CN103394278A - 一种环氧乙烷废气的处理方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种环氧乙烷废气的处理方法及装置，所述方法按以下步骤进行：步骤一、用真空泵将灭菌后的环氧乙烷废气抽入化合器内与浓硫酸进行化合反应生成乙二醇，定期排出用作工业原料；步骤二、剩余的环氧乙烷废气，在气液泵的作用下进入湍球化合塔，与85—95℃的加气水流在湍球化合塔中进一步水合降解；步骤三、由湍球化合塔排出的热水流入曝气池进行曝气氧合等。本发明适合于大型消毒中心的环氧乙烷废气无害化处理，处理效果好，可实现零排放。对环境修复、自然友好具有重要意义。
Description
技术领域
本发明属于环氧乙烷灭菌废气处理技术领域，具体涉及一种环氧乙烷废气的处理方法及装置。
背景技术
环氧乙烷（EO）又名氧化乙烯，在低温下为无色液体，具有芳香醚味，沸点为10.8℃，密度为1.52；环氧乙烷易燃易爆，其最低燃烧浓度为3%。环氧乙烷气体杀菌力强、杀菌谱广，可杀灭各种微生物包括细菌芽孢，属灭菌剂。
环氧乙烷不损害灭菌的物品且穿透力很强，故多数不宜用一般方法灭菌的物品均可用环氧乙烷消毒和灭菌。例如，电子仪器、光学仪器、医疗器械、书籍、文件、皮毛、棉、化纤、塑料制品、木制品、陶瓷及金属制品、内镜、透析器和一次性使用的诊疗用品等。环氧乙烷是目前最主要的低温灭菌方法之一。
目前国内许多工厂生产的EO设备，大多均无可靠的尾气处理系统，少数设计的废气无害化处理系统号称水溶解法，其实是一种形同虚设的，极不负责的向空间排放。
发明内容
本发明的目的是提供一种处理效果好，可实现无害化排放的环氧乙烷废气的处理方法及装置。
实现本发明目的采用的技术方案如下：
本发明提供的环氧乙烷废气的处理方法，按以下步骤进行：
步骤一、用真空泵将灭菌后的环氧乙烷废气抽入化合器内与浓硫酸进行化合反应生成乙二醇，定期排出用作工业原料；
步骤二、剩余的环氧乙烷废气，在气液泵的作用下进入湍球化合塔，与85—95℃的加气水流在湍球化合塔中进一步水合降解；
步骤三、由湍球化合塔排出的热水流入曝气池进行曝气氧合；
步骤四、曝气氧合后的环氧乙烷废水进入生物净化槽进行微生物降解；
步骤五、经微生物降解后的环氧乙烷废水进入沼气池对废水中的微生物进行灭活处理，并对废水中的重金属进行烷基化降解；
步骤六、将沼气池中的固液混合物进行过滤，滤出的废水进入沉降池，沼渣污泥经浓缩干固后用作肥料；
步骤七、沉降池的排出废水进入生物滤池，通过生物膜方法进一步净化沼气池滤液废水中的有害物质和杂物漂浮污泥；
步骤八、废水经生物滤池净化后进入建有生态砾石床的生物监测池，经生物监测达到排放标准后进行零排放。
步骤九、经生物监测池排放的水用于废水利用循环使用。
所述生物净化槽微生物降解后的部分废水及所述沼气池滤出的部分废水回流至曝气氧合池。
所述生物监测池的一侧或两侧建有麻石斜坡构成的生态砾石床，池内设有生物浮岛，它们与各类鱼鸭、田螺、菖蒲、芦苇、黄杨树、循环水共同组成生物监测系统。
本发明提供的环氧乙烷废气的处理装置，由依次连接的化合器、湍球化合塔、曝气池、生物净化槽、沼气池、沉降池、生物滤池、生态砾石床和生物监测池组成。
