CN102836624A - 一种有毒有害废气的低温等离子体-生物法组合工艺处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及有毒有害废气的低温等离子体-生物法组合工艺处理方法。低温等离子体-生物法是采用低温等离子体与投加高效生物菌剂的生物滴滤法相结合工艺处理有毒有害废气。利用等离子体中的大量活性粒子氧化分解有毒有害废气污染物为小分子物质，生物滴滤法将低温等离子体分解产物和有毒有害废气继续好氧降解成无毒无害无臭的物质。将低温等离子体和生物法处理废气则可以减少生物滴滤装置和低温等离子体装置的体积，能够有效降低生物反应器的投资费用；低温等离子体产生的副产物被生物降解成无害的物质，避免二次污染的发生；这不仅可以减少低温等离子体电耗，而且能控制有害副产物的形成，提高性价比。本发明的低温等离子体-生物法组合工艺可解决等离子降解不彻底、二次污染，生物滴滤装置大、投资费用较高等缺陷，具有很好的实用价值和满足更加严格的要求。

Description

一种有毒有害废气的低温等离子体-生物法组合工艺处理方法

技术领域

本发明涉及一种有毒有害废气的低温等离子体-生物组合工艺处理方法，属于环保技术领域。 

技术背景

恶臭和挥发性有机物属于有毒有害气体，恶臭污染作为世界七大环境公害之一，恶臭投诉越来越多。挥发性有机物(Volatile Organic Compounds，简称VOCs)，对环境安全和人体健康都产生巨大的危害。据不完全统计，我国每年约有2200万吨VOCs进入空气。恶臭气体不仅能带给人嗅觉的不适，还会引起恶心、头痛、厌食、失眠、心情烦躁等功能性疾病，严重时引起中毒，甚至诱发急性病并引起死亡。挥发性有机物对环境安全和人体健康都产生巨大的危害。我国一些城市大气中挥发性毒害有机物(苯、甲苯、乙苯和二甲苯等)，以及臭氧前驱物(非甲烷总烃)的浓度均大大超过发达国家，城市大气的氧化性也逐渐增强。有机废气有毒有害、部分VOCs有致癌性、危害极大，直接危害人类和其他生物等生命健康，扩散到大气中的VOCs，一些在太阳光紫外线的作用下与NO_x发生光化学反应，生成以臭氧为主要成分的光化学氧化剂会对人类及生态环境产生极大的影响，并且对灰霾天气的形成起促进作用。恶臭物质按组成分为含硫化合物(硫化氢、甲硫醇、甲硫醚等)，含氮化合物(氨、胺类、吲哚类)，烃类和含氧的有机物(醛类、脂肪酸类)等有毒有害污染物。近年来我国南京.、九江、北海、厦门和昆明等城市曾发生了对居民生活环境产生严重影响的恶臭污染事件，我国城镇正处于恶臭污染的高发阶段，居民投诉日益增多，臭气扰民事件时有发生。因此恶臭和挥发性有机物污染治理已经成为我国环境保护一个必须解决的问题。 

目前国内外有机废气处理工艺主要有吸收、活性碳吸附、吸附浓缩-催化燃烧、蓄热式催化氧化(RCO)燃烧工艺、蓄热式直接氧化法、光触媒、催化法、生物法等。采用吸附一催化燃烧综合法处理烘漆线VOCs废气。蓄热式催化氧化处理ABS生产装置含苯乙烯废气中试和工程应用。研究了介质阻挡放电(DBD)常压下降解流动态苯乙烯。液体吸收一活性炭吸附净化有机废气。恶臭废气污染防治技术主要有吸收法、吸附法、催化氧化法、光催化法、电晕法、臭氧法、等离子体法和微生物法等。低温等离子体除臭技术有介质阻挡放电、脉冲电晕放电、滑动弧光放电、射频放电和辉光放电等。目前国内外有机废气处理工艺主要有吸收、活性碳吸附、吸附浓缩-催化燃烧、蓄热式催化氧化(RCO)燃烧工艺、蓄热式直接氧化法、光触媒、催化法、生物法等。利用介质阻挡放电反应器处理恶臭气体，脉冲放电等离子体处理硫化氢、恶臭气体混合物，Tsai等利用射频等离子体分解甲硫醇，内部填充纳米钛酸钡基介 电填料的管-线式低温等离子体反应器处理含硫化氢和氨的污水厂恶臭气体，利用低温等离子体技术处理恶臭的工程应用研究。生物法废气净化技术就是为解决既无回收利用价值、又扰民并污染环境的低浓度废气净化处理的难题而开发的，属目前世界上废气净化领域的前沿热点技术。与常规的废气处理技术相比，生物处理技术具有效果好、投资及运行费用低、安全性好、无二次污染、易于管理等优点，尤其在处理低浓度或生物可降解性强的有机废气时，更显示了优越性。到目前为止，已有各类微生物除臭装置和设备在德、日、荷等国已成功应用于冶金、石油、化工、轻工、屠宰、污水处理等行业，投入运行的生物净化装置已逾千套，设备与装置开发，呈商品化态势，并且应用效果良好。国内在这方面起步较晚，直到九十年代才开始对生化法净化低浓度废气进行实验研究。并有生物法处理含氨臭气、硫化氢和甲硫醇混合恶臭气、生活垃圾恶臭、多组分臭味气体、制药厂挥发性混合废气、水产饲料恶臭废气等研究报道。国内生物技术已在再生胶厂、制药厂兼氧池高浓度恶臭、炼油污水厂恶臭和污水厂臭气等有毒有害废气处理实现了工程应用。 

