CN103599695B - 一种有机废气的集成处理装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种有机废气的集成处理装置及方法，所述装置包括洗涤气浮回收单元和生物反应器，所述洗涤气浮回收单元包括由底部的液体连通管连接的洗涤塔、气浮塔，以及设于洗涤塔和气浮塔之间经由循环泵共同形成闭合回路的冷却器，洗涤塔与气浮塔顶部均设有排气口，所述排气口经由管道汇合后连接至生物反应器。本发明所述装置结构简单，处理力强，能够回收、利用部分有机物，可实现对有机废气全面、有效地处理。
Description
技术领域
本发明涉及一种废气处理装置及方法，具体涉及一种有机废气的集成处理装置及方法。
背景技术
在生产过程中采用替代产品和实施清洁生产是减少有机废气产生和排放的首选措施。然而在多数情况下，对所产生的有机废气进行收集处理(包括回收)还是必不可少的控制措施。常见的有机废气处理技术包括热力燃烧、催化燃烧、吸收、生物处理(包括生物过滤、生物滴滤、生物洗涤等工艺)、等离子体氧化(简称等离子体)、吸附、冷凝、膜分离、光氧化、光催化氧化等。其中,吸收、吸附、冷凝和膜分离技术在一定条件下可用于气体中VOC的回收,而其他技术则是通过氧化破坏VOC分子实现净化。吸收、催化燃烧、生物处理、热力燃烧、等离子体等工艺在国内外有机废气处理领域应用较为广泛。由于微生物适应性好，而且微生物可利用有机废气中的碳氢化合物作为养料，不断繁衍，不需要类似吸收剂、催化剂那样的专门材料，因此，与吸收、催化燃烧和热力焚烧等传统的有机废气治理技术相比，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，已在有机废气治理中得到日益广泛的研究应用。大量工业VOC气体处理工程案例的调研结果表明，生物处理技术多用于处理VOC低于2000mg/m3的中低浓度气体，流量应用范围较广,从1000～50000m3/h均有较多工程案例，在有机废气治理领域的国内、国外市场占有率分别为15%、29%左右。在实际工程中,采用单一的生物处理工艺往往难以满足排放要求，常常需要在生物处理工艺前增加预处理单元或进行不同工艺的组合。
CN200920051842.4、CN200910037485.0提供了一种处理有机废气的光催化和微生物联用方法（设备）。CN200910020228.6公开了一种生物滤池处理氨基酸发酵废气新工艺，发酵液废气经除尘、气液分离、喷淋降温后进入生物滤池。CN200910039036.X将混合有机废气进行降温除油及固载光催化预处理，再通入生物净化装置处理。CN200710306011.2提供了一种主要包括冷凝装置和生物除臭装置的有机废气一体化生物处理装置及方法，冷凝装置的主要作用是将高温有机废气通过风机收集后输送到冷凝器中进行冷凝降温，使降温后的气体温度满足生物除臭装置的工作条件，同时使水蒸汽凝结，冷凝水通过汽水分离设备从气体中分离并排出。CN01816820.5公开了一种包括至少一个用于清除废气中颗粒状成分和含悬浮体成分的过滤级和至少一个借助微生物来清除废气中有机化合物和悬浮体以及其他强烈气味物质的、带有一传质区的、设计为生物过滤器的过滤级,在该传质区中通过喷射洗涤水完成该废气从气相到液相的转移；CN201010548499.1公开了一种低温等离子体与生物相结合处理难降解有机废气的方法及其装置；CN201020269063.4公开了一种多功能一体化混合废气净化装置，按废气流动方向依次设有活性炭吸收区、酸碱洗涤区和微生物净化区三个单元；CN200920299126.8公开了污泥消化产生的有机废气处理装置，采用兼具湿式处理和干式处理的工艺手段，其装置由陶瓷载体好氧性微生物净化器、合成树脂载体好氧性微生物净化器、无机氧化物净化器、尘雾分离器、生物膜过滤器等组成,并采用循环水处理；CN201110320024.1公开了一种采用纳米Na2Ti6O13/TiO2紫外光催化氧化协同生物过滤去除VOC的方法，包括有机废气经喷淋塔后进入光催化器进行催化，然后气体再从生物滤塔下面进入塔内进行过滤；CN200910131665.5提供一种