所述化合器，包括一带活动盖的封闭箱体和复合滤气箱，封闭箱体设有进气管、排气管、进水管、排水管，封闭箱体内通过设有过水孔的隔板分隔成若干单元空间，每个单元空间内设置一个不锈钢承压反应器，反应器包括装有浓硫酸的外壳，外壳内从上至下分别设有滤气罩、集散盒、托盘、分配器和分散网，各反应器分别设有上盖，所述反应器通过进气管和出气管依次连接，最末的反应器通过排气管通入至复合滤气箱；所述复合滤气箱设有设有活动盖和设单向阀的排放管，内设有由网状不锈钢板构成的独立的三层过滤器，最下层过滤器内装有曲卷不锈钢丝网和机油，中层过滤器内装有沸石颗粒；上层过滤器内装有颗粒状活性碳。
所述湍球化合塔，包括塔体，所述塔体内设有由网状隔板隔成的若干填料层，所述填料层内设有硅胶空心麻面球填料，所述塔体的底部设有热水进口、进气口和环氧乙烷废气进口，所述塔体的上部设有水气排放口；所述填料层为三层，每一填料层内置有占空间75%比例的填料；所述塔体的侧壁上设有观察窗。
所述生物净化槽采用P-L活化诱变菌群好氧反应槽，包括一端设进水口的箱体，箱体内设有回转装置，所述回转装置上设有横向翅板和若干均匀交错分布的P-L活化诱变菌群繁衍巢，箱体的另一端设有收集缸，收集缸与箱体之间设溢流口，溢流口上设导流板，收集缸上还设有溢流阀和排污阀。
所述P-L 活化诱变菌群繁衍巢，包括环状非金属多孔材料制成的菌族载体、用于容纳微生物培养基的网罩、托盘，所述菌族载体固定在托盘上，所述网罩设在菌族载体内且固定在托盘上，所述菌族载体与托盘之间通过沥青胶粘接和螺钉固定，所述网罩通过螺栓固定在托盘上，所述托盘的底部设有卡口。
所述曝气池、沼气池、沉降池、生物滤池、生态砾石床和生物监测池均采用现有技术。
本发明适合于大型消毒中心的环氧乙烷废气无害化处理，处理效果好，可实现零排放。对环境修复、自然友好具有重要意义。
附图说明
图1是本发明装置的结构示意图。
图2是本发明装置中化合器的结构示意图。
图3是本发明装置中湍球化合塔的结构示意图。
图4是本发明装置中生物净化槽的结构示意图。
图5是图4中A-A向视图。
图6是本发明装置中P-L 活化诱变菌群繁衍巢的结构示意图。
具体实施方式
见图1，本发明提供的环氧乙烷废气的处理装置，由依次连接的化合器1、湍球化合塔2、曝气池3、生物净化槽4、沼气池5、沉降池6、生物滤池7、生态砾石床8和生物监测池9组成。
化合器如图2所示，包括一带活动盖103的封闭箱体120和复合滤气箱110，箱体120设有进气管102、排气管112、进水管101、排水管113，封闭箱体120内通过设有过水孔的隔板106分隔成两个单元空间，每个单元空间内分别设置一个不锈钢承压反应器122、111，反应器122、111分别包括装有浓硫酸的外壳119、115，外壳119、115内分别从上至下分别设有滤气罩105、集散盒117、托盘121、分配器116和分散网118，各反应器122、111分别设有上盖104，所述反应器122、111通过进气管102、出气管107依次连接，最末的反应器111通过排气管112通入至复合滤气箱110，复合滤气箱110设有活动盖（未示出）和设单向阀109的排放管108，内设有由网状不锈钢板114构成的独立的三层过滤器，最下层过滤器内装有曲卷不锈钢丝网123和2/3容器的20号机油，中层过滤器内装有体积为2-3立方厘米的沸石颗粒124；上层过滤器内装有颗粒状活性碳125。