目前等离子体技术治有毒有害有机废气主要存在的问题有：气体流量较大时，转化率不高；能耗高；可能造成二次污染；而生物处理有毒有害废气存在工业装置体积较大，易受污染负荷及组分的变化、非稳态工况和外界环境温度的影响。为了满足更加严格要求和提高系统的适应性以及可靠性，开发组合工艺具有很好的实用价值。某污水厂利用脉冲电晕放电等离子体-光催化复合技术处理污水处理泵站臭气，光催化-生物法有机废气。将等离子体和生物法联合处理有毒有害废气则可以减少生物除臭装置和等离子体装置的体积，等离子体产生的副产物被生物降解成无毒无害的物质，避免二次污染的发生；这不仅可以减少等离子体电耗，而且能控制有害副产物的形成，提高性价比。等离子体-生物法处理有毒有害废气技术是采用等离子体技术与投加高效生物菌剂生物处理相结合工艺处理有毒有害废气，利用等离子体中的大量活性粒子对有毒有害污染物进行直接分解去除，生物法将等离子体分解产物和有毒有害废气继续好氧降解成无毒无害的物质。 

发明内容

本发明的目的是提供有毒有害废气的等离子体-生物法处理技术，该等离子体-生物法是采用等离子体技术与投加高效生物菌剂生物处理相结合工艺处理有毒有害废气，利用等离子体中的大量活性粒子对有毒有害污染物进行直接分解去除，生物法将等离子体分解产物和有毒有害废气继续好氧降解成无毒无害的物质。该技术能高效去除挥发性有机物、含硫含氮以及各种气态有毒有害污染物和臭味，净化效率可达90％以上。将低温等离子体和生物法处理有毒有害废气则可以减少生物滴滤装置和低温等离子体装置的体积，能够有效降低生物反应 器的投资费用；低温等离子体产生的副产物被生物降解成无害的物质，避免二次污染的发生；这不仅可以减少低温等离子体电耗，而且能控制有害副产物的形成，提高性价比。本发明的低温等离子体-生物法组合工艺可解决等离子降解不彻底、二次污染，生物滴滤装置大、投资费用较高等缺陷，具有很好的实用价值和满足更加严格的要求。本发明的有毒有害废气的低温等离子体-生物法处理技术具有净化效率高，降解完全、操作简便、装置运行稳定性好、投资运行费用低和无二次污染等优点；与等离子技术相比，该技术具有除臭效率高、减少电耗和无二次污染；与生物净化技术相比，具有装置小、投资省，适应于大气量、低浓度的有毒有害气体污染物的净化处理。 

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现： 

设计、使用一种有毒有害废气的等离子体-生物处理工艺，采用低温等离子体催化技术与投加高效生物菌剂的生物滴滤法相结合的工艺处理有毒有害废气。恶臭废气首先进入低温等离子体装置，利用等离子体中的大量活性粒子如O和OH等自由基和臭氧氧化有毒有害废气污染物生成变成简单的小分子物质；生物滴滤装置内微生物将低温等离子体分解产物和剩余有毒有害污染物降解成无毒无害无臭的化合物。 