恶臭气体的除臭灭菌装置及方法,该套处理装置主要包括负压收集装置、生物除臭装置和灭菌装置；CN201120073638.X涉及一种废气净化装置,其包括废气导入部件、洗涤器、生物过滤器和净化气体排出部件，废气导入部件依次与洗涤器、生物过滤器和净化气体排出部件气路连通；CN201210170087.8涉及等离子体和生物法一体化的废气净化装置，包括净化塔、循环水泵及调节池，净化塔内废气依次经过等离子体发生器、生物处理器和喷淋器；CN200710031286.X涉及恶臭废气的吸收-生物处理方法，恶臭废气进入喷淋吸收塔,发生吸收、增湿和降温作用，然后进入生物滴滤装置，在上升过程中与附着在填料表面的生物膜接触并被生物降解为无臭的化合物,净化后的气体排出；CN200910011762.0公开了一种多组分恶臭废气生物净化方法，采用两级生物净化处理；CN201120121845.8包括塔体和设在塔体顶部的烟囱，塔体自上而下依次包括顶室、喷淋室、生物处理室和液体池，顶室内充填有活性炭，顶室下方的喷淋室内装有喷淋管，处于喷淋室下方的生物处理室内充填有生物膜载体，处于塔体底部的是液体池,其侧壁上设有废气入口；液体池通过管道与喷淋管相连通,管道上设有循环泵,液体内盛有液体吸收剂。该装置融化学吸收、生物降解及物理吸收等方式于一体,使治理的有效性大大提升；CN201120407637.4公开了一种多功能塔处理装置,包括气体进入管、风机、依次连接的分别作用的净化池模块、洗涤除尘模块、生物洗涤模块、倒泥板管路、生物滴滤模块、生物过滤模块、除雾模块、出风管和烟囱以及回风管路，净化池模块、洗涤除尘模块和生物洗涤模块组成一列,倒泥板管路、生物滴滤模块、生物过滤模块和除雾模块组成一列，回风管路的一端与出风管连通，回风管路的另一端与气体进入管连通。
现有包含生物处理工艺的有机废气集成处理方法与装置，或在生物处理工艺前增加破坏性的预处理工艺，或与其它破坏性处理工艺进行组合，它们均不能有效回收部分有机物，且不能自动调控进入生物处理装置的有机废气浓度，难以保证进入生物处理装置的有机废气浓度小于生物处理装置能够承受的VOC浓度最大值。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于提供一种有机废气集成处理装置，该集成处理装置主要包括洗涤气浮回收单元和生物反应器，所述装置能够全面处理有机废气，有效回收、利用部分有机物，具有结构简单、投资小、故障少、运行费用低、安全风险小、处理效果好等优点。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种有机废气的集成处理装置，包括洗涤气浮回收单元和生物反应器，其特征在于：所述洗涤气浮回收单元包括由底部的液体连通管连接的洗涤塔、气浮塔，以及设于洗涤塔和气浮塔之间经由循环泵共同形成闭合回路的冷却器，洗涤塔与气浮塔顶部均设有排气口，所述排气口经由管道汇合后连接至生物反应器。
上述结构中，所述洗涤气浮回收单元主要实现对设备废气中有机物的吸收、分离、回收，完成初处理；所述生物反应器则是将待深度处理有机废气进行深度净化直至能直接排入大气；所述冷却器用以控制贮液池内的溶液温度，减少贮液池中悬浮物挥发产生的有机废气，优化后续的废气处理过程。
本发明所述有机废气的集成处理装置，所述洗涤塔底部设有设备废气入口，顶部设有排气口，塔内自底部向上依次设有贮液池、填料和液体分布器。其中，液体分布器用于将循环液均匀分布至填料内，以更好更充分的完成对有机废气的降温、除尘、吸收等处理，循环液从上至下依次经过液体分布器、填料后落入洗涤塔底部的贮液池内。
本发明所述有机废气的集成处理装置，所述气浮塔底部设有设备废气入口，顶部设有排气口，塔内底部设有气浮曝气器，侧壁设有板式液位计。其中，所述气浮塔的上段容积内的介质为气体，下段容积内的介质为液体和悬浮物，中下部设有用来观察气浮塔内液位和液体表层悬浮物厚度的板式液位计，底部设有气浮曝气器。该气浮曝气器为具有孔隙的扩散板，或微孔管，或膜片式微孔曝气器，其具体结构为现有技术，本发明对此不作特别限定。