化合器的工作原理：含有环氧乙烷的废气从进气管102、107进入化合器中的各反应器122、111，通过滤气罩105、集散盒117与反应器122、111内的浓硫酸进行第一次反应，反应后生成乙二醇在反应饱合后将取出收集，作为化工原料进一步利用；反应产生的余气，因含有环氧乙烷气体而需要进一步化合解析；余气继续到达分配器116经由分散网118向化合器内浓硫酸介质溶剂均匀分散进行二次反应，反应生成粘质系数较高的乙二醇磺化物，呈棕褐色；二次反应后的余气通过排气管112进入复合滤气箱110，经各过滤器吸附过滤后成为无害气体，然后通过排放管108向自然空间排放；化合器工作的同时，通过进水管101和排水管113向化合器的封闭箱体120注入可散热的循环冷水，用以降低各反应器122、111在进行化学反应时所产生的热量。
湍球化合塔如图3所示，包括塔体，所述塔体由紧固螺栓204连接的三个圆筒体203组成，最上方圆筒体203的上面设有上盖201，各圆筒体203之间、圆筒体203与上盖之间设有金属网隔板（未示出），由金属网隔板隔成三个填料层，每个填料层内置有占空间75%比例的硅胶空心麻面球填料205，最下圆筒体203的底部设有热水进口206、进气口207和环氧乙烷废气进口208，上盖201上设有水气排放口202，整个塔体由支撑架209支撑，塔体的侧壁上距地面1.5米设有观察窗210。
见图4、图5，生物净化槽4采用P-L活化诱变菌群好氧反应槽，包括一端设进水口401的箱体402，箱体402内设有由主动轮403、从动轮407和绕在主动轮403和从动轮407上的链排406组成的回转装置，所述链排406上设有横向翅板405和若干均匀交错分布的P-L活化诱变菌群繁衍巢404，箱体402的另一端设有收集缸409，收集缸409与箱体402之间设溢流口412，溢流口412上设导流板408，收集缸409上还设有溢流阀410和排污阀411。
经曝气池3曝气加氧的环氧乙烷废水从进水口401流入生物净化槽4的箱体402内，回转装置逆时针转动，翅板405将箱体402内的水体搅动，使P-L活化诱变菌群繁衍巢404更好地与环氧乙烷废水接触，接活在P-L活化诱变菌群繁衍巢404中的P-L活化诱变菌群在参与对环氧乙烷废水处理时产生的漂浮活性污泥在导流板408的作用下，从溢流口412自动流入收集缸409内，沉淀在收集缸409内的活性污泥由排污阀411定期排放，溢流阀410将大量含有P-L活化诱变菌群的废水导入下道工序，继续下道工序的降解。
所述P-L 活化诱变菌群繁衍巢如图6所示，包括环状非金属多孔材料制成的菌族载体4041、用于容纳微生物培养基的网罩4042、托盘4046，所述菌族载体4041可采用加气混凝土型块，所述菌族载体4041与托盘4046之间通过沥青胶4049粘接和螺钉4047固定，所述网罩4042设在菌族载体内且通过螺栓4044和垫圈4045固定在托盘4046上，所述托盘4046的底部设有卡口4048。
P-L 活化诱变菌群繁衍巢在应用时，可利用其卡口4048方便安装于生物净化槽4内链排406的卡座4061上，菌族载体4041的作用是利用其内部的空隙为大量在环氧乙烷废水中繁衍的P-L诱变菌群提供栖息场所，网罩4042中可在实验室装入接活有P-L菌种的培养基4043，在废水处理过程中网罩4042有利于P-L诱变菌群在水中扩散，同时保护培养基4043不散落在水中。