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现： 

设计、制作的低温等离子体-生物滴滤系统集成设备，低温等离子体-生物法处理有毒有害废气的系统集成化设备集成优化组合低温等离子体单元和生物滴滤装置单元，即由低温等离子体-喷淋装置和生物滴滤装置组成。低温等离子体单元由低温等离子体、喷淋除臭部分组成；生物滴滤装置由生物滴滤部分和循环水池组成。系统集成化设备的优点：有毒有害废气分级去除，设备制造、组装、拆卸方便；能够同时去除多种混合有毒有害废气，抗负荷冲击能力强，具有对有毒有害废气净化效率高、降解彻底、操作简便、装置运行稳定性好、运行费用低和无二次污染等优点。 

具体实施方式

以下通过实例对本发明做进一步说明。所使用的填料可以为陶粒、颗粒活性炭、不锈钢环、塑料环等。 

实施例一：低温等离子体-生物法处理有机废气(VOCs) 

为了解决挥发性有机废气(VOCs)污染问题，采用低温等离子体-生物法处理甲苯有机废气，甲苯的净化效率达90％以上，净化后尾气能实现达标排放；与单独生物法相比，生物净化装置体积缩小一倍，投资节省约一倍；与单独低温等离子体法比，低温等离子体装置体 积缩小一倍，电耗节省二分之一，低温等离子体-生物法处理有机废气的前景十分广阔。 

实施例二：低温等离子体-生物法处理污泥处置烘干恶臭废气 

污泥处置烘干恶臭废气产生的含氨、硫化氢、甲硫醇(CH₃SH)、HCl、SO₂、NO_x等复杂无机有机恶臭气体，采用低温等离子体-生物法处理污泥处置烘干恶臭废气，除臭效率和脱硫效率分别可达90％，脱硝效率可达60％。 

实施例三：低温等离子体-生物法处理恶臭废气 

污水处理厂泵站和污泥浓缩脱水过程会产生含氨、硫化氢、甲硫醇的恶臭废气，采用低温等离子体-生物法处理含硫含氮恶臭废气，除臭效率可达90％以上；与单独生物除臭技术相比，生物除臭装置体积缩小一倍，投资节省约一倍；与单独低温等离子体除臭技术相比，低温等离子体装置体积缩小一倍，电耗节省二分之一，低温等离子体-生物法处理恶臭废气的前景十分广阔，可应用于畜牧场、饲养场、屠宰厂、水产饲料、水产加工、化工、化肥、橡胶、炼油、制革、制药、农药、造纸、烟草、污水处理、垃圾场等有毒有害恶臭废气的处理。 

Claims (4)

1.一种有毒有害废气的低温等离子体-生物组合工艺处理方法，其特征在于低温等离子体-生物法是采用低温等离子体催化技术与投加高效生物菌剂的生物滴滤法相结合的工艺处理有毒有害废气。恶臭废气首先进入低温等离子体装置，利用等离子体中的大量活性粒子如O和OH等自由基和臭氧氧化有毒有害废气污染物生成变成简单的小分子物质；生物滴滤装置内微生物将低温等离子体分解产物和剩余有毒有害污染物降解成无毒无害无臭的化合物。低温等离子体-生物法脱臭组合工艺可解决等离子降解不彻底、二次污染，生物脱臭工艺装置大、投资费用较高等缺陷，具有很好的实用价值和满足更加严格的要求。

2.根据权利要求1所述的有毒有害废气的低温等离子体-生物组合工艺处理方法，其特征在于低温等离子体技术单元和生物滴滤技术单元与工艺的组合优化及耦合作用；则可以减少生物滴滤装置和低温等离子体装置的体积，生物法将低温等离子体产生的副产物降解成无害的物质，避免二次污染的发生；这不仅可以减少等离子体电耗，而且能控制有害副产物的形成，提高性能价格比。

3.根据权利要求1所述的有毒有害废气的低温等离子体-生物组合工艺处理方法，其特征在于低温等离子体-生物组合工艺系统集成化设备集成优化组合低温等离子体装置和生物滴滤装置，具有废气分级去除，设备制造、组装、拆卸方便；能够同时去除多种混合废气，抗负荷冲击能力强，具有对废气净化效率高、降解彻底、操作简便、装置运行稳定性好、运行费用低和无二次污染等优点。

4.根据权利要求1所述的有毒有害废气的低温等离子体-生物组合工艺处理方法，其特征在于降低等离子体输入电压或添加硫酸亚铁喷淋除臭氧以降低进入生物滴滤装置的臭氧浓度，进入生物滴滤塔的臭氧浓度应小于25ppm。