本发明所述有机废气的集成处理装置，所述气浮塔排气口和洗涤塔排气口分别连接管道并汇合至初处理后设备废气管，所述初处理后设备废气管与空气管道连接，还可连接有厂房废气管道，上述管道内气体汇合至待深度处理有机废气管，并经风机串联至所述生物反应器的进气口。
并且，优选所述生物反应器进气口与风机之间设有VOC检测仪，所述VOC检测仪与空气管道和厂房废气管道上的气量自控调节阀门连接，以自动调节进入生物反应器进气口的空气流量、厂房废气流量，以便保证进入生物反应器的待深度处理有机废气的VOC浓度低于2000mg/m3。
本发明所述有机废气的集成处理装置，小部分设备废气经由风机增压后，进入到沉浸于气浮塔底部循环液内的气浮曝气器，即具有孔隙的扩散板，或微孔管，或膜片式微孔曝气器，产生大量的微细气泡，这些气泡黏附于循环液中的颗粒（杂质颗粒，或化学反应形成的固体颗粒，或物质结晶形成的固体颗粒）上，形成密度小于循环液的悬浮体，在浮力作用下上浮至气浮塔内液体的表层，实现固液或液液分离。从装设在气浮塔中下部的板式液位计观看液体表层的悬浮物厚度，当气浮塔内悬浮物的厚度达到一定值时，可酌情开启塔体上的悬浮物排放阀门，经悬浮物排放管道排出并收集在合适的容器内，再有效利用其中的有机物。
本发明所述的有机废气集成处理装置，所述生物反应器为生物过滤器、生物洗涤器和/或生物滴滤器。生物过滤器是一种在其中填入具有吸收性滤料的过滤净化装置，当具有一定湿度的废气进入过滤器时，通过生物填料层，填料层中的微生物将有机物捕获并消化降解。生物过滤器适用于大风量、低浓度、不含溶胶颗粒的有机废气处理。生物洗涤器主要由洗涤塔和再生池组成，在洗涤塔中，循环液（即吸收循环液）通过喷淋或鼓泡的形式将废气中的污染物和氧气转入液相，实现质量传递。吸收了废气成分的洗涤液流入再生池，通入空气充氧后再生，在再生池中污染物被消化分解。生物洗涤器适用于风量小、浓度较高、易溶解、生物代谢速率较慢、含有溶胶颗粒的有机废气净化。生物滴滤器中使用的是各种不具有吸收能力的填料，在填料的表面形成一层生物膜，废气由滴滤器底部进入，回流液从上部喷淋并沿填料上的生物膜滴流而下，溶解于水中的有机物被生物膜中的微生物吸收分解。生物滴滤器适用于负荷较高、降解后产生酸性物质、不含溶胶颗粒的有机废气处理。
此外，本发明所述的有机废气集成处理装置，所述生物反应器上设有净化气体的排气口，废气经生物反应器处理后经VOC检测仪检测合格后可由排气口直接排入大气。
本发明所述有机废气的集成处理装置，所述初处理后设备废气管上还可连接有厂房废气管道，在对设备废气进行处理的同时，对厂房废气进行处理，且由于厂房废气中VOC浓度较低，可用于生物反应器进口气体VOC浓度的调节。
本发明的第二目的在于提供一种使用上述装置进行有机废气集成处理的方法，所述方法具体为：
（1）来自相关设备的有机废气进入设备废气管后分流，一部分进入洗涤塔底部，经洗涤塔中循环液进行降温、除尘、吸收处理后从顶部排出；另一部分从气浮塔底部进入，用作气浮曝气器的气源，并在从下至上的流动过程中经循环液进行降温、除尘、吸收处理，然后从塔顶排出；
（2）循环液经洗涤塔顶部的液体分布器导入填料对废气进行降温、除尘及吸收处理，然后排入吸收塔底部的贮液池，再经液体连通管道进入气浮塔底部，并依此经由循环泵、冷却器后进入洗涤塔顶部的液体分布器进行循环使用；气浮塔中经曝气气浮形成的悬浮物可及时分离排出；
（3）分别从洗涤塔和气浮塔排出的气体经管道汇合成初处理后设备废气，然后引入空气，并可选进一步汇入厂房废气形成待深度处理有机废气，所述待深度处理有机废气经风机抽入生物反应器进行深度净化，其中，风机与生物反应器之间设有VOC检测仪，所述VOC检测仪与空气管道和厂房废气管道上的气量自控调节阀门连接，以自动调节进入生物反应器进气口的空气流量、厂房废气流量，以便控制生物反应器进气口的VOC浓度；经生物反应器处理后的气体经检测合格后即可排入大气。
其中，优选控制进入生物反应器中待深度处理有机废气VOC浓度低于2000mg/m3。
具体而言，来自相关设备的有机废气进入设备废气管后分流，大部分气体进入洗涤气浮回收单元的洗涤塔下部，经降温、除尘、吸收后从洗涤塔顶部排出；小部分气体经由风机进入洗涤气浮回收单元的气浮塔下部，用作气浮曝气器的气源，并在从下至上的流动过程中经循环液进行降温、除尘、吸收处理，然后从气浮塔顶部排出；在洗涤塔与气浮塔底部设有液体连通管。