所述曝气池3、沼气池5、沉降池6、生物滤池7、生态砾石床8和生物监测池9均采用现有技术；生物监测池9的一侧或两侧建有麻石斜坡构成生态砾石床8，池内有生物浮岛和各类鱼鸭、田螺、菖蒲、芦苇、黄杨树、循环水，它们共同组成生物监测系统。
本发明装置对环氧乙烷废气进行处理的工艺过程如下：
一、由大型罗茨真空泵抽将灭菌后的环氧乙烷废气抽入化合器1内与浓硫酸进行化合反应生成乙二醇，超过95%的环氧乙烷废气在化和器1中被反应生成乙二醇，定期排出，用作工业原料。
二、剩余的3%～5%没有被化合的环氧乙烷废气，在气液泵的作用下进入湍球化合塔2，与85—95℃的加气水流在湍球化合塔中进一步水合降解。
三、由湍球化合塔2排出的热水流入曝气池3进行曝气氧合；曝气的作用是向液相供溶解氧，促进生化反应，混合作用，促进P-L活化诱变菌群与水中污染物接触。
四、曝气氧合后的环氧乙烷废水进入生物净化槽4进行微生物降解，经过微生物降解后，废水中环氧乙烷含量大大降低。本工艺步骤是环氧乙烷灭菌无害化处理、环境微生物修复的关键，而生物净化槽4上的P-L活化诱变菌群繁衍巢”担负着实现该关键的重要使命。生物净化槽4工作时，经充气加氧的环氧乙烷排出的废水，在富营养培养基上茁壮成长的菌群，迅速向菌群繁衍巢的非金属多孔载体繁衍发展。这些诱变繁衍的健康菌群，在幸福舒适的环境中，欢天喜地吞噬，光合，酶解，异化，同化，氧化着有害物质。它们互相团结共生，互相异化繁衍，共同帮助人类努力改变，由于无知和贪婪而污染的自己生存环境。它们竟微小躯体的毕生精力，勤奋地做着自然环境的净化修复工作。生物净化槽4的部分含P-L活化诱变菌群的废水返回至曝气池3加以利用。
五、经微生物降解后的环氧乙烷废水进入沼气池5对废水中的微生物进行灭活处理，并对废水中的重金属进行烷基化降解；沼气池5可以利用当地的生活垃圾作为原料，产生的沼气经小型燃烧器承担部分灭菌循环加热的任务，不足部分由电力承担，沼气池滤出的沼渣污泥，压缩干固后将是上好的农田肥料。
六、将沼气池5中的固液混合物进行过滤，滤出的废水进入沉降池6，滤出的沼渣污泥经浓缩干固后用作肥料；沉降池工作效能的好坏直接影响整个系统的运行和处理效果，其作用是分离曝气池出水中的P-L活化诱变菌群，并将含P-L活化诱变菌群的部分废水返回至曝气池3加以利用。
七、沉降池6的排出废水进入生物滤池7，通过生物膜方法进一步净化沼气池5滤液废水中的有害物质和杂物漂浮污泥；生物滤池7中的滤料是挂膜介质，对生物滤池的工作效能影响极大。可选用塑料球做滤料，完全可以满足对滤料的全部要求，此表面可达100～200㎡/m3，孔隙率高达80～95%，且空气流通好。
八、废水经生物滤池7净化后进入生态砾石床8，生态砾石床8是建造在生物监测池9一侧或两侧的麻石斜坡，与生物监测池9内的生物浮岛和各类鱼鸭、田螺、菖蒲、芦苇、黄杨树、循环水共同组成的生物监测系统,它是零排放大型消毒中心的重要组成部分，对环境修复、自然友好有重要意义。
九、经生物监测池9排放的水可送至有关场合以做废水利用10和循环使用。
Claims (9)
1.一种环氧乙烷废气的处理方法，其特征是按以下步骤进行：
步骤一、用真空泵将灭菌后的环氧乙烷废气抽入化合器内与浓硫酸进行化合反应生成乙二醇，定期排出用作工业原料；
步骤二、剩余的环氧乙烷废气，在气液泵的作用下进入湍球化合塔，与85—95℃的加气水流在湍球化合塔中进一步水合降解；
