并用于去除该废气中的悬浮微粒；
一改质反应装置，耦接且连通于预洗涤槽，用于将该废气藉由紫外光/臭氧改质成高极性的水溶性有机物；
一洗涤塔，耦接且连通于改质反应装置，用于将废气中的改质挥发性有机物经由水洗的方式去除。
较佳的，该具挥发性的低极性有机废气的处理设备还包含一废水处理单元，预洗涤槽的底部设有一连接于该废水处理单元的废水处理管，洗涤塔底部设有一连接于该废水处理单元的废水处理管。
与现有的处理设备相比，本发明的具挥发性的低极性有机废气处理设备，结构简单，易于维护，并可以应用湿式洗涤塔直接洗涤带挥发性的低极性有机废气，因此，能够大幅提升湿式洗涤法对低极性挥发性有机气体的应用范围，并可有效降低VOCs的处理成本。
附图说明
图1是本发明各装置内部及管线、气体流向示意图；
图2是本发明的管线示意图。
图中附图标记说明如下：
100：处理设备    110：预洗涤槽
111：进气口      112：喷洒装置
113：出气管      114：泵
115：废水处理管  120：改质反应装置
121：臭氧产生器    122：管线
123：混合管        124：管线
125：紫外光反应器  126：紫外灯
127：隔板          130：洗涤塔
131：管线          132：滤材
133：喷洒装置      134：排气口
135：废水处理管    140：废水处理单元
具体实施方式
为对本发明的技术内容、特点与功效有更具体的了解，现结合图示的实施方式，详述如下：
请参阅图1和2所示，本发明的具挥发性的低极性有机废气的处理设备110，包括：
一预洗涤槽110，其底部或近其底部位置具有一进气口111，且在其顶部或近顶部位置设有一出气管113，而该预洗条槽110内的顶部设有一喷洒装置112，用以调节废气湿度，并用以去除废气中的悬浮微粒，而其底部还设有一带泵114的废水处理管115；
一改质反应装置120，藉由出气管113连通于预洗涤槽110，其包括一臭氧产生器121、与该臭氧产生器121以一管线122连通的混合管123，以及与该混合管123以一管线124连通的紫外光反应器125，该臭氧产生器121制造臭氧，该混合管123中将由臭氧产生器121所产生的臭氧与废气充分混合，该紫外光反应器125内有一紫外灯126和复数由该紫外光反应器125的两对向内壁交错延伸的隔板127，以形成一迂回状的气体通道，该紫外灯126所选用的较佳波长为254nm，藉由紫外光/臭氧的作用，能将废气改质成高极性的水溶性有机废气，其改质作用，以废气为甲烷为例，反应方程式如下：
Figure BDA0000039850860000041
O(1D)+H2O→2·OH
CH4(g)+·OH→·CH3+H2O
·CH3+·OH→CH3OH
·CH3+H2O→CH3OH+·OH
一洗涤塔130，藉由一管线131连接改质反应装置120，该洗涤塔130内填充有大比面积的滤材132，且该洗涤塔130内的顶部设有一喷洒装置133，以将废气中的改质挥发性有机物经由水洗的方式达到去除目的，而在该洗涤塔130的顶部有一排气口134，底部设有一废水处理管135；
一废水处理单元140，连接于预洗涤槽110的废水处理管115以及洗涤塔130的废水处理管135。
以下通过特定的具体实施例，配合附图，进一步说明本发明的特点与功效：
请参看图1所示，本发明的具挥发性的低极性有机废气的处理设备100，包括一预洗涤槽110、一紫外光/臭氧反应管120及一洗涤塔130。
该预洗涤槽110用于调整待处理的有机废气的湿度，并先行去除废气中的粒状物；有机废气由进气口111沿箭头A所示的方向导入预洗涤槽110，之后再沿箭头B所示的方向往上扩散，洗涤水由预洗涤槽110上方注入，经喷洒装置112均匀洒下，与向上扩散的有机废气接触，藉以调整有机废气的湿度，并先行去除有机废气中水溶性有机物及粒状物，以减少后端紫外光/臭氧反应管120的负荷。经该喷洒装置112落下的洗涤水，由预洗涤槽110底部的泵114导出至废水处理单元140。