洗涤塔出口气体与气浮塔出口气体汇合成初处理后设备废气，再与分别经由气量自控调节阀的空气、厂房废气汇合成待深度处理有机废气，然后依次经由风机、VOC检测仪后进入生物反应器进行深度净化。气量自控调节阀与VOC检测仪集成控制，自动调节进入生物反应器进气口的空气流量、厂房废气流量，以便保证进入生物反应器的待深度处理有机废气VOC浓度低于2000mg/m3。
本发明所述的方法中，所述洗涤塔底部的贮液池内循环液经由液体连通管进入气浮塔底部，并依次经由循环泵、冷却器后进入洗涤塔上段的液体分布器和填料，再落到洗涤塔下段的贮液池内，构成一个溶液循环系统。
循环液和设备废气在填料塔内逆向流动过程中进行降温、除尘、吸收、反应，气体中部分组分从气相转移到液相。该循环液为水，或氢氧化钠溶液，或其它溶液，需在运行一段时间后酌情更换，排入废水治理装置进行无害化处理。如果有机废气中有较多酚类化合物，循环液中可以加入适量的氢氧化钠，在洗涤过程中，酚类化合物与循环液中的氢氧化钠反应生成酚钠盐溶于水中，循环液饱和后排出，用盐酸或者硫酸中和处理酚类化合物。
本发明所述的有机废气集成处理装置及方法，可应用于多种有机废气的处理，如脂肪族类化合物、芳香烃类化合物、酚类化合物等，同时，对有机废气浓度的适用范围较广，可应用于低、中、高浓度有机废气的处理。所述有机废气集成处理装置及方法在下列情况下优势特别明显：不溶于水且比重小于水的高浓度有机废气的处理，如环己烷及其衍生物、甲苯及其衍生物等。
本发明所述有机废气集成处理装置及方法能够全面处理有机废气，有效回收、利用部分有机物，具有结构简单、投资小、故障少、运行费用低、安全风险小、处理效果好等优点。
附图说明
图1为有机废气集成处理装置的结构示意图；
其中，1为洗涤塔；2为贮液池；3为填料；4为液体分布器；5为气浮塔；6为气浮曝气器；7为板式液位计；8为悬浮物排放管道；9为循环泵；10为冷却器；11为风机；12为待深度处理废气管道；13为风机；14为空气管道；15为厂房废气管道；16为VOC检测仪；17为生物反应器；18为VOC检测仪。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
如图1所示的有机废气的集成处理装置，包括洗涤气浮回收单元和生物反应器，所述洗涤气浮回收单元包括由底部的液体连通管连接的洗涤塔1、气浮塔5，以及设于洗涤塔1和气浮塔5之间经由循环泵9共同形成闭合回路的冷却器10，洗涤塔1与气浮塔5顶部均设有排气口，所述排气口经由管道汇合后连接至生物反应器17。
本实施例所述装置，洗涤塔1底部设有设备废气入口，顶部设有排气口，塔内自底部向上依次设有贮液池2、填料3和液体分布器4。
所述气浮塔5底部设有设备废气入口，顶部设有排气口，塔内底部设有气浮曝气器6，侧壁设有板式液位计7。气浮塔5塔体上设有悬浮物排放管道8和阀门。气浮塔排气口和洗涤塔排气口分别连接管道并汇合至初处理后设备废气管，该初处理后设备废气管与空气管道14连接，还可连接有厂房废气管道15，上述管道内气体汇合至待深度处理有机废气管12，并经风机13连接至所述生物反应器17的进气口。
生物反应器17的进气口与风机13之间设有VOC检测仪16，该VOC检测仪16与空气管道14和厂房废气管道15上的气量自控调节阀门连接，以自动调节进入待深度处理有机废气管的空气和厂房废气流量，以便控制生物反应器进气口的VOC浓度。生物反应器17还连有用于检测深度处理后气体的VOC检测仪18。
实施例2
本实施例建设了一套8000m3/h风量的3,5－二甲基苯酚生产过程所产生有机废气的集成处理装置（具体结构参见图1及实施例1），将3,5－二甲基苯酚生产装置的真空机组出口管，以及3,5－二甲基苯酚贮罐、裂解料中和罐、异佛尔酮配料罐等设备的放空管全部接至设备废气管。该设备废气管内的大部分气体进入洗涤气浮回收单元的洗涤塔1下部，从洗涤塔1顶部排出；小部分气体经由风机11进入洗涤气浮回收单元的气浮塔5下部，然后从气浮塔5顶部排出，气浮塔内悬浮物经悬浮物排放管道8和阀门排入装料桶内。气浮塔排气口和洗涤塔排气口分别连接管道并汇合至初处理后设备废气管，该初处理后设备废气管与带有气量自控调节阀的空气管道14连接，还与带有气量自控调节阀的厂房废气管道15连接，上述管道内气体汇合至待深度处理有机废气管12，然后依次经由风机、VOC检测仪16后进入生物过滤器17进行深度净化。