步骤三、由湍球化合塔排出的热水流入曝气池进行曝气氧合；
步骤四、曝气氧合后的环氧乙烷废水进入生物净化槽进行微生物降解；
步骤五、经微生物降解后的环氧乙烷废水进入沼气池对废水中的微生物进行灭活处理，并对废水中的重金属进行烷基化降解；
步骤六、将沼气池中的固液混合物进行过滤，滤出的废水进入沉降池，沼渣污泥经浓缩干固后用作肥料；
步骤七、沉降池的排出废水进入生物滤池，通过生物膜方法进一步净化沼气池滤液废水中的有害物质和杂物漂浮污泥；
步骤八、废水经生物滤池净化后进入建有生态砾石床的生物监测池，经生物监测达到排放标准后进行零排放。
2.步骤九、经生物监测池排放的水用于废水利用循环使用。
3.根据权利要求1所述的环氧乙烷废气的处理方法，其特征是所述生物净化槽微生物降解后的部分废水及所述沼气池滤出的部分废水回流至曝气氧合池。
4.根据权利要求1或2所述的环氧乙烷废气的处理方法，其特征是所述生物监测池的一侧或两侧建有麻石斜坡构成的生态砾石床，池内设有生物浮岛，它们与各类鱼鸭、田螺、菖蒲、芦苇、黄杨树、循环水共同组成生物监测系统。
5.一种环氧乙烷废气的处理装置，其特征是由依次连接的化合器、湍球化合塔、曝气池、生物净化槽、沼气池、沉降池、生物滤池、生态砾石床和生物监测池组成。
6.根据权利要求4所述的环氧乙烷废气的处理装置，其特征是所述化合器，包括一带活动盖的封闭箱体和复合滤气箱，封闭箱体设有进气管、排气管、进水管、排水管，封闭箱体内通过设有过水孔的隔板分隔成若干单元空间，每个单元空间内设置一个不锈钢承压反应器，反应器包括装有浓硫酸的外壳，外壳内从上至下分别设有滤气罩、集散盒、托盘、分配器和分散网，各反应器分别设有上盖，所述反应器通过进气管和出气管依次连接，最末的反应器通过排气管通入至复合滤气箱；所述复合滤气箱设有设有活动盖和设单向阀的排放管，内设有由网状不锈钢板构成的独立的三层过滤器，最下层过滤器内装有曲卷不锈钢丝网和机油，中层过滤器内装有沸石颗粒；上层过滤器内装有颗粒状活性碳。
7.根据权利要求4所述的环氧乙烷废气的处理装置，其特征是所述湍球化合塔，包括塔体，所述塔体内设有由网状隔板隔成的若干填料层，所述填料层内设有硅胶空心麻面球填料，所述塔体的底部设有热水进口、进气口和环氧乙烷废气进口，所述塔体的上部设有水气排放口；所述填料层为三层，每一填料层内置有占空间75%比例的填料；所述塔体的侧壁上设有观察窗。
8.根据权利要求4所述的环氧乙烷废气的处理装置，其特征是所述生物净化槽采用P-L活化诱变菌群好氧反应槽，包括一端设进水口的箱体，箱体内设有回转装置，所述回转装置上设有横向翅板和若干均匀交错分布的P-L活化诱变菌群繁衍巢，箱体的另一端设有收集缸，收集缸与箱体之间设溢流口，溢流口上设导流板，收集缸上还设有溢流阀和排污阀。
9.根据权利要求7所述的环氧乙烷废气的处理装置，其特征是所述P-L 活化诱变菌群繁衍巢，包括环状非金属多孔材料制成的菌族载体、用于容纳微生物培养基的网罩、托盘，所述菌族载体固定在托盘上，所述网罩设在菌族载体内且固定在托盘上，所述菌族载体与托盘之间通过沥青胶粘接和螺钉固定，所述网罩通过螺栓固定在托盘上，所述托盘的底部设有卡口。
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