经预处理的有机废气由出气管113沿箭头C的方向导入改质反应装置120。臭氧经由臭氧机121产生后，经由管线122沿箭头D的方向导入混合管123，在混合管123内先行将臭氧与有机废气混合均匀。混合后的气体经由管线124导入紫外光反应器125内，并沿着隔板127所形成的通道行进，以使废气能充分与紫外灯126接触。在改质反应装置本体125内将低极性有机化合物改质成高极性化合物的化学反应。经紫外光反应器125中的紫外光改质后的有机废气，再经由管线131导入洗涤塔130，该洗涤塔130内填充有大比面积的滤材132，沿箭头E所示方向向上扩散，洗涤液经由喷洒装置133向下喷洒，与向上扩散的废气充分混合，经过净化后的干净气体则继续向上扩散，沿箭头F所示方向由洗涤塔顶端的排气口134排出。
本发明的低极性挥发性有机废气的处理设备，有机废气经预洗涤槽先行去除水溶性有机物及粒状物，并调整废气湿度后，在混合管中使臭氧与废气充分混合后，进入紫外光反应管，将低极性有机物改质成高极性(水溶性)，导入洗涤塔中去除废气中的有机物。
实施例
以对低极性挥发性有机物一二甲硫醚(dimethyl sulfide，CH3SCH3，DMS)为例进行测试，DMS为一臭味物质，且对水溶解极差，是一低极性分子，在常温常压下仅能微量溶于水中。而微量溶于水中及气体中的DMS可被臭氧及UV/O3所产生的氢氧自由基氧化，其反应非常迅速。
实验条件为进气流量0.08m3/min，DMS浓度78.03ppm，利用具挥发性的低极性有机废气的处理设备模块进行处理。并分别在管线124、管线131以及134排气口中针对经预洗涤槽110处理后的进流气体、经改质反应装置120处理后的气体及经湿式洗涤塔130处理后的气体加以定量分析，实验结果如表2所示。
表2低极性有机废气处理设备对DMS处理效率表
Figure BDA0000039850860000061
如表2所示，经由改质反应装置120处理过的气体中，DMS浓度皆已明显降低，去除率达99％，再经洗涤塔130处理后，气体中的DMS已低于侦测极限，排放的尾气已完全无臭味。

Claims (7)

1.一种具挥发性的低极性有机废气的处理设备，其特征在于，包括：
一预洗条槽，用于调节废气湿度，并用于去除该废气中的悬浮微粒；
一改质反应装置，耦接且连通于预洗涤槽，用于将该废气藉由紫外光/臭氧改质成高极性的水溶性有机物；
一洗涤塔，耦接且连通于改质反应装置，用于将废气中的改质挥发性有机物经由水洗的方式去除。
2.如权利要求1所述的具挥发性的低极性有机废气的处理设备，其特征在于：所述预洗涤槽内的顶部设有一喷洒装置，该改质反应装置具有一臭氧产生器以及一紫外光反应器，该洗涤塔内填充有滤材，且顶部设有一喷洒装置。
3.如权利要求2所述的具挥发性的低极性有机废气的处理设备，其特征在于：所述改质反应装置还包含一混合管，该混合管设置于臭氧产生器和紫外光反应器之间。
4.如权利要求3所述的具挥发性的低极性有机废气的处理设备，其特征在于：所述紫外光反应器内具有一紫外灯和多块由该紫外光反应器的两对向内壁交错延伸的隔板，以形成一迂回状的气体通道。
5.如权利要求4所述的具挥发性的低极性有机废气的处理设备，其特征在于：所述紫外灯的波长为254nm。
6.如权利要求1至5项中任何一项所述的具挥发性的低极性有机废气的处理设备，其特征在于：还包含一废水处理单元，预洗涤槽的底部设有一连接于该废水处理单元的废水处理管，洗涤塔底部设有一连接于该废水处理单元的废水处理管。
7.如权利要求6所述的具挥发性的低极性有机废气的处理设备，其特征在于：所述预洗涤槽有一进气口，且具有一位置高于该进气口的一出气管。
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