设备废气管内的VOC浓度在12000mg/m3左右，厂房废气管道内的VOC浓度在20～120mg/m3，经本发明所述的有机废气集成处理装置及方法处理后，生物过滤器所排气体的VOC浓度在100mg/m3以内。从气浮塔内适时回收、装桶的悬浮物，可作为燃料出售，悬浮物的销售收入大于有机废气集成处理装置的运行费用。
虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明原理、方法的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (9)
1.一种有机废气的集成处理装置，包括洗涤气浮回收单元和生物反应器，其特征在于：所述洗涤气浮回收单元包括由底部的液体连通管连接的洗涤塔、气浮塔，以及设于洗涤塔和气浮塔之间经由循环泵共同形成闭合回路的冷却器，洗涤塔与气浮塔顶部均设有排气口，所述排气口经由管道汇合后连接至生物反应器。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述洗涤塔塔内自底部向上依次设有贮液池、填料和液体分布器，在贮液池与填料之间设有设备废气入口，顶部设有排气口。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于：所述气浮塔底部设有设备废气入口，顶部设有排气口，塔内底部设有气浮曝气器，侧壁设有板式液位计。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述气浮曝气器为具有孔隙的扩散板，或微孔管，或膜片式曝气器。
5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述气浮塔排气口和洗涤塔排气口分别连接管道并汇合至初处理后设备废气管，所述初处理后设备废气管与空气管道连接，还可连接有厂房废气管道，上述管道内气体汇合至待深度处理有机废气管，并经风机连接至所述生物反应器的进气口。
6.根据权利要5所述的装置，其特征在于：所述生物反应器进气口与风机之间设有VOC检测仪，所述VOC检测仪与空气管道和厂房废气管道上的气量自控调节阀门连接，以控制进入待深度处理有机废气管的空气和厂房废气流量。
7.根据权利要求1、2、4、5、6中任一项所述的装置，其特征在于：所述气浮塔塔体上设有悬浮物排放管道和阀门。
8.根据权利要求1、2、4、5、6中任一项所述的装置，其特征在于：所述生物反应器为生物过滤器、生物洗涤器和/或生物滴滤器。
9.一种使用权利要求1-8任一项所述装置进行有机废气集成处理的方法，其特征在于：
(1)来自相关设备的有机废气进入设备废气管后分流，一部分进入洗涤塔的贮液池与填料之间部位，经洗涤塔内循环液进行降温、除尘、吸收处理后从顶部排出；另一部分从气浮塔底部进入，用作气浮曝气器的气源，并在从下至上的流动过程中经循环液进行降温、除尘、吸收处理，然后从塔顶排出；
(2)循环液经洗涤塔顶部的液体分布器导入填料对废气进行降温、除尘及吸收处理，然后排入洗涤塔底部的贮液池，再经液体连通管道进入气浮塔底部，并依次经由循环泵、冷却器后进入洗涤塔顶部的液体分布器进行循环使用；气浮塔中经曝气气浮形成的悬浮物可及时分离排放；
(3)分别从洗涤塔和气浮塔排出的气体经管道汇合成初处理后设备废气，然后引入空气，并可选进一步汇入厂房废气，形成待深度处理有机废气，所述待深度处理有机废气经风机抽入生物反应器进行深度净化，其中，风机与生物反应器之间设有用于控制及调节空气流量、厂房废气流量的VOC检测仪；经生物反应器处理后的气体经检测合格后即可排入大气。
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